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Tipo: Tese
Título: Rede neural com conexões densas para previsão de séries temporais de longo prazo
Autor(es): André Quintiliano Bezerra Silva
Primeiro orientador: Edson Takashi Matsubara
Resumo: Previsões de séries temporais são essenciais para compreender e antecipar padrões em dados que variam ao longo do tempo. Essas previsões aplicam-se em uma variedade de campos, desde a meteorologia, onde são usadas para prever condições climáticas futuras, até o mercado financeiro, para antecipar movimentos de ações e moedas. Esta tese detalha a inovação trazida pela integração de redes densas, que visa melhorar tanto a modelagem quanto a precisão das previsões. Superando o modelo SCINet, que já era reconhecido por seus bons resultados em séries temporais univariadas e multivariadas, o estudo introduz o DESCINet. Este novo modelo resolve problemas identificados no SCINet, particularmente aqueles decorrentes do uso de downsampling, uma técnica que, apesar de útil, podia levar à perda de informações críticas e dependia fortemente do ajuste fino de hiperparâmetros. Além disso, a tese aborda a dificuldade do SCINet em manter a precisão em previsões de longo prazo devido à sua limitada capacidade de capturar padrões complexos em várias escalas temporais. O DESCINet, com sua abordagem de conexões residuais densas, promete superar essas barreiras, preservando informações detalhadas e aprimorando a capacidade de modelar dependências temporais complexas. Essa abordagem inovadora permite ao modelo manter um desempenho consistente ao longo de horizontes de previsão estendidos. A aplicação prática do DESCINet foi testada em uma ampla gama de conjuntos de dados, como ETT, Weather, Electricity, Illness, Traffic, and Exchange Rate. Em todos esses casos, o DESCINet demonstrou superioridade em relação ao SCINet, validando sua eficácia em contextos variados e complexos. A seleção desses conjuntos de dados ilustra a diversidade dos desafios inerentes à previsão de séries temporais e destaca a adaptabilidade e robustez do DESCINet. Este estudo adiciona uma contribuição para o campo de séries temporais ao explorar o potencial ainda pouco aproveitado das redes densas. A integração dessas redes em modelos de previsão de séries temporais abre caminho para avanços importantes, tanto em termos acadêmicos quanto em aplicações práticas. A proposta do DESCINet indica uma direção promissora para futuras pesquisas, sugerindo que a superação de limitações atuais na previsão de séries temporais está ao alcance. Ao concluir, esta tese oferece uma melhor compreensão sobre o impacto das conexões densas na previsão de séries temporais, encorajando a comunidade científica a investigar mais profundamente o DESCINet. Espera-se que o trabalho estimule pesquisas contínuas nesta área, pavimentando o caminho para novas inovações e práticas que aprimorem a modelagem de séries temporais, tornando-as mais eficazes e precisas.
Abstract: Time series forecasts are essential for understanding and anticipating patterns in data that vary over time. These predictions apply across a variety of fields, from meteorology, where they are used to forecast future weather conditions, to the financial market, to anticipate movements in stocks and currencies. This thesis details the innovation brought about by the integration of dense networks, aimed at improving both the modeling and the accuracy of predictions. Surpassing the SCINet model, which was already recognized for its good results in univariate and multivariate time series, the study introduces DESCINet. This new model resolves issues identified in SCINet, particularly those arising from the use of downsampling, a technique that, despite being useful, could lead to the loss of critical information and heavily depended on fine-tuning of hyperparameters. Furthermore, the thesis addresses the difficulty SCINet had in maintaining accuracy in long-term forecasts due to its limited ability to capture complex patterns across various temporal scales. DESCINet, with its approach of dense residual connections, promises to overcome these barriers, preserving detailed information and enhancing the ability to model complex temporal dependencies. This innovative approach allows the model to maintain consistent performance across extended forecasting horizons. The practical application of DESCINet was tested on a wide range of data sets, such as ETT, Weather, Electricity, Illness, Traffic, and Exchange Rate. In all these cases, DESCINet demonstrated superiority over SCINet, validating its efficacy in varied and complex contexts. The selection of these datasets illustrates the diversity of challenges inherent in time series forecasting and highlights the adaptability and robustness of DESCINet. This study contributes to the field of time series by exploring the yet untapped potential of dense networks. Integrating these networks into time series forecasting models paves the way for significant advancements, both academically and in practical applications. The proposition of DESCINet indicates a promising direction for future research, suggesting that overcoming current limitations in time series forecasting is within reach. In conclusion, this thesis offers a better understanding of the impact of dense connections on time series forecasting, encouraging the scientific community to investigate DESCINet more deeply. The work is expected to stimulate ongoing research in this area, laying the groundwork for new innovations and practices that enhance time series modeling, making it more effective and precise.
Palavras-chave: redes neurais, aprendizado profundo, séries temporais, conexões densas
País: Brasil
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/8527
Data do documento: 2024
Aparece nas coleções:Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação

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