Spatiotemporal prediction aims to generate future sequences by paradigms learned from historical contexts. It holds significant importance in numerous domains, including traffic flow prediction and weather forecasting. However, existing methods face challenges in handling spatiotemporal correlations, as they commonly adopt encoder and decoder architectures with identical receptive fields, which adversely affects prediction accuracy. This paper proposes an Asymmetric Receptive Field Autoencoder (ARFA) model to address this issue. Specifically, we design corresponding sizes of receptive field modules tailored to the distinct functionalities of the encoder and decoder. In the encoder, we introduce a large kernel module for global spatiotemporal feature extraction. In the decoder, we develop a small kernel module for local spatiotemporal information reconstruction. To address the scarcity of meteorological prediction data, we constructed the RainBench, a large-scale radar echo dataset specific to the unique precipitation characteristics of inland regions in China for precipitation prediction. Experimental results demonstrate that ARFA achieves consistent state-of-the-art performance on two mainstream spatiotemporal prediction datasets and our RainBench dataset, affirming the effectiveness of our approach. This work not only explores a novel method from the perspective of receptive fields but also provides data support for precipitation prediction, thereby advancing future research in spatiotemporal prediction.


翻译:时空预测旨在通过从历史上下文中学习到的范式生成未来序列,其在交通流预测和天气预报等多个领域具有重要意义。然而,现有方法在处理时空相关性时面临挑战,因为它们通常采用编码器和解码器架构具有相同的感受野,这会对预测精度产生不利影响。本文提出了一种非对称感受野自编码器(ARFA)模型以解决该问题。具体而言,我们针对编码器和解码器不同的功能特点,设计了相应大小的感受野模块。在编码器中,我们引入了一个大核模块用于全局时空特征提取;在解码器中,我们开发了一个小核模块用于局部时空信息重建。针对气象预测数据稀缺的问题,我们构建了RainBench——一个针对中国内陆地区独特降水特征的大规模雷达回波数据集,用于降水预测。实验结果表明,ARFA在两个主流时空预测数据集以及我们的RainBench数据集上均取得了持续最优的性能,证实了该方法的有效性。这项工作不仅从感受野的角度探索了一种新方法,还为降水预测提供了数据支持,从而推动未来时空预测研究的进展。

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
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
【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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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
Arxiv
35+阅读 · 2021年1月27日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
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
6+阅读 · 6月17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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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