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自适应图卷积循环网络用于交通预测

Lei Bai Lina Yao Can Li Xianzhi Wang Can Wang

摘要

在复杂的时间序列数据中建模空间与时间的多重相关性,对于理解交通动态并预测演进交通系统的未来状态至关重要。近期研究多致力于设计复杂的图神经网络架构,借助预定义的图结构来捕捉共享模式。本文认为,学习节点特异性模式对于交通预测具有关键作用,而预定义的图结构则并非必要。为此,我们提出两种自适应模块,以增强图卷积网络(GCN)的能力:1)节点自适应参数学习(Node Adaptive Parameter Learning, NAPL)模块,用于捕捉节点特异性的模式;2)数据自适应图生成(Data Adaptive Graph Generation, DAGG)模块,用于自动推断不同交通序列之间的相互依赖关系。在此基础上,我们进一步提出一种自适应图卷积循环网络(Adaptive Graph Convolutional Recurrent Network, AGCRN),结合上述两个模块与循环网络结构,自动捕捉交通序列中细粒度的空间与时间相关性。在两个真实世界交通数据集上的实验结果表明,AGCRN在无需依赖预定义空间连接图的情况下,显著优于现有最先进方法。


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