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应对在线时间序列预测中的概念漂移:先检测后适应

机器学习 2024-03-25 v1

摘要

时间序列预测模型的在线更新旨在通过基于流式数据调整预测模型,来应对概念漂移的挑战。尽管已开发出大量算法,但大多数算法侧重于模型设计和更新。在实践中,面对随时间累积的概念漂移,许多方法存在性能持续退化的问题。为了解决这一局限性,我们提出了一种新颖的方法,即概念漂移检测与适应(Concept Drift Detection and Adaptation, D3A),该方法首先检测漂移的概念,然后在检测之后积极地使当前模型适应漂移的概念以实现快速适应。为了在模型适应中充分利用历史数据,我们提出了一种数据增强策略,在现有训练实例中引入高斯噪声。这有助于缓解数据分布差距,而该差距是导致训练-测试性能不一致的关键因素。我们的理论分析验证了数据增强过程的显著性。我们在六个数据集上的实证研究证明了D3A在提高模型适应能力方面的有效性。值得注意的是,与简单的时序卷积网络(TCN)基线相比,D3A将平均均方误差(MSE)降低了 43.9%43.9\%。对于最先进的(SOTA)模型,MSE降低了 33.3%33.3\%

关键词

引用

@article{arxiv.2403.14949,
  title  = {Addressing Concept Shift in Online Time Series Forecasting: Detect-then-Adapt},
  author = {YiFan Zhang and Weiqi Chen and Zhaoyang Zhu and Dalin Qin and Liang Sun and Xue Wang and Qingsong Wen and Zhang Zhang and Liang Wang and Rong Jin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2403.14949},
  year   = {2024}
}

备注

7 figures, 14 pages. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2309.12659