현실세계에서는 광범위한 업무영역에서 대용량의 시계열자료들이 실시간으로 발생되고 있다. 하지만 동적인 특징으로 표현되는 시계열자료들의 이해와 설명을 위한 최적의 모형을 결정하는 일은 쉽지가 않다. 이러한 시계열자료들의 특징을 잘 설명할 수 있는 모형을 추정하기 위하여 본 연구에서는 시계열데이터의 모형추정에 적합한 은닉마아코프모델을 통해 시계열자료의 장, 단기 예측모형을 추정하였고 이를 통해 미래의 운동패턴예측을 확인하였다. 실제 주식시장의 여러 자료들을 통해 최적의 모형추정을 위한 정보기준과 가장 효율적인 자료길이를 통해 모형의 상태수를 정확하게 추정하는지를 확인하였다. 실험결과 유효한 상태의 수 추정과 단기의 예측이 장기예측보다 유사운동패턴 예측률이 더욱 유사함을 확인하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권1호
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pp.1-14
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2024
Time-series forecasting is extensively used in the actual world. Recent research has shown that Transformers with a self-attention mechanism at their core exhibit better performance when dealing with such problems. However, most of the existing Transformer models used for time series prediction use the traditional encoder-decoder architecture, which is complex and leads to low model processing efficiency, thus limiting the ability to mine deep time dependencies by increasing model depth. Secondly, the secondary computational complexity of the self-attention mechanism also increases computational overhead and reduces processing efficiency. To address these issues, the paper designs an efficient multi-layer attention-based time-series forecasting model. This model has the following characteristics: (i) It abandons the traditional encoder-decoder based Transformer architecture and constructs a time series prediction model based on multi-layer attention mechanism, improving the model's ability to mine deep time dependencies. (ii) A cross attention module based on cross attention mechanism was designed to enhance information exchange between historical and predictive sequences. (iii) Applying a recently proposed sparse attention mechanism to our model reduces computational overhead and improves processing efficiency. Experiments on multiple datasets have shown that our model can significantly increase the performance of current advanced Transformer methods in time series forecasting, including LogTrans, Reformer, and Informer.
Kim, Duk-Gi;Kim, Sung-Soo;Lee, Chan-Hee;Lee, Keon-Myung;Lee, Sung-Duck
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제18권1호
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pp.17-29
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2007
The major purpose of this article is the comparison of estimation method with Newton-Raphson, Kalman-filter, and prediction method with Kalman prediction. Conditional expectation in space time bilinear(STBL) model, which is a very powerful and parsimonious nonlinear time-series model for the space time series data can be viewed as a set of time series collected simultaneously at a number of spatial locations and time points, and which have appeared in a important applications areas: geography, geology, natural resources, ecology, epidemiology, etc.
Unlike the wavelet neural network, since a mother wavelet layer of the self-recurrent wavelet neural network (SRWNN) is composed of self-feedback neurons, it has the ability to store past information of the wavelet. Therefore we propose the prediction method for the nonlinear chaotic time series model using a SRWNN. The SRWNN model is learned for the modeling of a function such that the inputs arc known values of the time series and the output is the value in the future. The parameters of the network are tuned to minimize the difference between the nonlinear mapping of the chaotic time series and the output of SRWNN using the gradient-descent method for the adaptive backpropagation algorithm. Through the computer simulations, we demonstrate the feasibility and the effectiveness of our method for the prediction of the logistic map and the Mackey-Glass delay-differential equation as a nonlinear chaotic time series.
시계열 예측은 과거 시점의 정보를 토대로 미래 시점의 정보를 예측하는 것을 말한다. 향후 시점의 정보를 정확하게 예측하는 것은 다양한 분야 전략 수립, 정책 결정 등을 위해 활용되기 때문에 매우 중요하다. 최근에는 트랜스포머 모델이 시계열 예측 모델로서 주로 연구되고 있다. 그러나 기존의 트랜스포머의 모델은 예측 순차를 출력할 때 출력 결과를 다시 입력하는 자가회귀 구조로 되어 있다는 한계점이 있다. 이 한계점은 멀리 떨어진 시점을 예측할 때 정확도가 떨어진다는 문제점을 초래한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하고 더 정확한 시계열 예측을 위해 스타일 변환 기법에 착안한 순차 디코딩 모델을 제안한다. 제안하는 모델은 트랜스포머-인코더에서 과거 정보의 특성을 추출하고, 이를 스타일-기반 디코더에 반영하여 예측 시계열을 생성하는 구조로 되어 있다. 이 구조는 자가회귀 방식의 기존의 트랜스포머의 디코더 구조와 다르게, 예측 순차를 한꺼번에 출력하기 때문에 더 먼 시점의 정보를 좀 더 정확히 예측할 수 있다는 장점이 있다. 서로 다른 데이터 특성을 가지는 다양한 시계열 데이터셋으로 예측 실험을 진행한 결과, 본 논문에서 제시한 모델이 기존의 다른 시계열 예측 모델보다 예측 정확도가 우수하다는 것을 보인다.
수해는 홍수나 해일을 유발하여 막대한 인명과 재산의 피해를 초래할 수 있다. 이에 대해 홍수 예측을 통한 빠른 대피 결정으로 피해를 줄일 수 있으며, 해당 분야에서는 시계열 데이터를 활용하여 홍수를 예측하려는 연구들도 많이 진행되고 있다. 본 논문에서는 CNN 기반의 시계열 예측 모델을 제안한다. 하천의 수위와 강수량을 사용하여 CNN 기반의 수위 예측 모델을 구현하였고, 시계열 예측에 많이 사용되는 LSTM, GRU 모델과 비교하여 성능을 확인하였다. 또한 입력 데이터의 크기에 따른 성능 차이를 확인하여 보완해야 할 점을 찾을 수 있었고, LSTM과 GRU보다 더 좋은 성능을 낼 수 있다는 것을 확인하였다. 이를 통해 홍수 예측을 위한 초기 연구로서 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
하나의 시계열 자료에서 다양한 특징을 발견하는 일은 간단한 문제가 아니다. 본 논문에서는 하나의 시계열 자료에서 복수의 패턴을 찾아내어 예측 정확도를 높이는 방식인 다중 결합 예측 알고리즘을 소개한다. 이 알고리즘은 시간적 결합과 예측값 조합의 개념을 사용한다. 시간적 결합 방식을 통해, 하나의 시계열 자료에서 여러 개의 시계열 자료를 생성할 수 있으며, 각각의 자료는 별도의 특성을 가지게 된다. 여러 개의 시계열 자료에서 다양한 특성을 추출하기 위하여 지수평활법을 사용하고 시계열 요소들 및 이들의 예측값을 계산한다. 마지막 단계에서 시계열 요소 별로 예측값을 혼합 한 후, 각 시계열 요소들의 조합값을 더하여 최종 예측값을 만든다. 실증 분석으로 국내 교통사고 발생 건수를 예측한다. 분석 결과, 기존의 다른 예측 방식보다 예측 성능이 우수함을 확인할 수 있다.
최근 급격한 기대수명의 증가에 따라 미래 복지정책 등에 커다란 영향을 주는 장래 사망력의 정확한 예측은 중요한 이슈가 되고 있다. 사망력의 정확한 예측을 위하여 최적의 추정모형의 선택도 중요하지만 사망력에 대한 시계열 적용기간도 매우 중요한 이슈다. 이는 우리나라의 사망률 시계열이 짧고, 특히 1982년 이전 자료가 다소 불완전해서 이에 대한 고려가 필수적이기 때문이다. 본 논문에서는 우리나라 사망력 시계열을 기간에 따라 2개의 그룹(1976~2005년, 1983~2005년)으로 나누어서, 남녀별로 LC모형과 LC 코호트효과 확장모형에 대한 모수 추정값, 사망력지수와 코호트지수의 모형화 및 예측, 장래 기대수명의 예측 적합력을 각각 분석한 후 향후에 장래 기대수명 추계시 고려할 시사점을 제시하고자 한다.
Purpose Various machine learning techniques are used to implement for predicting corporate credit. However, previous research doesn't utilize time series input features and has a limited prediction timing. Furthermore, in the case of corporate bond credit rating forecast, corporate sample is limited because only large companies are selected for corporate bond credit rating. To address limitations of prior research, this study attempts to implement a predictive model with more sample companies, which can adjust the forecasting point at the present time by using the credit score information and corporate information in time series. Design/methodology/approach To implement this forecasting model, this study uses the sample of 2,191 companies with KIS credit scores for 18 years from 2000 to 2017. For improving the performance of the predictive model, various financial and non-financial features are applied as input variables in a time series through a sliding window technique. In addition, this research also tests various machine learning techniques that were traditionally used to increase the validity of analysis results, and the deep learning technique that is being actively researched of late. Findings RNN-based stateful LSTM model shows good performance in credit rating prediction. By extending the forecasting time point, we find how the performance of the predictive model changes over time and evaluate the feature groups in the short and long terms. In comparison with other studies, the results of 5 classification prediction through label reclassification show good performance relatively. In addition, about 90% accuracy is found in the bad credit forecasts.
본 논문은 새로은 퍼지 규칙의 생성을 위한 학습 알고리즘과 시계열 예측에의 응용을 다루고 있다. 데이터에서 IF-THEN문 형태의 퍼지 규칙을 생성시키는 과정에서 동일한 전건부(IF문)에 대해 상이한 후건부(THEN문)가 생겨 모순된 규칙을 형성시키는 경향이 있다. 수정된 중심값 방법(Modified Center Method)으로 명명된 새로운 알고리즘은 이와 같은 모순된 규칙의 형성을 효과적으로 해결하여, 시계열 예측을 수행하는데 그 오차를 줄일 수 있다. 알고리즘의 효과를 살표보기 위해 Mackey-Glass time series와 Gas Furnace data 분석에 적용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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