当前位置:

首页 > 业界资讯 > 时间序列分析的表示学习时代来了?

时间序列分析的表示学习时代来了?

表示学习作为深度学习中的核心,近期越来越多的被应用到了时间序列领域中,时间序列分析的表示学习时代已经来了。本文为大家带来了2020年以来顶会的5篇时间序列表示学习相关的核心工作梳理。1.UnsupervisedScalableRepresentationLearningforMultivariateTimeSeries(NIPS'20)本文的时间序列表示学习方法思路来源于经典的词向量模型CBOW。CBOW中的假设是,一个单词的上下文表示应该和该单词的表示比较近,同时和其他随机采样的单词表示比较远。本文将这

表示学习作为深度学习中的核心,近期越来越多的被应用到了时间序列领域中,时间序列分析的表示学习时代已经来了。本文为大家带来了2020年以来顶会的5篇时间序列表示学习相关的核心工作梳理。

时间序列分析的表示学习时代来了?

1.Unsupervised Scalable Representation Learning for Multivariate Time Series(NIPS'20)

本文的时间序列表示学习方法思路来源于经典的词向量模型CBOW。CBOW中的假设是,一个单词的上下文表示应该和该单词的表示比较近,同时和其他随机采样的单词表示比较远。本文将这种思路应用到时间序列表示学习中,首先需要构造CBOW中的上下文(context)和随机负样本,构造方法如下图所示。首先选择一个时间序列xref,以及xref中的一个子序列xpos。,xref可以看成是xpos的context。同时,随机从其他时间序列,或者当前时间序列的其他时间片段中采样多个负样本xneg。这样就可以构造类似CBOW的损失函数了,让xref和xpos离得近,同时让xref和其他负样本xneg距离远。

时间序列分析的表示学习时代来了?

在模型结构上,本文采用了多层空洞卷积的结构。这部分模型结构在之前的文章中有过详细介绍。

时间序列分析的表示学习时代来了?

2.Unsupervised representation learning for time series with temporal neighborhood coding(ICLR'21)

在本文提出的方法在正负样本本的选择上和损失函数的设计上相比上一篇文章有一定区别。首先是正负样本的选择,对于一个以时刻t为中心的时间序列,文中采用一个高斯分布来划定其正样本的范围。高斯分布以t为中心,用一个合适的标准差来确定正样本的宽度。高斯分布以t为中心,另一个参数是时间窗口的范围。对于时间窗口的选择,文中采用了ADF检验的方法选择最优的窗口跨度。如果时间窗口过长,会导致采样的正样本和负样本的正样本本和原样本本不相关的情况;如果时间窗口过小,会导致采样的正样本和负样本的正样本本和原样本本重叠部分太多。ADF检验可以检测出时间序列在保持稳定的时间窗口范围内的最长递增序列,以此选择最适合的采样范围。

时间序列分析的表示学习时代来了?

在损失函数方面,文中主要解决的是伪负样本的问题。如果将上面选定的窗口外的样本都视为负样本,很有可能会出现伪负样本的情况,即本来是和原样本相关的,但因为距离原样本比较远而被误认为是负样本。例如时间序列是以年为周期的,时间窗口选择的是1个月,可能会把去年同期的序列认为是负样本。这会影响模型训练,使模型收敛困难。为了解决这个问题,本文将窗口外的样本不视为负样本,而是视为没有无label样本。在损失函数中,给每个样本设定一个权重,这个权重表示该样本为正样本的概率。这种方法也被称为Positive-Unlabeled (PU) learning。最终的损失函数可以表示为如下形式:

时间序列分析的表示学习时代来了?

3. A transformer-based framework for multivariate time series representation learning(KDD'22)

这篇文章借鉴了预训练语言模型Transformer的思路,希望能够在多元时间序列上通过无监督的方法,借助Transformer模型结构,学习良好的多元时间序列表示。本文重点在于针对多元时间序列设计的无监督预训练任务。如下图右侧,对于输入的多元时间序列,会mask掉一定比例的子序列(不能太短),并且每个变量分别mask,而不是mask掉同一段时间的所有变量。预训练的优化目标为还原整个多元时间序列。通过这种方式,让模型在预测被mask掉的部分时,既能考虑前面、后面的序列,也能考虑同一时间段没有被mask的序列。

时间序列分析的表示学习时代来了?

下图展示了无监督预训练时间序列模型对时间序列预测任务带来的效果提升。左侧的图表示,不同有label数据量下,是否使用无监督预训练的RMSE效果对比。可以看到,无论有label数据量有多少,增加无监督预训练都可以提升预测效果。右侧图表示使用的无监督预训练数据量越大,最终的时间序列预测拟合效果越好。

时间序列分析的表示学习时代来了?

4. Time-series representation learning via temporal and contextual contrasting(IJCAI'21)

本文采用对比学习的方式进行时间序列表示学习。首先对于同一个时间序列,使用strong和weak两种数据增强方法生成原始序列的两个view。Strong Augmentation指的是将原始序列划分成多个片段后打乱顺序,再加入一些随机扰动;Weak Augmentation指的是对原始序列进行缩放或平移。

时间序列分析的表示学习时代来了?

接下来,将strong和weak两个增强的序列输入到一个卷积时序网络中,得到每个序列在每个时刻的表示。文中使用了Temporal Contrasting和Contextual Contrasting两种对比学习方式。Temporal Contrasting指的是用一种view的context预测另一种view在未来时刻的表示,目标是让该表示和另一种view对应的真实表示更接近,这里使用了Transformer作为时序预测的主体模型,公式如下,其中c表示strong view的Transformer输出,Wk是一个映射函数,用于将c映射到对未来的预测,z是weak view未来时刻的表示:

时间序列分析的表示学习时代来了?

Contextual Contrasting则是序列整体的对比学习,拉近相同序列生成的两个view的距离,让不同序列生成的view距离更远,公式如下,这里和图像对比学习的方式类似:

时间序列分析的表示学习时代来了?

5. TS2Vec: Towards Universal Representation of Time Series(AAAI'22)

TS2Vec核心思路也是无监督表示学习,通过数据增强的方式构造正样本对,通过对比学习的优化目标让正样本对之间距离,负样本之间距离远。本文的核心点主要在两个方面,第一个是针对时间序列特点的正样本对构造和对比学习优化目标的设计,第二个是结合时间序列特点提出的层次对比学习。

对于正样本对构造方法,本文提出了适合时间序列的正样本对构造方法:Contextual Consistency。Contextual Consistency的核心思路是,两个不同增强视图的时间序列,在相同时间步的表示距离更接近。文中提出两种构造Contextual Consistency正样本对的方法。第一种是Timestamp Masking,在经过全连接后,随机mask一些时间步的向量表示,再通过CNN提取每个时间步的表示。第二种是Random Cropping,选取有公共部分的两个子序列互为正样本对。这两种方法都是让相同时间步的向量表示更近,如上图所示。

时间序列分析的表示学习时代来了?

TS2Vec的另一个核心点是层次对比学习。时间序列和图像、自然语言的一个重要差异在于,通过不同频率的聚合,可以得到不同粒度的时间序列。例如,天粒度的时间序列,按周聚合可以得到周粒度的序列,按照月聚合可以得到月粒度的序列。为了将时间序列这种层次性融入对比学习中,TS2Vec提出了层次对比学习,算法流程如下。对于两个互为正样本对的时间序列,最开始通过CNN生成每个时间步向量表示,然后循环使用maxpooling在时间维度上进行聚合,文中使用的聚合窗口为2。每次聚合后,都计算对应时间步聚合向量的距离,让相同时间步距离近。聚合的粒度不断变粗,最终聚合成整个时间序列粒度,逐渐实现instance-level的表示学习。

本文内容来源于互联网,如有侵权请联系删除。
作者最新文章
业界资讯 深度学习
上一篇: microsoft edge浏览数据怎么查看_microsoft edge浏览数据查看方法
下一篇: Photoshop快捷键修改在哪里?PS2020快捷键设置方法
相关文章 更多
在Kubernetes上弹性深度学习训练利器--ElasticTrainingOperator
在Kubernetes上弹性深度学习训练利器--ElasticTrainingOperator

背景由于云计算在资源成本和弹性扩容方面的天然优势,越来越多客户愿意在云上构建 AI 系统,而以容器、Kubernetes 为代表的云原生技术,已经成为释放云价值的最短路径, 在云上基于 Kubernetes 构建 AI 平台已经成为趋势。在面对较为复杂的模型训练或者大量数据时,单机的计算能力往往难以

微博怎么发私信
微博怎么发私信

在数字化办公成为标配的今天,选对工具,往往就是掌控效率的第一步。下面这份精挑细选的工具指南,将从核心功能到适用场景,为您深度解析三款当红的生产力应用,助您精准匹配需求,打造流畅的工作流。 一、2025年度热门生产力工具榜单 首先登场的,是三位在不同赛道上表现出色的选手。 1、Notion,一款将笔记

夸克浏览器网页版直达入口
夸克浏览器网页版直达入口

轻量化浏览器的崛起:当极简主义成为生产力 这些年,浏览器的战场早已不再局限于功能和扩展的堆砌。一股轻量、高效的“清流”正在改变用户的上网习惯,而夸克浏览器无疑是这股潮流中的佼佼者。它以清爽的界面和高效的核心性能,成功在移动端圈粉无数。好消息是,这股清爽之风如今也吹到了电脑桌面上——通过官方网页版入口

学习通网页版账号快捷登录入口
学习通网页版账号快捷登录入口

学习通网页版登录入口:通往数字课堂的便捷通道 作为师生获取在线教育资源的关键门户,学习通网页版登录入口的设计直接影响到数字化学习体验的流畅度。下面这份指南将带你系统掌握官方认证通道的使用要领,让每次登录都成为高效学习的开端。 官方登录入口:直达学习核心区 超星官方指定的入口地址始终是最可靠的选择:点

喵趣漫画下载入口安卓最新版
喵趣漫画下载入口安卓最新版

漫画爱好者的掌上宝库:喵趣漫画官方下载全解析 对于漫画迷而言,找到合适的阅读平台至关重要。喵趣漫画官方下载入口恰好提供了这样的解决方案——这里不仅是海量正版资源的聚集地,更打造了一站式的跨终端阅读体验。应用内覆盖了热血、恋爱、悬疑等主流题材,配合智能设备适配技术,让阅读真正实现无缝衔接。界面设计简洁

豆包网页版翻译入口-豆包AI翻译器网页版直达
豆包网页版翻译入口-豆包AI翻译器网页版直达

高效语言转换工具的选择直接影响跨文化交流效果 选对翻译工具,往往能让跨文化交流事半功倍。今天我们就来详细解析豆包AI翻译网页版的核心功能与操作要点,帮你快速掌握这个实用工具的使用诀窍。 豆包AI翻译网页版入口: 访问地址再简单不过:https://www.doubao.com/ch@t/transl

初学者入门 PADDLEX,你需要知道的一切
初学者入门 PADDLEX,你需要知道的一切

PaddleX是基于百度飞桨的一站式视觉开发套件,封装了模型训练、压缩与部署流程,显著降低开发门槛。它支持图像分类、目标检测等任务,提供图形界面与PythonAPI双模式,便于从可视化操作平滑过渡到代码开发。典型工作流程包括数据准备、模型选择、训练评估及部署。

河南首台5T超高场磁共振启用
河南首台5T超高场磁共振启用

河南省首台5T超高场磁共振在河南中医药大学第一附属医院启用,搭载AI智能加速与深度学习技术,提升图像信噪比与分辨率,助力早期微小病灶检出,实现早发现、早诊断、早治疗。同期引进西门子Cima.X介观核磁,实现微米级高清成像,支持脑科学等前沿研究。

Caffe项目头文件与库调用怎么解析-Caffe项目头文件与库调用详细解析
Caffe项目头文件与库调用怎么解析-Caffe项目头文件与库调用详细解析

Caffe 头文件找不到与库链接冲突的排查方法 在使用 Caffe 进行深度学习开发或二次编译时,经常遇到两类问题:头文件找不到导致编译失败,以及库链接冲突导致链接错误。本指南针对这些常见问题,提供从基础检查到解决方案的逐步排查流程。 问题现象 编译时提示“fatal error: caffe/ca

Python 基础(一):入门必备知识
Python 基础(一):入门必备知识

学习Python,从基础语法开始是最稳妥的路径。这篇文章整理了Python入门阶段必须掌握的核心概念,包括标识符、关键字、引号、编码、输入输出、缩进、多行、注释、数据类型以及运算符等,后面还整理了基础进阶、爬虫、自动化、数据分析、小游戏、趣味项目以及自学路线等系列内容,方便你按需查阅。 目录 1 标

查看更多
精品专题 更多
装机必备
装机必备

正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

Windows
Windows

正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

macOS软件
macOS软件

正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

Mac软件 更多
灵活计算器
灵活计算器
macOS/iOS/Android

灵活计算器是一款笔记式算数应用,支持实时计算、动态关联和云端同步功能。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

赤友清理大师
赤友清理大师
macOS

赤友清理大师是一款为 Mac 设计的智能清理优化工具,可精准扫描垃圾、大文件、重复文件等,释放磁盘空间。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

极度公式
极度公式
Windows/macOS/Linux

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

WINDOWS 更多
Windows 10
Windows 10
Windows

Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

极度公式
极度公式
Windows/macOS/Linux

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

密码键盘
密码键盘
Windows/macOS/iOS/Android

密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。