Accurate traffic flow prediction remains challenging in cross-city, data-scarce scenarios where limited historical data hinders model generalisation. The chaotic nature of traffic dynamics, complex spatio-temporal dependencies, and heterogeneous urban networks complicate few-shot learning across cities. Existing deep learning approaches either treat traffic as purely deterministic or lack mechanisms to model wave-like interference patterns essential for cross-regime traffic dynamics. To address these limitations, this paper proposes CIWI-CKT, a novel Chaos-Informed Wave Interference Feature Fusion framework with Cross-City Knowledge Transfer. Our framework introduces three core innovations: chaos-informed wave generation that extracts measurable chaos invariants and models traffic as adaptive wave components; meta-interference processing that captures wave interactions between support and query regimes while producing a predictability score for confidence estimation; and chaos-aware meta-learning that enables efficient cross-city knowledge transfer while preserving chaotic characteristics. We establish theoretical guarantees including chaos-to-wave stability, wave-induced dimension reduction, and meta-learning generalisation bounds. Extensive experiments on four real-world traffic datasets demonstrate that CIWI-CKT significantly outperforms state-of-the-art spatio-temporal graph learning, transfer learning, prompt-based, and few-shot methods, improving prediction accuracy while substantially reducing required training data.


翻译:在跨城市、数据稀缺场景下,受限于历史数据不足导致模型泛化能力下降,精准的交通流预测仍面临挑战。交通动态的混沌特性、复杂的时空依赖关系以及异构城市网络,加剧了跨城市少样本学习的难度。现有深度学习方法或视交通为纯确定性过程,或缺乏建模波浪状干涉模式(这对跨状态交通动态至关重要)的机制。针对这些局限,本文提出CIWI-CKT——一种融合混沌信息波干涉特征与跨城市知识迁移的新型框架。该框架包含三大核心创新:混沌信息驱动波生成——提取可测混沌不变量并将交通建模为自适应波分量;元干涉处理——捕捉支持集与查询集状态间的波相互作用,同时生成可预测性分数用于置信度估计;混沌感知元学习——在保留混沌特征的同时实现高效的跨城市知识迁移。我们建立了理论保障,包括混沌-波稳定性、波诱导降维及元学习泛化界。在四个真实交通数据集上的广泛实验表明,CIWI-CKT显著优于当前最先进的时空图学习、迁移学习、提示学习及少样本方法,在提高预测精度的同时大幅减少了所需的训练数据量。

0
下载
关闭预览

相关内容

基于机器学习的交通流预测方法综述
专知会员服务
35+阅读 · 2023年8月17日
【清华大学】图神经网络交通流预测综述论文,19页pdf
专知会员服务
50+阅读 · 2021年1月29日
【AAAI2021】Graph Diffusion Network提升交通流量预测精度
专知会员服务
54+阅读 · 2021年1月21日
专知会员服务
110+阅读 · 2020年12月22日
【综述】交通流量预测,附15页论文下载
专知会员服务
132+阅读 · 2020年4月23日
【综述】交通流量预测,附15页论文下载
专知
23+阅读 · 2020年4月23日
车路协同构建“通信+计算”新体系
智能交通技术
11+阅读 · 2019年3月26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
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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
0+阅读 · 22分钟前
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
相关基金
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
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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员