21世纪的现代旅游面临着许多挑战。这些挑战之一是太空有限地区的游客数量迅速增长,例如历史城市中心,博物馆或地理瓶颈,例如狭窄的山谷。在这种情况下,对特定领域内的旅游量和旅游流程的正确准确预测对于游客管理任务,例如游客流量控制和预防人满为患至关重要。静态流量控制方法,例如限制对热点或使用常规低级控制器的访问,无法解决问题。在本文中,我们通过使用旅游区提供的可用粒状数据,并将结果与​​Arima进行比较,并将结果与​​Arima进行比较经典统计方法。我们的结果表明,与Arima方法相比,深度学习模型可以产生更好的预测,同时具有更快的推理时间和能够结合其他输入功能。
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With the evolution of power systems as it is becoming more intelligent and interactive system while increasing in flexibility with a larger penetration of renewable energy sources, demand prediction on a short-term resolution will inevitably become more and more crucial in designing and managing the future grid, especially when it comes to an individual household level. Projecting the demand for electricity for a single energy user, as opposed to the aggregated power consumption of residential load on a wide scale, is difficult because of a considerable number of volatile and uncertain factors. This paper proposes a customized GRU (Gated Recurrent Unit) and Long Short-Term Memory (LSTM) architecture to address this challenging problem. LSTM and GRU are comparatively newer and among the most well-adopted deep learning approaches. The electricity consumption datasets were obtained from individual household smart meters. The comparison shows that the LSTM model performs better for home-level forecasting than alternative prediction techniques-GRU in this case. To compare the NN-based models with contrast to the conventional statistical technique-based model, ARIMA based model was also developed and benchmarked with LSTM and GRU model outcomes in this study to show the performance of the proposed model on the collected time series data.
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在本文中,我们介绍了蒙面的多步多变量预测(MMMF),这是一个新颖而普遍的自我监督学习框架,用于时间序列预测,并提供已知的未来信息。在许多真实世界的预测情况下,已知一些未来的信息,例如,在进行短期到中期的电力需求预测或进行飞机出发预测时的油价预测时,天气信息。现有的机器学习预测框架可以分为(1)基于样本的方法,在此方法中进行每个预测,以及(2)时间序列回归方法,其中未来信息未完全合并。为了克服现有方法的局限性,我们提出了MMMF,这是一个培训能够生成一系列输出的神经网络模型的框架,将过去的时间信息和有关未来的已知信息结合在一起,以做出更好的预测。实验在两个现实世界数据集上进行(1)中期电力需求预测,以及(2)前两个月的飞行偏离预测。他们表明,所提出的MMMF框架的表现不仅优于基于样本的方法,而且具有与完全相同的基本模型的现有时间序列预测模型。此外,一旦通过MMMF进行了神经网络模型,其推理速度与接受传统回归配方训练的相同模型的推理速度相似,从而使MMMF成为现有回归训练的时间序列的更好替代品,如果有一些可用的未来,信息。
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变压器已成为自然语言处理(NLP)字段中的De-Facto标准。他们也在计算机视觉和其他域中获得了势头。变形金刚可以使人工智能(AI)模型能够动态地关注其输入的某些部分,因此更有效地关注某些部分。灵感来自变形金刚的成功,我们采用了这种技术来预测在多个视野中的战略飞行偏离需求。这项工作是为了支持斜切式的移动应用程序,PAIR,将预测的偏离需求显示为通用航空(GA)飞行运营商,因此他们可以更好地了解繁忙时期离开延误潜力的意识。涉及Pacer以前设计的基于规则的预测方法的现场示范表明,离职需求的预测准确性仍然具有改进的空间。本研究致力于提高来自两个关键方面的预测精度:更好的数据源和鲁棒预测算法。我们利用了两个数据来源,航空系统性能指标(ASPM)和系统广播信息管理(游泳)作为我们的输入。然后,我们用时间融合变压器(TFT)接受了预测的预测模型,用于五个不同的机场。案例研究表明,TFT通过大幅度的传统预测方法可以更好地表现优于传统的预测方法,它们可以在各种机场和更好的解释性方面导致更好的预测。
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Wind power forecasting helps with the planning for the power systems by contributing to having a higher level of certainty in decision-making. Due to the randomness inherent to meteorological events (e.g., wind speeds), making highly accurate long-term predictions for wind power can be extremely difficult. One approach to remedy this challenge is to utilize weather information from multiple points across a geographical grid to obtain a holistic view of the wind patterns, along with temporal information from the previous power outputs of the wind farms. Our proposed CNN-RNN architecture combines convolutional neural networks (CNNs) and recurrent neural networks (RNNs) to extract spatial and temporal information from multi-dimensional input data to make day-ahead predictions. In this regard, our method incorporates an ultra-wide learning view, combining data from multiple numerical weather prediction models, wind farms, and geographical locations. Additionally, we experiment with global forecasting approaches to understand the impact of training the same model over the datasets obtained from multiple different wind farms, and we employ a method where spatial information extracted from convolutional layers is passed to a tree ensemble (e.g., Light Gradient Boosting Machine (LGBM)) instead of fully connected layers. The results show that our proposed CNN-RNN architecture outperforms other models such as LGBM, Extra Tree regressor and linear regression when trained globally, but fails to replicate such performance when trained individually on each farm. We also observe that passing the spatial information from CNN to LGBM improves its performance, providing further evidence of CNN's spatial feature extraction capabilities.
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随着Covid-19影响每个国家的全球和改变日常生活,预测疾病的传播的能力比任何先前的流行病更重要。常规的疾病 - 展开建模方法,隔间模型,基于对病毒的扩散的时空均匀性的假设,这可能导致预测到欠低,特别是在高空间分辨率下。本文采用替代技术 - 时空机器学习方法。我们提出了Covid-LSTM,一种基于长期短期内存深度学习架构的数据驱动模型,用于预测Covid-19在美国县级的发病率。我们使用每周数量的新阳性案例作为时间输入,以及来自Facebook运动和连通数据集的手工工程空间特征,以捕捉时间和空间的疾病的传播。 Covid-LSTM在我们的17周的评估期间优于Covid-19预测集线器集合模型(CovidHub-Ensemble),使其首先比一个或多个预测期更准确的模型。在4周的预测地平线上,我们的型号平均每县平均50例比CovidHub-Ensemble更准确。我们强调,在Covid-19之前,在Covid-19之前的数据驱动预测的未充分利用疾病传播的预测可能是由于以前疾病缺乏足够的数据,除了最近的时尚预测方法的机器学习方法的进步。我们讨论了更广泛的数据驱动预测的障碍,以及将来将使用更多的基于学习的模型。
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预测基金绩效对投资者和基金经理都是有益的,但这是一项艰巨的任务。在本文中,我们测试了深度学习模型是否比传统统计技术更准确地预测基金绩效。基金绩效通常通过Sharpe比率进行评估,该比例代表了风险调整的绩效,以确保基金之间有意义的可比性。我们根据每月收益率数据序列数据计算了年度夏普比率,该数据的时间序列数据为600多个投资于美国上市大型股票的开放式共同基金投资。我们发现,经过现代贝叶斯优化训练的长期短期记忆(LSTM)和封闭式复发单元(GRUS)深度学习方法比传统统计量相比,预测基金的Sharpe比率更高。结合了LSTM和GRU的预测的合奏方法,可以实现所有模型的最佳性能。有证据表明,深度学习和结合能提供有希望的解决方案,以应对基金绩效预测的挑战。
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信息爆炸的时代促使累积巨大的时间序列数据,包括静止和非静止时间序列数据。最先进的算法在处理静止时间数据方面取得了体面的性能。然而,解决静止​​时间系列的传统算法不适用于外汇交易的非静止系列。本文调查了适用的模型,可以提高预测未来非静止时间序列序列趋势的准确性。特别是,我们专注于识别潜在模型,并调查识别模式从历史数据的影响。我们提出了基于RNN的\ Rebuttal {The} SEQ2Seq模型的组合,以及通过动态时间翘曲和Zigzag峰谷指示器提取的注重机制和富集的集合特征。定制损失函数和评估指标旨在更加关注预测序列的峰值和谷点。我们的研究结果表明,我们的模型可以在外汇数据集中预测高精度的4小时未来趋势,这在逼真的情况下至关重要,以协助外汇交易决策。我们进一步提供了对各种损失函数,评估指标,模型变体和组件对模型性能的影响的评估。
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电力是一种波动的电源,需要短期和长期的精力计划和资源管理。更具体地说,在短期,准确的即时能源消耗中,预测极大地提高了建筑物的效率,为采用可再生能源提供了新的途径。在这方面,数据驱动的方法,即基于机器学习的方法,开始优先于更传统的方法,因为它们不仅提供了更简化的部署方式,而且还提供了最新的结果。从这个意义上讲,这项工作应用和比较了几种深度学习算法,LSTM,CNN,CNN-LSTM和TCN的性能,在制造业内的一个真实测试中。实验结果表明,TCN是预测短期即时能源消耗的最可靠方法。
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Forecasting time series with extreme events has been a challenging and prevalent research topic, especially when the time series data are affected by complicated uncertain factors, such as is the case in hydrologic prediction. Diverse traditional and deep learning models have been applied to discover the nonlinear relationships and recognize the complex patterns in these types of data. However, existing methods usually ignore the negative influence of imbalanced data, or severe events, on model training. Moreover, methods are usually evaluated on a small number of generally well-behaved time series, which does not show their ability to generalize. To tackle these issues, we propose a novel probability-enhanced neural network model, called NEC+, which concurrently learns extreme and normal prediction functions and a way to choose among them via selective back propagation. We evaluate the proposed model on the difficult 3-day ahead hourly water level prediction task applied to 9 reservoirs in California. Experimental results demonstrate that the proposed model significantly outperforms state-of-the-art baselines and exhibits superior generalization ability on data with diverse distributions.
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As ride-hailing services become increasingly popular, being able to accurately predict demand for such services can help operators efficiently allocate drivers to customers, and reduce idle time, improve congestion, and enhance the passenger experience. This paper proposes UberNet, a deep learning Convolutional Neural Network for short-term prediction of demand for ride-hailing services. UberNet empploys a multivariate framework that utilises a number of temporal and spatial features that have been found in the literature to explain demand for ride-hailing services. The proposed model includes two sub-networks that aim to encode the source series of various features and decode the predicting series, respectively. To assess the performance and effectiveness of UberNet, we use 9 months of Uber pickup data in 2014 and 28 spatial and temporal features from New York City. By comparing the performance of UberNet with several other approaches, we show that the prediction quality of the model is highly competitive. Further, Ubernet's prediction performance is better when using economic, social and built environment features. This suggests that Ubernet is more naturally suited to including complex motivators in making real-time passenger demand predictions for ride-hailing services.
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在本文中,我们呈现SSDNet,这是一个新的时间序列预测的深层学习方法。SSDNet将变压器架构与状态空间模型相结合,提供概率和可解释的预测,包括趋势和季节性成分以及前一步对预测很重要。变压器架构用于学习时间模式并直接有效地估计状态空间模型的参数,而无需对卡尔曼滤波器的需要。我们全面评估了SSDNET在五个数据集上的性能,显示SSDNet是一种有效的方法,可在准确性和速度,优于最先进的深度学习和统计方法方面是一种有效的方法,能够提供有意义的趋势和季节性组件。
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第一个已知的冠状病毒疾病2019(Covid-19)于2019年12月确定。它在全球范围内传播,导致许多国家的持续流行,强加的限制和成本。在此期间预测新案例和死亡人数可能是预测未来所需成本和设施的有用步骤。本研究的目的是预测未来100天内的新案例和死亡率,三天和七天。预测每一个天(而不是每天的动机)是调查计算成本降低和仍然实现合理性能的可能性。可以在时间序列的实时预测中遇到这样的场景。六种不同的深入学习方法是对来自世卫组织网站采用的数据进行检查。三种方法是LSTM,卷积LSTM和GRU。然后考虑对每种方法考虑双向延伸,以预测澳大利亚和伊朗国家的新案例和新死亡率。这项研究是新颖的,因为它对上述三个深度学习方法及其双向延伸进行了全面评估,以对Covid-19新案例和新的死亡率时间序列进行预测。据我们所知,这是Bi-Gru和Bi-conv-LSTM模型首次用于Covid-19新案例和新的死亡时间序列的预测。该方法的评估以图形和弗里德曼统计测试的形式提出。结果表明双向模型的误差比其他模型较低。提出了几个错误评估度量来比较所有模型,最后,确定双向方法的优越性。该研究对于针对Covid-19的组织有用,并确定其长期计划。
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自回旋运动平均值(ARMA)模型是经典的,可以说是模型时间序列数据的最多研究的方法之一。它具有引人入胜的理论特性,并在从业者中广泛使用。最近的深度学习方法普及了经常性神经网络(RNN),尤其是长期记忆(LSTM)细胞,这些细胞已成为神经时间序列建模中最佳性能和最常见的构件之一。虽然对具有长期效果的时间序列数据或序列有利,但复杂的RNN细胞并不总是必须的,有时甚至可能不如更简单的复发方法。在这项工作中,我们介绍了ARMA细胞,这是一种在神经网络中的时间序列建模的更简单,模块化和有效的方法。该单元可以用于存在复发结构的任何神经网络体系结构中,并自然地使用矢量自动进程处理多元时间序列。我们还引入了Convarma细胞作为空间相关时间序列的自然继任者。我们的实验表明,所提出的方法在性能方面与流行替代方案具有竞争力,同时由于其简单性而变得更加强大和引人注目。
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受到自然语言处理(NLP)中深度学习(DL)的成功的启发,我们应用了尖端DL技术,以预测战略时间地平线(4小时或更长时间)的飞行偏离需求。这项工作是为了支持斜切式的移动应用程序,PAIR,将预测的偏离需求显示为通用航空(GA)飞行运营商,因此他们可以更好地了解繁忙时期离开延误潜力的意识。涉及Pacer以前设计的基于规则的预测方法的现场示范表明,离职需求的预测准确性仍然具有改进的空间。本研究致力于提高来自两个关键方面的预测精度:更好的数据源和鲁棒预测算法。我们利用了两个数据来源,航空系统性能指标(ASPM)和系统广播信息管理(游泳)作为我们的输入。然后,我们用DL序列技术培训了预测模型,以序列(SEQ2Seq)和SEQ2Seq的注意力。案例研究表明,我们的SEQ2Seq在测试的四种预测算法中具有最佳。此外,与经典的自回归(AR)预测方法相比,通过更好的数据源,SEQ2Seq的注意力可以减少超过60%的平均平方误差(MSE)超过60%。
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多元时间序列预测已在各种领域(包括金融,交通,能源和医疗保健)中广泛范围的应用程序。为了捕获复杂的时间模式,大量研究设计了基于RNN,GNN和Transformers的许多变体的复杂神经网络体系结构。但是,复杂的模型在计算上通常是昂贵的,因此当应用于大型现实世界数据集时,在训练和推理效率方面面临严重的挑战。在本文中,我们介绍了Lightts,这是一种基于简单的基于MLP的结构的轻度深度学习体系结构。 LightT的关键思想是在两种微妙的下采样策略之上应用基于MLP的结构,包括间隔抽样和连续采样,灵感来自至关重要的事实,即下采样时间序列通常保留其大多数信息。我们对八个广泛使用的基准数据集进行了广泛的实验。与现有的最新方法相比,Lightts在其中五个方面表现出更好的性能,其余的性能可比性。此外,Lightts高效。与最大的基准数据集上的先前SOTA方法相比,它使用的触发器少于5%。此外,Lightts的预测准确性与以前的SOTA方法相比,在长序列预测任务中,预测准确性的差异要小得多。
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在本文中,比较了五种不同的深度学习模型,以预测旅行时间。这些型号是自回归综合移动平均(ARIMA)模型,复发性神经网络(RNN)模型,自回归(AR)模型,长短期内存(LSTM)模型,以及门控复发单元(GRU)模型。本研究的目的是调查每个开发模型的预测旅行时间的性能。本文中使用的数据集包括来自密苏里州的旅行时间和旅行速度信息。用于构建每个模型的学习率从0.0001-0.01变化。最佳学习率是0.001。该研究得出结论,Arima模型是旅行时间预测和预测的最佳模型架构。
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A well-performing prediction model is vital for a recommendation system suggesting actions for energy-efficient consumer behavior. However, reliable and accurate predictions depend on informative features and a suitable model design to perform well and robustly across different households and appliances. Moreover, customers' unjustifiably high expectations of accurate predictions may discourage them from using the system in the long term. In this paper, we design a three-step forecasting framework to assess predictability, engineering features, and deep learning architectures to forecast 24 hourly load values. First, our predictability analysis provides a tool for expectation management to cushion customers' anticipations. Second, we design several new weather-, time- and appliance-related parameters for the modeling procedure and test their contribution to the model's prediction performance. Third, we examine six deep learning techniques and compare them to tree- and support vector regression benchmarks. We develop a robust and accurate model for the appliance-level load prediction based on four datasets from four different regions (US, UK, Austria, and Canada) with an equal set of appliances. The empirical results show that cyclical encoding of time features and weather indicators alongside a long-short term memory (LSTM) model offer the optimal performance.
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检测,预测和减轻交通拥堵是针对改善运输网络的服务水平的目标。随着对更高分辨率的更大数据集的访问,深度学习对这种任务的相关性正在增加。近年来几篇综合调查论文总结了运输领域的深度学习应用。然而,运输网络的系统动态在非拥挤状态和拥塞状态之间变化大大变化 - 从而需要清楚地了解对拥堵预测特异性特异性的挑战。在这项调查中,我们在与检测,预测和缓解拥堵相关的任务中,介绍了深度学习应用的当前状态。重复和非经常性充血是单独讨论的。我们的调查导致我们揭示了当前研究状态的固有挑战和差距。最后,我们向未来的研究方向提出了一些建议,因为所确定的挑战的答案。
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基于预测方法的深度学习已成为时间序列预测或预测的许多应用中的首选方法,通常通常优于其他方法。因此,在过去的几年中,这些方法现在在大规模的工业预测应用中无处不在,并且一直在预测竞赛(例如M4和M5)中排名最佳。这种实践上的成功进一步提高了学术兴趣,以理解和改善深厚的预测方法。在本文中,我们提供了该领域的介绍和概述:我们为深入预测的重要构建块提出了一定深度的深入预测;随后,我们使用这些构建块,调查了最近的深度预测文献的广度。
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