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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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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机场性能预测具有合理的展示期限是一个具有挑战性的任务,并且已经通过各种先前研究进行了尝试。交通,需求,天气和交通管理行动是任何预测模型的关键输入。本文提出了一种基于时间融合变压器(TFT)的新方法,以预测多次机场的偏离和到达延迟。这种方法可以捕获预测时已知的输入的复杂时间动态,然后预测未来4小时的选定延迟度量。在处理天气投入时,开发了一种自我监督的学习(SSL)模型以将高维天气数据编码为更低的尺寸表示,以更有效和有效地培训TFT。初始结果表明,基于TFT的延迟预测模型通过测试数据集上的较小预测误差来实现令人满意的性能。此外,模型输出的解释性分析识别延迟预测的重要输入因子。预计拟议的方法有望帮助空中交通管理人员或决策者对延误缓解的交通管理行动以及运作,提供足够的提前时间来规划预测性能下降。
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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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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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在线广告收入占发布者的收入流越来越多的份额,特别是对于依赖谷歌和Facebook等技术公司广告网络的中小型出版商而言。因此,出版商可能会从准确的在线广告收入预测中获益,以更好地管理其网站货币化战略。但是,只能获得自己的收入数据的出版商缺乏出版商广告总市场的整体视图,这反过来限制了他们在他们未来的在线广告收入中产生见解的能力。为了解决这一业务问题,我们利用了一个专有的数据库,包括来自各种各样的地区的大量出版商的Google Adsense收入。我们采用时间融合变压器(TFT)模型,这是一种新的基于关注的架构,以预测出版商的广告收入。我们利用多个协变量,不仅包括出版商自己的特征,还包括其他出版商的广告收入。我们的预测结果优于多个时间范围的几个基准深度学习时间系列预测模型。此外,我们通过分析可变重要性重量来识别显着的特征和自我注意重量来解释结果,以揭示持久的时间模式。
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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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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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急诊部门(EDS)是葡萄牙国家卫生服务局的基本要素,可作为具有多样化和非常严重医疗问题的用户的切入点。由于ED的固有特征;预测使用服务的患者数量特别具有挑战性。富裕和医疗专业人员人数之间的不匹配可能会导致提供的服务质量下降,并造成对整个医院产生影响的问题,并从其他部门征用医疗保健工作者以及推迟手术。 。 ED人满为患的部分是由非紧急患者驱动的,尽管没有医疗紧急情况,但诉诸于紧急服务,几乎占每日患者总数的一半。本文描述了一种新颖的深度学习体系结构,即时间融合变压器,该结构使用日历和时间序列协变量来预测预测间隔和4周期间的点预测。我们得出的结论是,可以预测葡萄牙健康区域(HRA)(HRA)的平均绝对百分比误差(MAPE)和均方根误差(RMSE)为84.4102人/天的平均绝对百分比误差(MAPE)。本文显示了支持使用静态和时间序列协变量的多元方法的经验证据,同时超越了文献中常见的其他模型。
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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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In this paper, we propose a new short-term load forecasting (STLF) model based on contextually enhanced hybrid and hierarchical architecture combining exponential smoothing (ES) and a recurrent neural network (RNN). The model is composed of two simultaneously trained tracks: the context track and the main track. The context track introduces additional information to the main track. It is extracted from representative series and dynamically modulated to adjust to the individual series forecasted by the main track. The RNN architecture consists of multiple recurrent layers stacked with hierarchical dilations and equipped with recently proposed attentive dilated recurrent cells. These cells enable the model to capture short-term, long-term and seasonal dependencies across time series as well as to weight dynamically the input information. The model produces both point forecasts and predictive intervals. The experimental part of the work performed on 35 forecasting problems shows that the proposed model outperforms in terms of accuracy its predecessor as well as standard statistical models and state-of-the-art machine learning models.
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电价是影响所有市场参与者决策的关键因素。准确的电价预测非常重要,并且由于各种因素,电价高度挥发性,电价也非常具有挑战性。本文提出了一项综合的长期经常性卷积网络(ILRCN)模型,以预测考虑到市场价格的大多数贡献属性的电力价格。所提出的ILRCN模型将卷积神经网络和长短期记忆(LSTM)算法的功能与所提出的新颖的条件纠错项相结合。组合的ILRCN模型可以识别输入数据内的线性和非线性行为。我们使用鄂尔顿批发市场价格数据以及负载型材,温度和其他因素来说明所提出的模型。使用平均绝对误差和准确性等性能/评估度量来验证所提出的ILRCN电价预测模型的性能。案例研究表明,与支持向量机(SVM)模型,完全连接的神经网络模型,LSTM模型和LRCN模型,所提出的ILRCN模型在电价预测中是准确和有效的电力价格预测。
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通过准确,及时的流量预测,可以预先预测受影响的交通状况,以指导机构和居民适当地应对交通模式的变化。但是,例如,关于交通预测的现有作品主要依赖于仅在1小时以下的短期预测的历史流量模式。为了更好地管理未来的道路能力并适应社会和人类的影响,提出一个灵活而全面的框架以预测公共用户和运输机构的长期交通状况至关重要。在本文中,考虑到社交媒体的功能,弥合了强大的长期交通预测的差距。首先实施了相关研究和线性回归模型,以评估两个时间序列数据,流量强度和Twitter数据强度之间的相关性的重要性。然后将两个时间序列数据提供给我们提出的社会意识框架,即交通扭转变压器,该框架将大自然语言表示形式集成到时间序列记录中以进行长期流量预测。大西雅图地区的实验结果表明,我们提出的模型在所有评估矩阵中都优于基线模型。这个由NLP加入的社会感知框架可以成为交通代理机构的网络交通预测和管理的宝贵实现。
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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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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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短期负荷预测(STLF)由于复杂的时间序列(TS)是一种表达三个季节性模式和非线性趋势的挑战。本文提出了一种新的混合分层深度学习模型,涉及多个季节性,并产生两点预测和预测间隔(PIS)。它结合了指数平滑(ES)和经常性神经网络(RNN)。 ES动态提取每个单独的TS的主要组件,并启用在飞行的临时化,这在相对较小的数据集上操作时特别有用。多层RNN配备了一种新型扩张的经常性电池,旨在有效地模拟TS中的短期和长期依赖性。为了改善内部TS表示,因此模型的性能,RNN同时学习ES参数和主要映射函数将输入转换为预测。我们比较我们对几种基线方法的方法,包括古典统计方法和机器学习(ML)方法,在35个欧洲国家的STLF问题。实证研究清楚地表明,该模型具有高表现力,以解决非线性随机预测问题,包括多个季节性和显着的随机波动。实际上,它在准确性方面优于统计和最先进的ML模型。
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最近,对于长期时间序列预测(LTSF)任务,基于变压器的解决方案激增。尽管过去几年的表现正在增长,但我们质疑这项研究中这一研究的有效性。具体而言,可以说,变形金刚是最成功的解决方案,是在长序列中提取元素之间的语义相关性。但是,在时间序列建模中,我们要在一组连续点的有序集中提取时间关系。在采用位置编码和使用令牌将子系列嵌入变压器中的同时,有助于保留某些订购信息,但\ emph {置换不变}的自我注意力专注机制的性质不可避免地会导致时间信息损失。为了验证我们的主张,我们介绍了一组名为LTSF线性的令人尴尬的简单单层线性模型,以进行比较。在九个现实生活数据集上的实验结果表明,LTSF线性在所有情况下都超过现有的基于变压器的LTSF模型,并且通常要大幅度较大。此外,我们进行了全面的经验研究,以探索LTSF模型各种设计元素对其时间关系提取能力的影响。我们希望这一令人惊讶的发现为LTSF任务打开了新的研究方向。我们还主张重新审视基于变压器解决方案对其他时间序列分析任务(例如,异常检测)的有效性。代码可在:\ url {https://github.com/cure-lab/ltsf-linear}中获得。
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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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随着高级数字技术的蓬勃发展,用户以及能源分销商有可能获得有关家庭用电的详细信息。这些技术也可以用来预测家庭用电量(又称负载)。在本文中,我们研究了变分模式分解和深度学习技术的使用,以提高负载预测问题的准确性。尽管在文献中已经研究了这个问题,但选择适当的分解水平和提供更好预测性能的深度学习技术的关注较少。这项研究通过研究六个分解水平和五个不同的深度学习网络的影响来弥合这一差距。首先,使用变分模式分解将原始负载轮廓分解为固有模式函数,以减轻其非平稳方面。然后,白天,小时和过去的电力消耗数据作为三维输入序列馈送到四级小波分解网络模型。最后,将与不同固有模式函数相关的预测序列组合在一起以形成聚合预测序列。使用摩洛哥建筑物的电力消耗数据集(MORED)的五个摩洛哥家庭的负载曲线评估了该方法,并根据最新的时间序列模型和基线持久性模型进行了基准测试。
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Time series anomaly detection has applications in a wide range of research fields and applications, including manufacturing and healthcare. The presence of anomalies can indicate novel or unexpected events, such as production faults, system defects, or heart fluttering, and is therefore of particular interest. The large size and complex patterns of time series have led researchers to develop specialised deep learning models for detecting anomalous patterns. This survey focuses on providing structured and comprehensive state-of-the-art time series anomaly detection models through the use of deep learning. It providing a taxonomy based on the factors that divide anomaly detection models into different categories. Aside from describing the basic anomaly detection technique for each category, the advantages and limitations are also discussed. Furthermore, this study includes examples of deep anomaly detection in time series across various application domains in recent years. It finally summarises open issues in research and challenges faced while adopting deep anomaly detection models.
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