This paper introduces Fuzzy Attention Network-Based Transformer (FANTF), an approach for time series forecasting, classification, and anomaly detection. FANTF combines fuzzy logic concepts with transformer architectures through a novel fuzzy attention mechanism. The proposed mechanism is inspired by Type-2 fuzzy set theory. It uses a learnable Gaussian uncertainty perturbation to model uncertainty in attention relevance scores. This makes it possible for the model to accurately capture uncertainty in temporal relationships better than normal deterministic attention. Transformers capacity to record complex temporal patterns and multivariate connections is enhanced by FANTF. The approach is both architecture-agnostic and task-agnostic. The proposed fuzzy attention module can be used as a direct replacement for the standard attention layer. To evaluate its effectiveness, FANTF is integrated into five transformer backbones: Transformer, Informer, PatchTST, Crossformer, and iTransformer. The fuzzy attention mechanism produces softer and more diverse attention distributions. It provides uncertainty-aware interpretations through attention heatmap visualizations. Experimental evaluations on some real-life datasets reveal that FANTF enhances the forecasting performance, classification, and anomaly detection tasks over traditional transformer-based models. FANTF achieves statistically significant and competitive performance improvements over standard transformer-based baselines on most benchmark datasets (p < 0.05, Wilcoxon signed-rank test), observed under noisy and non-stationary time series conditions.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Transformer模型-深度学习自然语言处理,17页ppt
专知会员服务
108+阅读 · 2020年8月30日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
深度学习中Attention Mechanism详细介绍:原理、分类及应用
深度学习与NLP
10+阅读 · 2019年2月18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
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
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
0+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
7+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
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
1+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
6+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
Transformer模型-深度学习自然语言处理,17页ppt
专知会员服务
108+阅读 · 2020年8月30日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17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
0+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
7+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
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
1+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