In this paper, we propose a recurrent neural network (RNN)-based framework for estimating the parameters of the fractional Poisson process (FPP), which models event arrivals with memory and long-range dependence. The Long Short-Term Memory (LSTM) network estimates the key parameters $μ>0$ and $β\in(0,1)$ from sequences of inter-arrival times, effectively modeling their temporal dependencies. Our experiments on synthetic data show that the proposed approach reduces the mean squared error (MSE) by about 55.3\% compared to the traditional method of moments (MOM) and performs reliably across different training conditions. We tested the method on two real-world high-frequency datasets: emergency call records from Montgomery County, PA, and AAPL stock trading data. The results show that the LSTM can effectively track daily patterns and parameter changes, indicating its effectiveness on real-world data with complex time dependencies.


翻译:本文提出了一种基于递归神经网络(RNN)的框架,用于估计分数泊松过程(FPP)的参数,该过程用于建模具有记忆性和长程依赖性的事件到达。长短期记忆(LSTM)网络从到达间隔时间序列中估计关键参数 $μ>0$ 和 $β∈(0,1)$,有效建模其时间依赖性。在合成数据上的实验表明,与传统矩估计法(MOM)相比,所提方法将均方误差(MSE)降低了约55.3%,并在不同训练条件下均表现可靠。我们在两个真实世界的高频数据集上测试了该方法:宾夕法尼亚州蒙哥马利县的紧急呼叫记录和AAPL股票交易数据。结果表明,LSTM能够有效跟踪每日模式和参数变化,证明了其在具有复杂时间依赖性的真实数据上的有效性。

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递归神经网络(RNN)是神经网络的一种。单纯的RNN因为无法处理随着递归,权重指数级爆炸或梯度消失问题,难以捕捉长期时间关联;而结合不同的LSTM可以很好解决这个问题。 时间递归神经网络可以描述动态时间行为,因为和前馈神经网络(feedforward neural network)接受较特定结构的输入不同,RNN将状态在自身网络中循环传递,因此可以接受更广泛的时间序列结构输入。手写识别是最早成功利用RNN的研究结果。
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