当前位置:首页 > 文章列表 > 科技周边 > 人工智能 > 适合时空预测的时间序列表示学习方法

适合时空预测的时间序列表示学习方法

来源:51CTO.COM 2023-08-13 23:41:21 0浏览 收藏

学习知识要善于思考,思考,再思考!今天golang学习网小编就给大家带来《适合时空预测的时间序列表示学习方法》,以下内容主要包含等知识点,如果你正在学习或准备学习科技周边,就都不要错过本文啦~让我们一起来看看吧,能帮助到你就更好了!

最近,香港科技大学、上海AI Lab等多个组织联合发布了一篇时间序列无监督预训练的文章,相比原来的TS2Vec等时间序列表示学习工作,核心在于提出了将空间信息融入到预训练阶段,即在预训练阶段考虑各个序列之间的关系。因此,本文提出的方法也更适合作为时空预测领域的预训练模型。下面为大家详细介绍一下这篇文章。

论文标题:Correlated Time Series Self-Supervised Representation Learning via Spatiotemporal Bootstrapping

下载地址:https://arxiv.org/abs/2306.06994

1、背景

在过去的工作中,有很多对时间序列无监督预训练的研究,一般使用对比学习的思路进行时间序列Encoder的自监督训练。然而,历史的工作存在3个弊端。

第一个是大多数过去的方法学习的都是序列整体的表示,而时间序列预测任务更关注每个时间步的表示,因此上下游任务存在一定的不适配问题。

第二个是过去的工作都是在单个时间序列本身上进行预训练,没有考虑到各个序列之间的关系。

第三点是以往的对比学习预训练方法,在构造负样本的过程中经常出现伪负样本问题(即构造的负样本其实应该是正样本),这导致了对模型效果的负向影响。

针对上述3个问题,本文提出了一系列解决方法,核心是在预训练阶段同时考虑时序关系和空间关系,并且将对比学习框架改为不依赖正样本的BYOL。

适合时空预测的时间序列表示学习方法图片

2、模型细节

本文提出的模型核心结构如下图所示,其核心一方面是将时空信息融合到对比学习中的方式,另一方面是对比学习框架的升级。

在预训练阶段,需要将时间和空间维度的信息同步融合以便进行时间序列分析及对比学习。对于时间维度,文中利用滑动窗口的方式,对一个序列生成两个有overlap的子序列,其中一个作为View,另一个作为时间维度的Target。用随机mask的方法,遮盖了一部分时间步的样本点的View部分。在时间维度的对比学习,即利用View和Temporal Target之间进行对比学习。

在空间维度上,根据节点之间的拓扑关系,随机采样一个当前序列的邻居序列,同样使用滑动窗口生产成本一个子序列。这个序列作为View的空间维度Target,使用对比学习拉近View和Spatial Target之间的距离。

适合时空预测的时间序列表示学习方法

在得到上述两类样本后,文中采用了BYOL的对比学习框架,避免了对负样本进行构造,因此解决了伪负样本的问题。BYOL是一种只依赖正样本的对比学习框架,其原始论文中的具体做法为,使用两个模型结构完全相同但参数不同的online network和target network,其中target network的参数是online network参数的滑动平均,target network的输出表示是online network的预测目标,target部分不会根据loss更新其参数。也就是用两套参数实现正样本1对正样本2的预测。

适合时空预测的时间序列表示学习方法图片

在本文中也是类似的方式,利用被部分mask的View,同时预测Temporal Target和Spatial Target,模型的loss包含Temporal和Spatial两部分相应的对比学习loss。模型的具体结构采用了TCN的结构(主体为空洞卷积),且View的模型参数和Target的模型参数不共享。

3、实验效果

下面为本文提出的表示学习方法在时空预测数据集上的预测效果,可以看到相比TS2Vec(目前SOTA的时间序列表示学习方法),有比较明显的效果提升。这说明在时空预测类型的问题中引入空间信息的对比学习方法的效果更好。

适合时空预测的时间序列表示学习方法图片

下图为预测case分析,本文提出的方法相比TS2VecUI有更好的预测趋势。

适合时空预测的时间序列表示学习方法图片

以上就是《适合时空预测的时间序列表示学习方法》的详细内容,更多关于模型,学习框架,时间序列的资料请关注golang学习网公众号!

版本声明
本文转载于:51CTO.COM 如有侵犯,请联系study_golang@163.com删除
奥迪CEO马库斯・杜斯曼:加快研发以迎合电动汽车需求激增奥迪CEO马库斯・杜斯曼:加快研发以迎合电动汽车需求激增
上一篇
奥迪CEO马库斯・杜斯曼:加快研发以迎合电动汽车需求激增
一键ghostWin7镜像下载安装的教程
下一篇
一键ghostWin7镜像下载安装的教程
查看更多
最新文章
查看更多
课程推荐
  • 前端进阶之JavaScript设计模式
    前端进阶之JavaScript设计模式
    设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
    543次学习
  • GO语言核心编程课程
    GO语言核心编程课程
    本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
    516次学习
  • 简单聊聊mysql8与网络通信
    简单聊聊mysql8与网络通信
    如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
    500次学习
  • JavaScript正则表达式基础与实战
    JavaScript正则表达式基础与实战
    在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
    487次学习
  • 从零制作响应式网站—Grid布局
    从零制作响应式网站—Grid布局
    本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
    485次学习
查看更多
AI推荐
  • ChatExcel酷表:告别Excel难题,北大团队AI助手助您轻松处理数据
    ChatExcel酷表
    ChatExcel酷表是由北京大学团队打造的Excel聊天机器人,用自然语言操控表格,简化数据处理,告别繁琐操作,提升工作效率!适用于学生、上班族及政府人员。
    3187次使用
  • Any绘本:开源免费AI绘本创作工具深度解析
    Any绘本
    探索Any绘本(anypicturebook.com/zh),一款开源免费的AI绘本创作工具,基于Google Gemini与Flux AI模型,让您轻松创作个性化绘本。适用于家庭、教育、创作等多种场景,零门槛,高自由度,技术透明,本地可控。
    3399次使用
  • 可赞AI:AI驱动办公可视化智能工具,一键高效生成文档图表脑图
    可赞AI
    可赞AI,AI驱动的办公可视化智能工具,助您轻松实现文本与可视化元素高效转化。无论是智能文档生成、多格式文本解析,还是一键生成专业图表、脑图、知识卡片,可赞AI都能让信息处理更清晰高效。覆盖数据汇报、会议纪要、内容营销等全场景,大幅提升办公效率,降低专业门槛,是您提升工作效率的得力助手。
    3430次使用
  • 星月写作:AI网文创作神器,助力爆款小说速成
    星月写作
    星月写作是国内首款聚焦中文网络小说创作的AI辅助工具,解决网文作者从构思到变现的全流程痛点。AI扫榜、专属模板、全链路适配,助力新人快速上手,资深作者效率倍增。
    4536次使用
  • MagicLight.ai:叙事驱动AI动画视频创作平台 | 高效生成专业级故事动画
    MagicLight
    MagicLight.ai是全球首款叙事驱动型AI动画视频创作平台,专注于解决从故事想法到完整动画的全流程痛点。它通过自研AI模型,保障角色、风格、场景高度一致性,让零动画经验者也能高效产出专业级叙事内容。广泛适用于独立创作者、动画工作室、教育机构及企业营销,助您轻松实现创意落地与商业化。
    3808次使用
微信登录更方便
  • 密码登录
  • 注册账号
登录即同意 用户协议隐私政策
返回登录
  • 重置密码