Obtaining accurate probabilistic forecasts is an important operational challenge in many applications, perhaps most obviously in energy management, climate forecasting, supply chain planning, and resource allocation. In many of these applications, there is a natural hierarchical structure over the forecasted quantities; and forecasting systems that adhere to this hierarchical structure are said to be coherent. Furthermore, operational planning benefits from accuracy at all levels of the aggregation hierarchy. Building accurate and coherent forecasting systems, however, is challenging: classic multivariate time series tools and neural network methods are still being adapted for this purpose. In this paper, we augment an MQForecaster neural network architecture with a novel deep Gaussian factor forecasting model that achieves coherence by construction, yielding a method we call the Deep Coherent Factor Model Neural Network (DeepCoFactor) model. DeepCoFactor generates samples that can be differentiated with respect to model parameters, allowing optimization on various sample-based learning objectives that align with the forecasting system's goals, including quantile loss and the scaled Continuous Ranked Probability Score (CRPS). In a comparison to state-of-the-art coherent forecasting methods, DeepCoFactor achieves significant improvements in scaled CRPS forecast accuracy, with gains between 4.16 and 54.40%, as measured on three publicly available hierarchical forecasting datasets.


翻译:获取精确的概率预测是许多应用中的重要操作挑战,在能源管理、气候预测、供应链规划和资源分配等领域尤为明显。在这些应用中,预测量通常存在自然的层次结构;遵循这种层次结构的预测系统被称为具有一致性。此外,操作规划需要聚合层次所有层级上的预测准确性。然而,构建准确且一致的预测系统具有挑战性:传统的多元时间序列工具和神经网络方法仍在为此目的进行适配。本文中,我们通过一种新颖的深度高斯因子预测模型增强了MQForecaster神经网络架构,该模型通过构造实现一致性,形成我们称为深度一致性因子模型神经网络(DeepCoFactor)的方法。DeepCoFactor生成的样本可对模型参数进行微分,从而支持基于各种样本学习目标的优化,包括分位数损失和缩放连续分级概率评分(CRPS)。在与最先进的一致性预测方法比较中,DeepCoFactor在三个公开可用的层次预测数据集上实现了缩放CRPS预测准确性的显著提升,改进幅度介于4.16%至54.40%之间。

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
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
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
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
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
47+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
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
5+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
Arxiv
0+阅读 · 2024年10月1日
Arxiv
0+阅读 · 2024年9月30日
Arxiv
0+阅读 · 2024年9月27日
Arxiv
23+阅读 · 2021年12月19日
Arxiv
15+阅读 · 2021年6月27日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21日
VIP会员
最新内容
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
1+阅读 · 37分钟前
多智能体协作机制
专知会员服务
0+阅读 · 41分钟前
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
6+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
9+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
7+阅读 · 4月24日
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
8+阅读 · 4月24日
《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
14+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
10+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
5+阅读 · 4月24日
相关VIP内容
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
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
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
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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年10月1日
Arxiv
0+阅读 · 2024年9月30日
Arxiv
0+阅读 · 2024年9月27日
Arxiv
23+阅读 · 2021年12月19日
Arxiv
15+阅读 · 2021年6月27日
Deep Anomaly Detection with Outlier Exposure
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月21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
47+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
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
5+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