Hierarchical forecasting is a key problem in many practical multivariate forecasting applications - the goal is to obtain coherent predictions for a large number of correlated time series that are arranged in a pre-specified tree hierarchy. In this paper, we present a probabilistic top-down approach to hierarchical forecasting that uses a novel attention-based RNN model to learn the distribution of the proportions according to which each parent prediction is split among its children nodes at any point in time. These probabilistic proportions are then coupled with an independent univariate probabilistic forecasting model (such as Prophet or STS) for the root time series. The resulting forecasts are computed in a top-down fashion and are naturally coherent, and also support probabilistic predictions over all time series in the hierarchy. We provide theoretical justification for the superiority of our top-down approach compared to traditional bottom-up hierarchical modeling. Finally, we experiment on three public datasets and demonstrate significantly improved probabilistic forecasts, compared to state-of-the-art probabilistic hierarchical models.


翻译:在许多实用的多变量预测应用中,等级性预测是一个关键问题,目标是获得一致的预测,预测大量相关时间序列,这些时间序列是在事先确定的树级结构中安排的。在本文中,我们提出了一个对等级预测的概率自上而下自上而下的方法,这种方法使用一种新的基于关注的RNN模型,以了解每个父母预测在任何时刻在子女节点之间分割的比例分布。这些概率性比例与根时间序列的独立单向性概率预测模型(如先知或STS)相伴而行。由此产生的预测是以自上而下的方式计算的,并且自然具有一致性,还支持在等级结构中所有时间序列中的概率性预测。我们从理论上解释了我们自上而下方法相对于传统的自下而上的等级模型的优越性。最后,我们试验了三个公共数据集,并展示了显著改进的概率性预测,与最先进的概率性等级模型相比。

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