Traffic forecasting has emerged as a crucial research area in the development of smart cities. Although various neural networks with intricate architectures have been developed to address this problem, they still face two key challenges: i) Recent advancements in network designs for modeling spatio-temporal correlations are starting to see diminishing returns in performance enhancements. ii) Additionally, most models do not account for the spatio-temporal heterogeneity inherent in traffic data, i.e., traffic distribution varies significantly across different regions and traffic flow patterns fluctuate across various time slots. To tackle these challenges, we introduce the Spatio-Temporal Graph Transformer (STGormer), which effectively integrates attribute and structure information inherent in traffic data for learning spatio-temporal correlations, and a mixture-of-experts module for capturing heterogeneity along spaital and temporal axes. Specifically, we design two straightforward yet effective spatial encoding methods based on the graph structure and integrate time position encoding into the vanilla transformer to capture spatio-temporal traffic patterns. Additionally, a mixture-of-experts enhanced feedforward neural network (FNN) module adaptively assigns suitable expert layers to distinct patterns via a spatio-temporal gating network, further improving overall prediction accuracy. Experiments on five real-world datasets demonstrate that STGormer achieves state-of-the-art performance.


翻译:交通流量预测已成为智慧城市发展中的关键研究领域。尽管已开发出多种具有复杂架构的神经网络来解决此问题,但它们仍面临两大挑战:i) 当前用于建模时空相关性的网络设计在性能提升方面开始呈现收益递减趋势;ii) 此外,大多数模型未能考虑交通数据固有的时空异质性,即交通分布在不同区域差异显著,且交通流模式在不同时段波动明显。为应对这些挑战,我们提出了时空图Transformer(STGormer),该模型能有效整合交通数据固有的属性与结构信息以学习时空相关性,并通过专家混合模块捕获时空维度的异质性。具体而言,我们基于图结构设计了两种简洁高效的空间编码方法,并将时间位置编码集成到标准Transformer中以捕获时空交通模式。此外,通过专家混合增强的前馈神经网络模块,借助时空门控网络将适配的专家层动态分配给不同模式,从而进一步提升整体预测精度。在五个真实数据集上的实验表明,STGormer实现了最先进的预测性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
35+阅读 · 2021年1月27日
VIP会员
最新内容
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
4+阅读 · 今天8:46
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
7+阅读 · 今天5:37
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
6+阅读 · 今天5:35
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天5:24
人工智能赋能无人机:俄乌战争(万字长文)
专知会员服务
7+阅读 · 4月23日
国外海军作战管理系统与作战训练系统
专知会员服务
3+阅读 · 4月23日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员