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用于交通预测的图神经粗糙微分方程

Jeongwhan Choi Noseong Park

摘要

交通流量预测是机器学习领域中最为热门的时空任务之一。当前该领域的主流方法通常结合图卷积网络(Graph Convolutional Networks)与循环神经网络(Recurrent Neural Networks)进行时空建模,相关研究竞争激烈,不断涌现出诸多创新方法。本文提出一种新型方法——时空图神经粗糙微分方程(Spatio-Temporal Graph Neural Rough Differential Equation, STG-NRDE)。神经粗糙微分方程(Neural Rough Differential Equations, NRDEs)是处理时间序列数据的一项突破性概念,其核心思想是利用对数签名变换(log-signature transform),将原始时间序列样本转化为一组较短的特征向量序列。本文在此基础上进行拓展,设计了两个NRDE模块:一个用于时间维度的建模,另一个用于空间维度的建模。随后,将两者整合为统一的框架。我们在6个基准数据集上进行了实验,并与27种基线方法进行对比。实验结果表明,STG-NRDE在所有测试场景中均取得最优性能,显著优于所有对比方法,性能提升具有非平凡的意义。


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