Hurst Exponent with ARIMA and Exponential Smoothing for Measuring Persistency of M3- Competition Series

Authors

  • Juan Frausto Solis Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Ciudad Madero
  • Mirna Patricia Ponce Flores
  • Guadalupe Castilla Valdez TecNM/Instituto Tecnológico de Ciudad Madero
  • Juan Javier González Barbosa TecNM/Instituto Tecnológico de Ciudad Madero
  • Joaquín Pérez Ortega TecNM/Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
  • Jesús David Terán Villanueva Universidad Autónoma de Tamaulipas/Facultad de Ingeniería

Keywords:

Hurst Exponent, Exponential Smoothing, MAPE, Makridakis, M3-Competition

Abstract

The Hurst exponent is a metric used to evaluate whether a time series exhibits long-term memory, and it is used to identify its complexity. Besides, forecasting methods are tested using time series from Makridakis competition. Additionally, Exponential Smoothing is among the best forecasting methods of this competition, and ARIMA is one of the most used for many applications. Nevertheless, the quality of using the Hurst exponent in Makridakis M3-Competition for measuring how well Exponential Smoothing and ARIMA are adapted to a specific time series is unknown. In this work, we show the impact of applying the Hurst exponent using the complete set of series from the M3-Competition. We used k-means as clustering algorithm for the 3003 Hurst exponent values of these series, improving the visualization of all of the data to identify a relationship between Hurst exponent and the MAPE forecasting error of the Exponential Smoothing and ARIMA. Finally, the experimentation shows that Hurst exponent and MAPE for the tested methods are inversely related in most of the cases and that there is a trend between them.

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Author Biographies

Mirna Patricia Ponce Flores

Maestra en Ciencias Computacionales del ITCM y Profesora con más de 10 años de experiencia en el área de computación, realiza investigación en el área de optimización inteligente, minería de datos y pronósticos financieros

Guadalupe Castilla Valdez, TecNM/Instituto Tecnológico de Ciudad Madero

Obtuvo el grado de Doctora en Ciencias en Computación por el Instituto Tecnológico de Tijuana en Baja California. Forma parte del cuerpo académico de Posgrado en el Instituto Tecnológico de Ciudad Madero en el área de Ciencias de la Computación. Sus áreas de interés incluyen Algoritmia, Optimización y Sistemas Inteligentes.

Juan Javier González Barbosa, TecNM/Instituto Tecnológico de Ciudad Madero

Obtuvo el grado de Doctor en Ciencias Computacionales por el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Cuernavaca, México, en el año 2006. Sus áreas de investigación son: Metaheurísticas, Optimización y Aprendizaje Automático.

Joaquín Pérez Ortega, TecNM/Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico

Profesor del Departamento de Ciencias Computacionales del Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico. Recibió el grado de Doctor en Ciencias Computacionales (1999) por parte del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel II. Entre sus áreas de investigación principales son Algoritmia, Optimización, Minería de datos e Ingeniería de Software.

Jesús David Terán Villanueva, Universidad Autónoma de Tamaulipas/Facultad de Ingeniería

Es profesor e investigador en la Universidad Autónoma de Tamaulipas a nivel posgrado donde realiza investigación en optimización y sistemas inteligentes.  Obtuvo su Doctorado en Ciencias Computacionales en el Instituto Tecnológico de Tijuana. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores. Sus áreas de interés son: Inteligencia Artificial, Redes Neuronales, Sistemas Difusos y Algoritmos Metaheurísticos de Optimización.

Published

2019-11-02

How to Cite

Frausto Solis, J., Ponce Flores, M. P., Castilla Valdez, G., González Barbosa, J. J., Ortega, J. P., & Terán Villanueva, J. D. (2019). Hurst Exponent with ARIMA and Exponential Smoothing for Measuring Persistency of M3- Competition Series. IEEE Latin America Transactions, 17(5), 815–822. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/1119