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Relational Conformal Prediction for Correlated Time Series

Created by
  • Haebom

저자

Andrea Cini, Alexander Jenkins, Danilo Mandic, Cesare Alippi, Filippo Maria Bianchi

개요

관련된 시계열의 관측치를 활용하여 시계열 예측에서의 불확실성 정량화 문제를 다룬다. 그래프 표현을 활용하는 관계형 심층 학습 방법은 시공간 데이터와 상관된 시계열로부터 점 추정치를 얻는 가장 효과적인 도구 중 하나이지만, 이러한 예측의 불확실성을 추정하기 위해 관계 구조를 활용하는 문제는 같은 맥락에서 크게 간과되어 왔다. 본 논문에서는 준거 예측 프레임워크와 분위수 회귀를 기반으로 하는 새로운 분포-자유 접근 방식을 제안한다. 기존의 순차 데이터에 대한 준거 예측의 응용에도 불구하고, 기존 방법은 각 타겟 시계열에 대해 독립적으로 작동하며 예측 구간을 구성할 때 그들 간의 관계를 고려하지 않는다. 본 논문에서는 그래프 심층 학습 연산자를 기반으로 하는 새로운 준거 예측 방법을 제시하여 이러한 공백을 메운다. Conformal Relational Prediction (CoRel)이라 명명된 이 방법은 관계 구조(그래프)를 사전에 알 필요가 없으며, 사전 훈련된 예측기 위에 적용될 수 있다. 또한, CoRel은 비교환 가능한 데이터와 입력 시계열의 변화를 처리하기 위한 적응적 구성 요소를 포함한다. 제안된 방법은 정확한 적용 범위를 제공하고 관련 벤치마크에서 최첨단 불확실성 정량화를 달성한다.

시사점, 한계점

시사점:
관계형 심층 학습을 활용하여 시계열 예측의 불확실성을 정량화하는 새로운 방법(CoRel) 제시.
사전에 그래프 구조를 알 필요 없이, 사전 훈련된 예측자 위에 적용 가능.
비교환 가능한 데이터 및 입력 시계열의 변화에 대한 적응적 구성 요소 포함.
관련 벤치마크에서 최첨단 성능 달성.
한계점:
본 논문에서 제시된 방법의 일반화 성능에 대한 추가적인 연구 필요.
다양한 유형의 관계 및 그래프 구조에 대한 적용성에 대한 추가적인 검증 필요.
고차원 시계열 데이터에 대한 계산 비용 및 효율성에 대한 추가적인 분석 필요.
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