We introduce a Modewise Additive Factor Model (MAFM) for matrix-valued time series that captures row-specific and column-specific latent effects through an additive structure, offering greater flexibility than multiplicative frameworks such as Tucker and CP factor models. In MAFM, each observation decomposes into a row-factor component, a column-factor component, and noise, allowing distinct sources of variation along different modes to be modeled separately. We develop a computationally efficient two-stage estimation procedure: Modewise Inner-product Eigendecomposition (MINE) for initialization, followed by Complement-Projected Alternating Subspace Estimation (COMPAS) for iterative refinement. The key methodological innovation is that orthogonal complement projections completely eliminate cross-modal interference when estimating each loading space. We establish convergence rates for the estimated factor loading matrices under proper conditions. We further derive asymptotic distributions for the loading matrix estimators and develop consistent covariance estimators, yielding a data-driven inference framework that enables confidence interval construction and hypothesis testing. As a technical contribution of independent interest, we establish matrix Bernstein inequalities for quadratic forms of dependent matrix time series. Numerical experiments on synthetic and real data demonstrate the advantages of the proposed method over existing approaches.


翻译:本文提出了一种用于矩阵值时间序列的模态可加因子模型,该模型通过可加结构捕捉行特定与列特定的潜在效应,相比Tucker和CP因子模型等乘法框架具有更强的灵活性。在MAFM中,每个观测值可分解为行因子分量、列因子分量与噪声项,从而允许沿不同模态的变异来源被独立建模。我们开发了一种计算高效的两阶段估计流程:首先采用模态内积特征分解进行初始化,随后通过补空间投影交替子空间估计算法进行迭代优化。该方法的核心创新在于,正交补投影在估计每个载荷空间时能完全消除跨模态干扰。我们在适当条件下建立了估计因子载荷矩阵的收敛速率,进一步推导了载荷矩阵估计量的渐近分布,并构建了一致的协方差估计量,从而形成了一套数据驱动的统计推断框架,可用于置信区间构建与假设检验。作为一项具有独立价值的技术贡献,我们建立了相依矩阵时间序列二次型的矩阵Bernstein不等式。在仿真数据与真实数据上的数值实验证明了所提方法相较于现有方法的优越性。

0
下载
关闭预览

相关内容

决策智能中的时间序列预测大模型
专知会员服务
34+阅读 · 1月7日
时间序列大模型综述
专知会员服务
46+阅读 · 2025年4月8日
【NeurIPS2024】用于时间序列预测的检索增强扩散模型
专知会员服务
24+阅读 · 2024年10月25日
「深度时间序列模型」综述
专知会员服务
43+阅读 · 2024年7月19日
时间序列和时空数据扩散模型综述
专知会员服务
64+阅读 · 2024年5月1日
专知会员服务
63+阅读 · 2020年3月4日
从模型到应用,一文读懂因子分解机
AI100
10+阅读 · 2019年9月6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
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 · 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
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
8+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
VIP会员
相关VIP内容
决策智能中的时间序列预测大模型
专知会员服务
34+阅读 · 1月7日
时间序列大模型综述
专知会员服务
46+阅读 · 2025年4月8日
【NeurIPS2024】用于时间序列预测的检索增强扩散模型
专知会员服务
24+阅读 · 2024年10月25日
「深度时间序列模型」综述
专知会员服务
43+阅读 · 2024年7月19日
时间序列和时空数据扩散模型综述
专知会员服务
64+阅读 · 2024年5月1日
专知会员服务
63+阅读 · 2020年3月4日
相关基金
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 · 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
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
8+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员