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Merlin:用于鲁棒多变量时间序列预测的多视角表示学习,支持非固定缺失率

机器学习 2025-06-17 v1 人工智能 机器学习

摘要

多变量时间序列预测(MTSF)涉及预测多个相互关联的时间序列的未来值。近年来,基于深度学习的MTSF模型因其在挖掘MTS数据中语义(全局和局部信息)方面的潜力而受到广泛关注。然而,这些模型普遍易受数据收集器故障导致的缺失值影响。这些缺失值不仅扰乱了MTS的语义,其分布也随时间变化。然而,现有模型缺乏对此类问题的鲁棒性,导致次优的预测性能。为此,本文提出了多视角表示学习(Merlin),可以帮助现有模型在MTS中实现不同缺失率的不完整观测与完整观测之间的语义对齐。具体而言,Merlin由两个关键模块组成:离线知识蒸馏和多视角对比学习。前者利用教师模型指导学生模型从不完整观测中挖掘语义,类似于从完整观测中获得的信息。后者通过从不完整观测中不同缺失率构建的正/负数据对进行学习,提升学生模型的鲁棒性,确保不同缺失率之间的语义对齐。因此,Merlin能够在保持预测精度的同时,有效增强现有模型对非固定缺失率的鲁棒性。在四个真实数据集上的实验验证了Merlin的优越性。

关键词

引用

@article{arxiv.2506.12459,
  title  = {Merlin: Multi-View Representation Learning for Robust Multivariate Time Series Forecasting with Unfixed Missing Rates},
  author = {Chengqing Yu and Fei Wang and Chuanguang Yang and Zezhi Shao and Tao Sun and Tangwen Qian and Wei Wei and Zhulin An and Yongjun Xu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2506.12459},
  year   = {2025}
}

备注

Accepted by SIGKDD 2025 (Research Track)