Time series analysis is a fundamental component of machine learning, especially in astrophysics and cosmology where temporal data abound. This chapter provides a pedagogical review of time series analysis techniques from a machine learning perspective. We cover the basic concepts of time series (stationarity, autocorrelation, seasonality), classical statistical models (autoregressive, moving average, ARIMA, exponential smoothing, state-space models), and modern machine learning approaches. In particular, we discuss how traditional statistical methods lay the groundwork, and then explore machine learning methods for time series, including feature-based regression, tree-based ensemble methods, hidden Markov models, Gaussian processes, and deep learning models (recurrent neural networks, convolutional networks, transformers). Throughout, we illustrate with examples drawn from multiple domains (e.g. astronomy, weather forecasting, finance) to emphasize common principles. The goal is to equip readers with both the theoretical understanding and practical context to apply machine learning techniques for time series analysis in their research.


翻译:时间序列分析是机器学习的基础组成部分,尤其在时间数据丰富的天体物理学和宇宙学领域至关重要。本章从机器学习视角对时间序列分析技术进行教学性综述。我们涵盖时间序列的基本概念(平稳性、自相关性、季节性)、经典统计模型(自回归、滑动平均、ARIMA、指数平滑、状态空间模型)及现代机器学习方法。特别地,我们讨论传统统计方法如何奠定基础,继而探索时间序列的机器学习方法,包括基于特征的回归、基于树的集成方法、隐马尔可夫模型、高斯过程以及深度学习模型(循环神经网络、卷积网络、Transformer)。全章通过多领域实例(如天文学、天气预报、金融)阐明共同原理。旨在让读者既掌握理论理解又获得实践背景,从而在各自研究中应用机器学习技术进行时间序列分析。

0
下载
关闭预览

相关内容

数学上,序列是被排成一列的对象(或事件);这样每个元素不是在其他元素之前,就是在其他元素之后。这里,元素之间的顺序非常重要。
基于深度学习的时间序列分类研究综述
专知会员服务
84+阅读 · 2024年1月8日
【2023新书】深度学习时间序列分析,208页pdf
专知会员服务
192+阅读 · 2023年6月2日
【2022新书】基于计算智能的时间序列分析,191页pdf
专知会员服务
94+阅读 · 2022年10月20日
南大《时间序列分析 (Time Series Analysis)》课程,推荐!
专知会员服务
156+阅读 · 2022年3月31日
R语言时间序列分析
R语言中文社区
12+阅读 · 2018年11月19日
基于 Keras 用深度学习预测时间序列
R语言中文社区
23+阅读 · 2018年7月27日
R语言之数据分析高级方法「时间序列」
R语言中文社区
17+阅读 · 2018年4月24日
国家自然科学基金
21+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
1+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
0+阅读 · 2015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
14+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
最新内容
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
4+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
6+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
4+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
7+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
10+阅读 · 9月22日
战争不仅需要机器人:人类仍不可或缺
专知会员服务
5+阅读 · 9月21日
《描绘美国防部创新基础设施的未来蓝图》100页
专知会员服务
10+阅读 · 9月21日
相关基金
国家自然科学基金
21+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
1+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
0+阅读 · 2015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
14+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员