Machine Learning algorithms are notorious for providing point predictions but not prediction intervals. There are many applications where one requires confidence in predictions and prediction intervals. Stringing together, these intervals give rise to joint prediction regions with the desired significance level. It is an easy task to compute Joint Prediction regions (JPR) when the data is IID. However, the task becomes overly difficult when JPR is needed for time series because of the dependence between the observations. This project aims to implement Wolf and Wunderli's method for constructing JPRs and compare it with other methods (e.g. NP heuristic, Joint Marginals). The method under study is based on bootstrapping and is applied to different datasets (Min Temp, Sunspots), using different predictors (e.g. ARIMA and LSTM). One challenge of applying the method under study is to derive prediction standard errors for models, it cannot be obtained analytically. A novel method to estimate prediction standard error for different predictors is also devised. Finally, the method is applied to a synthetic dataset to find empirical averages and empirical widths and the results from the Wolf and Wunderli paper are consolidated. The experimental results show a narrowing of width with strong predictors like neural nets, widening of width with increasing forecast horizon H and decreasing significance level alpha, controlling the width with parameter k in K-FWE, and loss of information using Joint Marginals.


翻译:机器学习算法因通常仅提供点预测而非预测区间而备受诟病。在许多应用场景中,人们需要对预测结果及其区间具有置信度。将这些区间串联起来,便形成了具有所需显著性水平的联合预测区域。当数据满足独立同分布条件时,计算联合预测区域相对简单。然而,由于时间序列观测值之间存在依赖性,为其构建联合预测区域的任务变得异常困难。本项目旨在实现Wolf和Wunderli提出的联合预测区域构建方法,并将其与其他方法(如NP启发式方法、联合边缘法)进行比较。所研究的方法基于自助法,并应用于不同数据集(最低温度、太阳黑子),同时采用多种预测器(如ARIMA和LSTM)。应用该方法的一个挑战在于推导模型的预测标准误,因其无法通过解析方法获得。为此,本文还设计了一种新颖的方法来估计不同预测器的预测标准误。最后,将该方法应用于合成数据集以获取经验平均值和经验宽度,并整合了Wolf和Wunderli论文中的结果。实验结果表明:使用神经网络等强预测器时宽度收窄;随着预测范围H的增加和显著性水平α的降低,宽度扩大;通过K-FWE中的参数k可控制宽度;而使用联合边缘法则会导致信息损失。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
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
1+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
ROM inversion of monostatic data lifted to full MIMO
Arxiv
12+阅读 · 2021年9月13日
Arxiv
13+阅读 · 2020年8月3日
VIP会员
最新内容
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
12+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
3+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
5+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
8+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
相关VIP内容
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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
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
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员