Modern time series datasets are often high-dimensional, incomplete/sparse, and nonstationary. These properties hinder the development of scalable and efficient solutions for time series forecasting and analysis. To address these challenges, we propose a Nonstationary Temporal Matrix Factorization (NoTMF) model, in which matrix factorization is used to reconstruct the whole time series matrix and vector autoregressive (VAR) process is imposed on a properly differenced copy of the temporal factor matrix. This approach not only preserves the low-rank property of the data but also offers consistent temporal dynamics. The learning process of NoTMF involves the optimization of two factor matrices and a collection of VAR coefficient matrices. To efficiently solve the optimization problem, we derive an alternating minimization framework, in which subproblems are solved using conjugate gradient and least squares methods. In particular, the use of conjugate gradient method offers an efficient routine and allows us to apply NoTMF on large-scale problems. Through extensive experiments on Uber movement speed dataset, we demonstrate the superior accuracy and effectiveness of NoTMF over other baseline models. Our results also confirm the importance of addressing the nonstationarity of real-world time series data such as spatiotemporal traffic flow/speed.


翻译:现代时间序列数据集往往是高度的、不完整的/不完整的和不静止的。这些特性妨碍了为时间序列预测和分析制定可缩放的高效解决方案。为了应对这些挑战,我们提议了一个非静止的时空矩阵因子化模型(NoTMF)模型,其中矩阵因子化用于重建整个时间序列矩阵和矢量自动递增(VAR)进程,在时间要素矩阵的正确不同副本上强制采用全时序列和矢量递增(VAR)程序。这种方法不仅保存了数据中低级属性,而且提供了一致的时间动态。 NoTMF的学习过程包括优化两个要素矩阵和收集VAR系数矩阵。为了有效解决优化问题,我们制定了一个交替最小化框架,在这个框架中,使用同级梯度梯度和最小方法方法解决子问题。特别是,使用同级梯度梯度法提供了一个高效的例行程序,使我们能够在大规模问题上应用NTMF。通过对Uber移动速度数据集的广泛实验,我们展示了NTMF相对于其他基线模型的高度精确性和有效性。我们的结果还证实了处理非静止数据流流的重要性。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
47+阅读 · 2021年1月20日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Financial Time Series Representation Learning
Arxiv
10+阅读 · 2020年3月27日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员