TIMSAC(TIMe Series Analysis and Control program)は,統計数理研究所で開発された時系列データの解析,予測,制御のための 総合的プログラムパッケージである.オリジナルTIMSAC(TIMSAC-72)は1972年に発表され,その後,TIMSACシリーズとしてTIMSAC-74,TIMSAC-78,TIMSAC-84が Computer Science Monograph に発表された.工業プロセスの最適制御,経済変動の分析等広い分野で実際に利用されている.TIMSACの特徴としては,情報量規準の考え方を用いた時系列解析プログラムであることが挙げられる.TIMSAC-72ではFPE(Final Prediction Error),TIMSAC-74以降ではAIC(Akaike Information Criterion),TIMSAC-78のベイズ型モデルではABIC(Akaike Bayesian Information Criterion)も用いられてる.
TIMSACはFORTRANで書かれたプログラムであるが,最近その一部のプログラムの計算処理機能をライブラリ化したWindowsのためのDLL(Dynamic Link Library)とLinuxのためのShared Libraryを作成された.ユーザーが作成したFORTRAN,C,Javaのプログラムにこのライブラリをリンクすることにより,より扱い易い環境が実現された.
一方,Rはフリーな統計処理言語かつ環境である.Rは配列演算を基本に設計されているため多次元配列の扱いに適している上,グラフィック関数も豊富であり,かつFORTRANやCのサブルーチンを簡単に呼び出せるインタフェースを備えている.TIMSACのRパッケージは,R言語を用いてTIMSACのサブルーチンを呼び出し,必要であればその解析結果等をグラフィック 表示する関数群である.実際にRの中で呼び出されるライブラリは,Rの拡張としてパッケージを構築する際に前述のライブラリと同じソースからgfortran, gccを使って作成されたものである.
また最新版では「FORTRAN77 時系列解析プログラミング」(北川源四郎著/岩波書店)のプログラムをソースとした関数も付け加えられており,特に時変係数ARモデルの時変分散と時変AR係数を推定する関数(tvvar,tvar)についてはOpenMPを使った拡張パッケージtimsacOMPを利用して並列処理も可能である.
ここでは,Windows版Rのインストール方法について簡単に説明する.Linux版や他のバージョンのインストール方法については,RjpWiki を参照のこと.
(1) 実行ファイル(例えば R-2.15.1-win.exe)をRのサイトCRANよりダウンロードする.日本国内であれば統計数理研究所 (http://cran.ism.ac.jp/),筑波大学 (http://cran.md.tsukuba.ac.jp/),会津大学 (ftp://ftp.u-aizu.ac.jp/pub/lang/R/CRAN)などのミラーを利用できる.
(2) 実行ファイルをダブルクリックしてインストーラを起動する.表示画面に従ってセットアップに使用する言語を選択「Japanese(OK)」,ライセンスへの同意をチェックし,セットアップ完了画面まで進み(完了)をクリックする.ただし,インストーラのメッセージが文字化けする場合は,言語選択で「English(OK)」を指定しておくとよい.
TIMSACのRパッケージ "timsac" はWindows用のバイナリファイル,Linux用のソースファイル, Mac OS X用バイナリファイルがある.これらはそれぞれWindows7, Debian Linux 2.6, Mac OS X (Lion)の下でテストしたものである.なお "timsac" (version: 1.2.7) は CRANの拡張パッケージ(Contributed Packages) として登録されており,こちらのサイトからもダウンロードできる.
(1) バイナリファイル timsac_1.2.8.zip を適当なフォルダにダウンロードする.
(2) R (RGui)を起動し (Vista, Windows7の場合は「管理者として実行」),メニュー [Packages] から
--> Install package(s) from local zip files...
--> Select files で ダウンロードした timsac_1.2.8.zip を選択.
(3) メニュー [Package] から
--> Load Package..
--> Select one で timsac を選択.
(1) ソースファイル timsac_1.2.8.tar.gz を適当なディレクトリにダウンロードする.
gccとgfortranコンパイラがインストールされていない場合は,あらかじめインストールしておくこと.
(2) ターミナルで R を起動し,
> install.packages("ダウンロード先のパス/timsac_1.2.8.tar.gz", repos=NULL)
を実行してインストール.インストール先を指定したい場合は,lib="インストール先のパス" で指定する.
特に指定しない場合は,>.libPaths()で最初に表示されるディレクトリにインストールされる.
(3) timsacをロードする.
> library(timsac)
RのHTMLヘルプのトップページに移動するには
> help.start()
timsacパッケージの概要について知りたい場合には
> help(timsac)
関数の利用方法については,例えば decomp() の場合
> help(decomp)
を実行する.ヘルプページの例題はコピー&ペーストすることによって実行することができる.
とりあえず例題の実行結果をみたい場合は
> example(decomp)
を実行する.
また,timsac/doc/ の直下には,
timsac-manual.pdf マニュアルのPDF版
timsac_guide_e.pdf(英語)関数のモデルや情報量基準についての説明書
timsac_guide_j.pdf(日本語)
f77program.pdf(日本語)「FORTRAN77 時系列解析プログラミング」をもとにした関数の一覧
が提供されている
(1) H. Akaike, E. Arahata, T. Ozaki (1975-1976). TIMSAC-74, A Time series analysis and control program package (1) & (2), Computer Science Monographs, No.5 & 6, The Institute of Statistical Mathematics, Tokyo.
(2) H. Akaike, G. Kitagawa, E. Arahata, F. Tada (1979). TIMSAC-78, Computer Science Monographs, No.11,
The Institute of Statistical Mathematics, Tokyo.
(3) H. Akaike, T. Ozaki, M. Ishiguro, Y. Ogata, G. Kitagawa, Y.-H. Tamura, E. Arahata, K. Katsura, Y. Tamura (1985). TIMSAC-84 Part 1 & Part 2, Computer Science Monographs, No.22 & 23, The Institute of Statistical Mathematics, Tokyo.
(4) H.Akaike and T.Nakagawa (1988). Statistical Analysis and Control of Dynamic Systems, Kluwer Academic publishers.
(5) 赤池弘次, 中川東一郎 (2000), ダイナミックシステムの統計的解析と制御[新訂版], サイエンス社.
(6) 北川源四郎 (1993), FORTRAN 77 時系列解析プログラミング, 「岩波コンピュータサイエンス」シリーズ, 岩波書店.
(7) G.Kitagawa and W.Gersch (1996) Smoothness Priors Analysis of Time Series, Lecture Notes in Statistics, No.116, Springer-Verlag.
(8) 北川源四郎 (2005), 時系列解析入門, 岩波書店.
本パッケージに関するご質問やバグ報告等がありましたら ismrp(at)jasp.ism.ac.jp 宛お寄せ下さい.
本研究の一部は,情報・システム研究機構 新領域融合研究センターの融合研究プロジェクト「機能と帰納:情報化時代にめざす科学的推論の形」の一環として実施されていました.