В MIT разработали универсальный алгоритм для прогнозирования будущего

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали систему прогнозирования, которая работает с любыми рядами временных данных и доступна для использования неспециалистами. Результаты экспериментов показали, что используемые алгоритмы эффективнее существующих методов глубокого машинного обучения в предсказании будущих значений различных показателей и заполнении отсутствующих данных.

Прогнозирование значений показателей, изменяющихся со временем, таких, например, как погода, цена на акции или риск развития заболевания, осуществляется на основе анализа исторических данных. Чтобы построить качественный прогноз, как правило, нужно использовать сложные алгоритмы машинного обучения. Такие алгоритмы трудно применять неспециалистам.

Чтобы сделать инструменты прогнозирования доступнее, программисты из Массачусетского технологического института (МТИ) разработали систему, которая интегрирует функции прогнозирования поверх существующей базы данных временных рядов. Упрощенный интерфейс системы tspDB выполняет все сложное моделирование без участия пользователя.

Пользователю системы достаточно нажать несколько клавиш, чтобы получить прогноз. При этом расчет будущих значений осуществляется в среднем за 0,9 мс, отмечают авторы. Для того, чтобы неспециалист смог принять решение, система также рассчитывает доверительные интервалы, учитывая степень неопределенности прогноза.

Одна из причин успеха tspDB заключается в использовании нового алгоритма прогнозирования временных рядов. Наш алгоритм особенно эффективен при анализе многомерных временных рядов, то есть данных, содержащих более одной переменной, зависящей от времени. Например, в базе данных погоды температура, точка росы и облачность зависят от своих прошлых значений.

Абдулла Аломар, аспирант факультета электротехники и информатики МТИ, соавтор разработки

В качестве основы для своего алгоритма исследователи взяли анализ сингулярного спектра (SSA). С использованием этого метода можно вычислять значения и строить прогнозы на основе отдельных временных рядов. Программисты из МТИ доработали алгоритм, чтобы исключить необходимость ручной настройки переменных.

Вторая и ключевая проблема, по словам разработчиков, заключалась в том, чтобы адаптировать этот метод для анализа нескольких временных рядов. Решение, предложенное исследователями, заключалось в том, чтобы «сложить» матрицы отдельных временных рядов в одну большую матрицу, к которой может быть применен SSA. Свой метод разработчики назвали mSSA. Подробное описание исследования и алгоритма ученые ранее опубликовали в статье на ArXiv.

Ученные сравнили mSSA с другими современными алгоритмами, в том числе методами глубокого обучения, на реальных наборах временных данных, описывающих электросети, дорожное движение и финансовые рынки.

По словам исследователей, результаты тестирования показали, что их алгоритм превзошел все альтернативы по восстановлению пропущенных прошлых данных и все альтернативы кроме одной в прогнозировании будущих значений. Разработчики также показали универсальный характер алгоритма: он может одинаково эффективно применяться к любым временным рядам.

Исследователи говорят, что продолжат совершенствовать tspDB, добавляя в нее новые алгоритмы, которые еще больше повысят точность прогнозов.

Мы заинтересованы в том, чтобы сделать tspDB широко используемой системой с открытым исходным кодом. Анализ временных рядов очень важен, а встраивание функции прогнозирования непосредственно в базу данных кажется нам наиболее удобным способом анализа. Такого раньше никогда не делали, и поэтому мы хотим убедиться, что мир использует наше решение.

Деваврат Шах, профессор факультета электротехники и информатики МТИ, соавтор разработки


Читать далее

«Пятый элемент» существует: новый эксперимент подтвердит, что информация материальна

Жуткие звуки и загадочные существа: самые странные находки в Марианской впадине

Посмотрите на самый качественный снимок Солнца: он состоит из 83 млн пикселей

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Российский планшет Yadro поступил в продажу: известна его цена и планы на будущее
Новости
Стала известна цена первого российского электромобиля «Атом»
Новости
Опубликованы самые детальные фото поверхности Европы
Космос
Первую в мире водородную яхту спустили на воду: ее длина больше 100 м
Новости
Открытие ученых впервые подтвердило правоту Эйнштейна
Космос
У зонда летящего к Меркурию произошел сбой двигателя
Космос
Замороженная ткань мозга восстановилась после 18 месяцев криоконсервации
Наука
Редкий глубоководный кальмар попал на видео, напав на подводную камеру
Наука
Экспресс-тест обнаруживает инсульт менее чем за шесть часов после первых симптомов
Наука
Канадский фермер, возможно, нашел на поле обломок ракеты SpaceX
Космос
Квантовую связь создали с помощью обычного городского оптоволоконного кабеля
Новости
Частный спутник сфотографировал МКС с расстояния 70 км
Космос
Ученые сварили пиво с помощью пчел-убийц
Наука
В НАСА рассказали, что вызвало самую мощную геомагнитную бурю десятилетия
Космос
Суперноги от MIT помогут людям быстро вставать после падений на Луне
Космос
Первому в мире ребенку вылечили глухоту с помощью генной терапии
Наука
Ученые нашли семь звезд в Млечном Пути, рядом с которыми могут жить инопланетяне
Космос
Забота об экологии и цифровой мир: какой софт помогает заботиться об окружающей среде?
Мнения
«Уэбб» поймал самое старое слияние черных дыр: через 740 млн лет после Большого взрыва
Космос
Искусственный интеллект научили распознавать сарказм
Новости