Deep learning-based models have achieved state-of-the-art performance in Time Series Forecasting (TSF), yet their evaluation remains dominated by pointwise error metrics such as Mean Squared Error (MSE), which quantify numerical accuracy but overlook structural properties of the forecast signal, including recurrent dynamics, oscillatory behavior, and phase alignment. As a result, forecasts exhibiting over-smoothing, phase shifts, or frequency distortions may achieve favorable error scores despite substantial structural degradation. To address this limitation, we propose TopoCast, a topology-driven framework for evaluating structural fidelity in TSF. TopoCast reconstructs phase-space representations of forecast and ground-truth sequences using Takens delay embedding and applies persistent homology to characterize their intrinsic dynamics. We derive four complementary topological fidelity measures from persistence diagrams and aggregate them into a Topological Fidelity Score (TFS). We further introduce dominant cycle overlap, a novel metric that maps persistent topological features to the temporal domain to assess whether dominant oscillatory patterns occur at the correct time points. Combined with TFS, this yields the Localized Topological Fidelity Score (LTFS), a phase-aware measure that captures temporal localization errors invisible to existing evaluation metrics. Experiments on five Transformer architectures across three real-world benchmark datasets demonstrate that models with similar forecasting errors can exhibit markedly different structural fidelity profiles, revealing failure modes overlooked by conventional evaluation and highlighting the value of topology-aware forecast assessment.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【Google】高效Transformer综述,Efficient Transformers: A Survey
专知会员服务
66+阅读 · 2022年3月17日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
0+阅读 · 2014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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
7+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
7+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
8+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
12+阅读 · 10月13日
相关VIP内容
【Google】高效Transformer综述,Efficient Transformers: A Survey
专知会员服务
66+阅读 · 2022年3月17日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
相关基金
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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
0+阅读 · 2014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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员