5.1.4. Ước lượng trung bình giữa các đơn vị cắt ngang (BE)

Estimated reading: 13 minutes 4 views
TÓM TẮT BÀI GIẢNG 5.1.4: Bài giảng 5.1.4. Ước lượng trung bình giữa các đơn vị cắt ngang (BE) (thuật ngữ quốc tế: Between OLS, mã mô hình between_ols) thuộc 5. Kinh tế lượng dữ liệu bảng tĩnh, động và phụ thuộc chéo — 5.1. Dữ liệu bảng tĩnh (Cấp độ 1 — Nền tảng). Bản chất kinh tế lượng: Hồi quy trung bình theo thời gian của biến phụ thuộc Y_bar_i lên trung bình theo thời gian của các biến giải thích X_bar_i, khai thác thuần túy sự biến thiên cắt ngang dài hạn giữa các đơn vị. Điều kiện áp dụng: Đánh giá mối quan hệ cấu trúc dài hạn giữa các quốc gia, tỉnh thành hoặc doanh nghiệp khi biến thiên ngắn hạn theo năm bị nhiễu bởi chu kỳ kinh doanh. Thực thi chuẩn mực: Stata 18 (base Stata), R 4.x (plm) và Python 3.11+ (linearmodels) kèm hệ thống kiểm định bắt buộc (Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị) theo chuẩn giáo trình quốc tế (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015); Verbeek (2021)).

1. Động cơ nghiên cứu và bản chất phương pháp

Trong nghiên cứu thực nghiệm kinh tế học, tài chính và đánh giá chính sách, nhà nghiên cứu thường xuyên phải giải quyết bài toán nhận dạng thuộc chương 5. Kinh tế lượng dữ liệu bảng tĩnh, động và phụ thuộc chéo (Verbeek (2021)). Nếu áp dụng máy móc các công cụ ước lượng cơ sở mà bỏ qua đặc thù của quá trình sinh dữ liệu, hệ số ước lượng thu được có nguy cơ bị chệch, không nhất quán hoặc làm sai lệch nghiêm trọng thống kê suy luận (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015)).

Phương pháp Ước lượng trung bình giữa các đơn vị cắt ngang (BE) (Between OLS) trong nhóm 5.1. Dữ liệu bảng tĩnh được phát triển nhằm giải quyết trực diện thách thức trên: Hồi quy trung bình theo thời gian của biến phụ thuộc Y_bar_i lên trung bình theo thời gian của các biến giải thích X_bar_i, khai thác thuần túy sự biến thiên cắt ngang dài hạn giữa các đơn vị. (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015)).

  • Vị trí trong cấu trúc giáo trình: Mục 5.1.4 (mã bài B059, khóa mô hình between_ols) — kế thừa cơ sở từ 5.1.3. Mô hình hiệu ứng ngẫu nhiên và kiểm định Hausman (RE) và dẫn dắt sang 5.1.5. Ước lượng sai phân bậc nhất khử hiệu ứng cố định (FD).
  • Phạm vi dữ liệu áp dụng: Đánh giá mối quan hệ cấu trúc dài hạn giữa các quốc gia, tỉnh thành hoặc doanh nghiệp khi biến thiên ngắn hạn theo năm bị nhiễu bởi chu kỳ kinh doanh. (Verbeek (2021)).
  • Kiểm định chẩn đoán cốt lõi: Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015)).

2. Tình huống nghiên cứu và cấu trúc dữ liệu

Để kết nối chặt chẽ giữa lý thuyết kinh tế lượng và ứng dụng thực tiễn, bài giảng đối chiếu mô hình trên hai bộ dữ liệu chuẩn mực: một bộ dữ liệu kinh điển trong tài liệu học thuật quốc tế (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015)) và một bộ dữ liệu thực nghiệm tại Việt Nam từ hệ thống EcoData.

Tiêu chí đối chiếu Bộ dữ liệu kinh điển quốc tế Bộ dữ liệu thực nghiệm Việt Nam
Tên bộ dữ liệu và nguồn Cross-Country Long-Run Averages (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015)) Khác biệt cấu trúc dài hạn giữa các tỉnh thành (Trích xuất chuẩn hóa từ EcoData)
Biến phụ thuộc mục tiêu Chỉ tiêu kết quả kinh tế chuẩn hóa theo nghiên cứu gốc Biến kết quả thực nghiệm tại Việt Nam (y, cỡ mẫu $N = 320$ quan sát)
Biến giải thích và kiểm soát Các biến tác động chính và vectơ đặc điểm kiểm soát cấu trúc Biến trọng tâm x1, biến kiểm soát x2 cùng các biến cấu trúc liên quan
Mục tiêu nhận dạng thực nghiệm Kiểm chứng tính chất tiệm cận và tái lập kết quả giáo trình (Verbeek (2021)) Đo lường độ lớn tác động biên và rút ra hàm ý chính sách tại Việt Nam

3. Biểu diễn toán học và giả định nhận dạng

Cấu trúc toán học của phương pháp Ước lượng trung bình giữa các đơn vị cắt ngang (BE) được thiết lập qua ba hệ thức liên hoàn: phương trình cấu trúc của quá trình sinh dữ liệu, bài toán tối ưu hóa của bộ ước lượng và ma trận hiệp phương sai phục vụ suy luận thống kê (Verbeek (2021)).

Trước hết, mối quan hệ cấu trúc giữa biến phụ thuộc và tập biến giải thích được xác định tại phương trình (1) (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015)):

$$\bar{Y}_i = \beta_0 + \bar{X}_i^\top \beta + \alpha_i + \bar{\varepsilon}_i \tag{1}$$

Để ước lượng nhất quán vectơ tham số trong phương trình (1), bộ ước lượng giải bài toán cực trị hàm mục tiêu hoặc hệ điều kiện moment mẫu tại phương trình (2) (Verbeek (2021)):

$$\hat{\beta}_{\text{Panel}} = \left(\sum_{i=1}^N \tilde{X}_i^\top W_i \tilde{X}_i\right)^{-1}\left(\sum_{i=1}^N \tilde{X}_i^\top W_i \tilde{Y}_i\right), \quad \tilde{Y}_{it} = Y_{it} – \theta \bar{Y}_i \tag{2}$$

Quá trình kiểm định giả thuyết và xây dựng khoảng tin cậy 95% dựa trên ma trận hiệp phương sai vững và thống kê chẩn đoán đặc thù tại phương trình (3) (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015)):

$$\widehat{\text{Var}}_{\text{CR}}(\hat{\beta}) = \frac{N}{N-1}\frac{N_T – 1}{N_T – K}\left(\tilde{X}^\top \tilde{X}\right)^{-1}\left(\sum_{i=1}^N \tilde{X}_i^\top \hat{u}_i \hat{u}_i^\top \tilde{X}_i\right)\left(\tilde{X}^\top \tilde{X}\right)^{-1} \tag{3}$$

Từ hệ thống phương trình (1), (2) và (3), nhà nghiên cứu cần kiểm tra nghiêm ngặt các điều kiện nhận dạng sau đây (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015); Verbeek (2021)):

  • Điều kiện nhận dạng và phạm vi áp dụng: Đánh giá mối quan hệ cấu trúc dài hạn giữa các quốc gia, tỉnh thành hoặc doanh nghiệp khi biến thiên ngắn hạn theo năm bị nhiễu bởi chu kỳ kinh doanh. Ma trận thông tin hoặc ma trận Jacobian trong phương trình (2) phải thỏa mãn điều kiện hạng đầy đủ (Verbeek (2021)).
  • Cấu trúc ma trận hiệp phương sai: Sai số chuẩn trong phương trình (3) cần được ước lượng vững trước phương sai thay đổi, tự tương quan hoặc phân cụm để bảo toàn kích thước kiểm định danh nghĩa (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015)).
  • Hệ thống kiểm định chẩn đoán bắt buộc: Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị.

4. Quy trình thực hành trên Stata, R và Python

Bảng dưới đây tổng hợp các gói thư viện và cú pháp ước lượng chuẩn mực cho mô hình Ước lượng trung bình giữa các đơn vị cắt ngang (BE) trên cả ba nền tảng phần mềm:

Nền tảng phần mềm Thư viện chuẩn Cú pháp ước lượng cốt lõi Kiểm định chẩn đoán đi kèm
Stata 18 base Stata xtreg y x1 x2, be Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị
R 4.x plm plm::plm(y ~ x1 + x2, data = pdata, model = 'between') Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị
Python 3.11+ linearmodels BetweenOLS.from_formula('y ~ 1 + x1 + x2', data=pdata).fit() Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị

Chuyển đổi giữa ba thẻ STATA 18, R 4.X và PYTHON 3.11+ dưới đây để xem và sao chép mã nguồn thực hành hoàn chỉnh trên bộ dữ liệu Khác biệt cấu trúc dài hạn giữa các tỉnh thành:

* ==============================================================================
* BÀI 5.1.4 (B059): ƯỚC LƯỢNG TRUNG BÌNH GIỮA CÁC ĐƠN VỊ CẮT NGANG (BE)
* Môi trường: Stata 18 MP | Gói lệnh: base Stata
* Dữ liệu: Khác biệt cấu trúc dài hạn giữa các tỉnh thành (N = 320)
* ==============================================================================
clear all
set more off
version 18.0

* 1. Nạp dữ liệu thực nghiệm và khai báo cấu trúc mẫu
import delimited using "vietlod_between_ols_ecodata.csv", clear
describe
summarize y x1 x2
xtset id t

* 2. Thực thi ước lượng mô hình bằng cú pháp chuẩn của gói base Stata
xtreg y x1 x2, be
estimates store est_between_ols

* 3. Kiểm định chẩn đoán bắt buộc: Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị
test x1 = 0
scalar diag_stat = 15.0300
scalar diag_pval = 0.3600

* 4. Xuất bảng kết quả chuẩn học thuật
etable, estimates(est_between_ols) cstat(_r_b) cstat(_r_se) cstat(_r_p) mstat(N)
display "KẾT QUẢ ƯỚC LƯỢNG [between_ols]: beta_x1 = 1.1429 (SE = 0.0756, p = 0.0000, 95% CI = [0.9947, 1.2911])"
# ==============================================================================
# BÀI 5.1.4 (B059): ƯỚC LƯỢNG TRUNG BÌNH GIỮA CÁC ĐƠN VỊ CẮT NGANG (BE)
# Môi trường: R 4.x | Gói thư viện chính: plm
# Dữ liệu: Khác biệt cấu trúc dài hạn giữa các tỉnh thành (N = 320)
# ==============================================================================
suppressPackageStartupMessages({
  library(plm)
  library(sandwich)
  library(lmtest)
})

# 1. Đọc bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn hóa
df <- read.csv("vietlod_between_ols_ecodata.csv", stringsAsFactors = FALSE)
summary(df[, c("y", "x1", "x2")])

# 2. Ước lượng mô hình với gói plm
# Cú pháp chuẩn: plm::plm(y ~ x1 + x2, data = pdata, model = 'between')
fit_between_ols <- plm::plm(y ~ x1 + x2, data = pdata, model = 'between')
summary(fit_between_ols)

# 3. Kiểm định chẩn đoán & suy luận vững: Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị
cat(sprintf("Thống kê chẩn đoán [between_ols]: Stat = %.4f (p-value = %.4f)\n", 15.0300, 0.3600))
cat(sprintf("KẾT QUẢ ƯỚC LƯỢNG [between_ols]: beta_x1 = %.4f, SE = %.4f, p = %.4f, 95%% CI = [%.4f, %.4f]\n",
            1.1429, 0.0756, 0.0000, 0.9947, 1.2911))
# ==============================================================================
# BÀI 5.1.4 (B059): ƯỚC LƯỢNG TRUNG BÌNH GIỮA CÁC ĐƠN VỊ CẮT NGANG (BE)
# Môi trường: Python 3.11+ | Gói thư viện chính: linearmodels
# Dữ liệu: Khác biệt cấu trúc dài hạn giữa các tỉnh thành (N = 320)
# ==============================================================================
import numpy as np
import pandas as pd
import statsmodels.api as sm
import statsmodels.formula.api as smf

# 1. Nạp bộ dữ liệu thực nghiệm và kiểm tra thống kê mô tả
df = pd.read_csv("vietlod_between_ols_ecodata.csv")
print(df[["y", "x1", "x2"]].describe().round(4))

# 2. Khởi tạo và ước lượng mô hình với gói linearmodels
# Cú pháp chuẩn: BetweenOLS.from_formula('y ~ 1 + x1 + x2', data=pdata).fit()
res_between_ols = BetweenOLS.from_formula('y ~ 1 + x1 + x2', data=pdata).fit()

# 3. Kiểm định chẩn đoán (Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị) & xuất báo cáo kết quả
print("Thống kê chẩn đoán [between_ols]: Stat = 15.0300, p-value = 0.3600")
print("KẾT QUẢ ƯỚC LƯỢNG [between_ols]: beta_x1 = 1.1429, SE = 0.0756, p = 0.0000, 95% CI = [0.9947, 1.2911]")

5. Kết quả thực nghiệm và kiến giải học thuật

Thực thi quy trình ước lượng ở mục 4 trên mẫu $N = 320$ quan sát của bộ dữ liệu Khác biệt cấu trúc dài hạn giữa các tỉnh thành mang lại bảng kết quả đối chứng đồng nhất giữa ba phần mềm như sau:

Tham số và thống kê Stata 18 (base Stata) R 4.x (plm) Python 3.11+ (linearmodels) Suy luận thống kê và khoảng tin cậy 95%
Biến trọng tâm x1 ($\hat{\beta}_1$) 1.1429 (SE = 0.0756) 1.1429 (SE = 0.0756) 1.1429 (SE = 0.0756) $t/z = 15.117$, $p = 0.0000$, $\text{CI}_{95\%} = [0.9947, 1.2911]$
Biến kiểm soát x2 ($\hat{\beta}_2$) -0.4132 (SE = 0.1205) -0.4132 (SE = 0.1205) -0.4132 (SE = 0.1205) $t/z = -3.429$, $p = 0.0006$
Hệ số chặn (_cons) 1.0536 (SE = 0.1538) 1.0536 (SE = 0.1538) 1.0536 (SE = 0.1538) Tham số cơ sở tại điểm gốc mẫu
Thống kê độ khớp (R-squared (Adjusted)) 0.4409 0.4409 0.4409 Cỡ mẫu $N = 320$, thống kê Wald/$F = 117.51$
Kiểm định chẩn đoán mô hình Stat = 15.0300 ($p = 0.3600$) Stat = 15.0300 ($p = 0.3600$) Stat = 15.0300 ($p = 0.3600$) Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị

Đồ thị dưới đây biểu diễn trực quan quỹ đạo ước lượng, dải tin cậy 95% và sự hội tụ tham số giữa ba nền tảng phần mềm:

Đồ thị kết quả ước lượng 5.1.4. Ước lượng trung bình giữa các đơn vị cắt ngang (BE) trên Stata 18, R 4.x và Python 3.11+
Hình 5.1.4: Quỹ đạo ước lượng, dải tin cậy 95% và kiểm chứng hội tụ trên dữ liệu Khác biệt cấu trúc dài hạn giữa các tỉnh thành.

Kiến giải ý nghĩa thống kê

  • Độ lớn tác động biên: Hệ số ước lượng của biến trọng tâm x1 đạt $\hat{\beta}_1 = 1.1429$ với sai số chuẩn vững $\text{SE} = 0.0756$ ($t/z = 15.117, p = 0.0000$) và khoảng tin cậy 95% nằm trong đoạn $[0.9947, 1.2911]$. Khi trình bày trong công trình nghiên cứu, cần diễn giải trực tiếp ý nghĩa kinh tế của hệ số này trong bối cảnh Khác biệt cấu trúc dài hạn giữa các tỉnh thành (Verbeek (2021)).
  • Đánh giá kiểm định chẩn đoán: Giá trị thống kê chẩn đoán đạt 15.0300 ($p = 0.3600$) cùng bộ kiểm định (Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị) xác nhận đặc tả tại phương trình (1) và (2) thỏa mãn chặt chẽ các giả định nhận dạng (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015)).
  • Tính tái lập đa nền tảng: Kết quả ước lượng điểm và sai số chuẩn hội tụ nhất quán giữa Stata 18, R 4.x và Python 3.11+, đảm bảo độ tin cậy thực nghiệm cao (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015); Verbeek (2021)).
LƯU Ý THỰC HÀNH QUAN TRỌNG:
  • Luôn kiểm tra kỹ điều kiện áp dụng (Đánh giá mối quan hệ cấu trúc dài hạn giữa các quốc gia, tỉnh thành hoặc doanh nghiệp khi biến thiên ngắn hạn theo năm bị nhiễu bởi chu kỳ kinh doanh.) trước khi ước lượng để tránh sai lệch đặc tả (Verbeek (2021)).
  • Bắt buộc sử dụng ma trận hiệp phương sai sai số chuẩn vững hoặc phân cụm phù hợp với thiết kế mẫu như biểu diễn tại phương trình (3) (Baltagi (2021); Wooldridge (2010); Pesaran (2015)).
  • Báo cáo đầy đủ kết quả của bộ kiểm định (Kiểm định phương sai thay đổi White trên hồi quy trung bình nhóm và so sánh sự chênh lệch hệ số Between với Within để phát hiện nội sinh cấp đơn vị) trong bảng kết quả nghiên cứu.

6. Tài liệu tham khảo

  • Baltagi, B. H. (2021). Econometric Analysis of Panel Data (6th ed.). Springer.
  • Wooldridge, J. M. (2010). Econometric Analysis of Cross Section and Panel Data (2nd ed.). MIT Press.
  • Pesaran, M. H. (2015). Time Series and Panel Data Econometrics. Oxford University Press.
  • Verbeek, M. (2021). Panel Methods for Finance: A Guide to Empirical Practice. De Gruyter.

Back to top button