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拒绝消息暴露!VMD滚动合成 Informer

前言

在期间序列预测义务中,像 EMD(阅历模态合成)、CEEMDAN(完选汇合阅历模态合成)、VMD(变分模态合成) 等合成算法的经常使用有或者引入消息暴露,详细状况取决于这些方法的运行形式。消息暴露的关键危险在于:将未来的消息暴露给了模型,使得模型在实践运行中体现得比应有的好。

为了防止消息暴露,咱们在合成之前,首先对数据集启动划分。而后经常使用滑动窗口的方法来制造数据集标签,最后逐渐滚动合成期间序列窗口!

注:没有失误的合成方法,只要不适宜的经常使用形式!然而也没有相对失误的经常使用形式! (以咱们辅导投稿的阅从来看,依然有相当大的一部分期刊在投稿时不会要求消息暴露这个点,所以投稿时大家要灵敏选用)

1 翻新模型成果:

1.1 相关实验引见:

本期基于某风电功率数据集,提出一种VMD+Informer-BiLSTM并行预测模型,在单步预测义务中预测成果优化清楚!

在设置滑动窗口值为96步的条件下,咱们对每个样本窗口值启动VMD合成,并给出了不同重量条件下的对比实验:

对比结果如下:

随着IMF重量数量的参与,可以捕捉到更多的频率消息,并且每个IMF对应不同的期间尺度,提供了更丰盛的特色用于预测模型。模型拟合分数 R2 出现回升趋向,同时有着更小的 MSE。

1.2 模型评价:

1.3 风电功率预测可视化:

2 模型翻新点引见

2.1 联合Informer和RNN的优点

经过将这两种模型并行经常使用,可以更好地捕捉不同期间尺度上的形式,提高预测的准确性和鲁棒性。

2.2 并行模型架构

并行经常使用Informer和BiLSTM,经过两个分支并行学习,可以使模型在不同的期间尺度上启动消息提取和解决:

这种架构能够更片面地捕捉时序数据的特色,优化模型的预测功能。

2.3 模型融合

将Informer和BiLSTM的输入拼接在一同,经过一个全衔接层融合不同模型的特色。这种融合形式使得模型能够同时应用Informer的全局消息提取才干和LSTM的部分时序相关建模才干。

2.4 高效计算

Informer的经常使用大大提高了常年间序列的计算效率,同时BiLSTM的经常使用确保了部分时序消息的充沛应用。这种组合在保障高效计算的同时,优化了预测的精度和牢靠性。

3 Informer 详解,三大翻新点

3.1 概率稠密留意力机制(ProbSparse Self-attention)

概率稠密自留意力是Informer模型中引入的一种稠密自留意力机制。其**现实是经过概率方法选用最关键的一部分留意力权重启动计算,而疏忽那些对结果影响较小的权重。这种方法能够清楚降落计算复杂度,同时坚持较高的模型功能。

3.2 多尺度特色提取-消息蒸馏

Informer的架构图并没有像Transformer一样在Encoder的左边标注来示意N个Encoder的重叠,而是一大一小两个梯形。横向看完单个Encoder(也就是架构图中左边的大梯形,是整个输入序列的主堆栈)。

Encoder的作用是Self-attention Distilling,因为ProbSparse自相关机制有很多都是用V的mean填充的,所以自然就存在冗余的attention sorce ,因此在相邻的Attention Block之间运行卷积与池化来对特色启动下采样,所以作者在设计Encoder时,驳回蒸馏的操作始终抽取重点特色,从而获取值得重点关注的特色图。

3.3 期间编码

Informer在原始向量上不止参与了Transformer架构必备的PositionEmbedding(位置编码)还参与了与期间相关的各种编码:

在 LSTF 疑问中,捕捉远程独立性的才干须要全局消息,例如分层期间戳(周、月和年)和无法知期间戳(假期、事情)。

详细在这里参与什么样的GlobalTimeStamp还须要依据实践疑问来确认,假设计算高铁动车车站的人流量,显然“假期”的期间差就是十分关键的。假设计算公交地铁等通勤交通工具的人流量,显然“星期”可以更多的提醒能否为上班日。

4 风电功率等数据集引见

4.1 导入数据

风电功率数据集一共35040个样本,15个特色,取前6000条数据启动可视化

4.2 其它数据集引见

4.3 数据集制造与预解决

详细引见见提供的文档!

5 基于VMD+Informer-BiLSTM的并行预测模型

5.1定义Informer-BiLSTM并行预测网络模型

5.2 设置参数,训练模型

50个epoch,MSE 为0.01283,VMD+Informer-BiLSTM并行预测成果清楚,模型能够充沛应用Informer的常年间依赖建模才干和BiLSTM的短期依赖捕捉才干征,收敛速度快,功能优越,预测精度高,适当调整模型参数,还可以进一步提高模型预测体现。

6 结果可视化和模型评价

6.1 预测结果可视化

6.2 模型评价

由预测结果可见,在VMD+Informer-BiLSTM并行预测模型下拟合成果良好,经过这种设计,可以充沛应用Informer和BiLSTM的优点,成功高效且准确的时序预测,组合预测成果清楚!

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