A rapid decline in mortality and fertility has become major issues in many developed countries over the past few decades. A precise model for forecasting demographic movements is important for decision making in social welfare policies and resource budgeting among the government and many industry sectors. This article introduces a novel non-parametric approach using Gaussian process regression with a natural cubic spline mean function and a spectral mixture covariance function for mortality and fertility modelling and forecasting. Unlike most of the existing approaches in demographic modelling literature, which rely on time parameters to decide the movements of the whole mortality or fertility curve shifting from one year to another over time, we consider the mortality and fertility curves from their components of all age-specific mortality and fertility rates and assume each of them following a Gaussian process over time to fit the whole curves in a discrete but intensive style. The proposed Gaussian process regression approach shows significant improvements in terms of preciseness and robustness compared to other mainstream demographic modelling approaches in the short-, mid- and long-term forecasting using the mortality and fertility data of several developed countries in our numerical experiments.


翻译:在过去几十年中,死亡率和生育率的迅速下降已成为许多发达国家的主要问题。预测人口流动的精确模型对于政府和许多工业部门的社会福利政策和资源预算编制的决策十分重要。本条采用了一种新的非参数方法,使用自然立方螺旋平均函数高斯进程回归以及死亡率和生育率建模和预测的光谱混合变量功能。与人口建模文献中大多数现有方法不同,这些方法依靠时间参数来决定整个死亡率或生育率曲线从一年向另一年的移动,我们考虑所有特定年龄死亡率和生育率各组成部分的死亡率和生育率曲线,并假设每个曲线都经过高斯进程,以离散但密集的方式适应整个曲线。拟议的高斯进程回归方法表明,与短期、中期和长期人口建模方法中的其他主流相比,精确性和稳健性显著改善,我们在数字实验中使用几个发达国家的死亡率和生育率数据进行短期、中期和长期预测。

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