Long-term time series forecasting is a long-standing challenge in various applications. A central issue in time series forecasting is that methods should expressively capture long-term dependency. Furthermore, time series forecasting methods should be flexible when applied to different scenarios. Although Fourier analysis offers an alternative to effectively capture reusable and periodic patterns to achieve long-term forecasting in different scenarios, existing methods often assume high-frequency components represent noise and should be discarded in time series forecasting. However, we conduct a series of motivation experiments and discover that the role of certain frequencies varies depending on the scenarios. In some scenarios, removing high-frequency components from the original time series can improve the forecasting performance, while in others scenarios, removing them is harmful to forecasting performance. Therefore, it is necessary to treat the frequencies differently according to specific scenarios. To achieve this, we first reformulate the time series forecasting problem as learning a transfer function of each frequency in the Fourier domain. Further, we design Frequency Dynamic Fusion (FreDF), which individually predicts each Fourier component, and dynamically fuses the output of different frequencies. Moreover, we provide a novel insight into the generalization ability of time series forecasting and propose the generalization bound of time series forecasting. Then we prove FreDF has a lower bound, indicating that FreDF has better generalization ability. Extensive experiments conducted on multiple benchmark datasets and ablation studies demonstrate the effectiveness of FreDF.


翻译:长期时间序列预测是各类应用中长期存在的挑战。时间序列预测的核心问题在于方法应能有效捕捉长期依赖性。此外,时间序列预测方法在不同应用场景中需具备灵活性。尽管傅里叶分析为有效捕捉可复用周期模式以实现不同场景下的长期预测提供了替代方案,但现有方法常假设高频分量代表噪声,在时间序列预测中应予以剔除。然而,我们通过一系列动机实验发现,特定频率的作用随场景变化而异。在某些场景中,从原始时间序列中移除高频分量可提升预测性能,而在另一些场景中,移除高频分量反而损害预测性能。因此,有必要根据具体场景差异化处理不同频率。为此,我们首先将时间序列预测问题重新表述为在傅里叶域中学习各频率的传递函数。进一步,我们设计了频率动态融合(FreDF)方法,该方法独立预测各傅里叶分量,并动态融合不同频率的输出。此外,我们对时间序列预测的泛化能力提出了新颖见解,并推导了时间序列预测的泛化界。随后我们证明FreDF具有更低的泛化界,表明其具备更优的泛化能力。在多个基准数据集上开展的广泛实验及消融研究证实了FreDF的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
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
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
VIP会员
最新内容
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
《无人机蜂群通信技术研究》50页
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
5+阅读 · 7月17日
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
8+阅读 · 7月17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
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
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