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模式匹配动态记忆网络用于双模式交通预测

Wenchao Weng Mei Wu Hanyu Jiang Wanzeng Kong Xiangjie Kong Feng Xia

摘要

近年来,深度学习在交通预测领域受到越来越多关注。现有交通预测模型通常依赖图卷积网络(GCN)或注意力机制,其计算复杂度为O(N²),需动态提取交通节点特征,但存在效率低下、模型臃肿等问题。此外,这些模型通常仅基于历史数据进行预测,未能充分考虑目标状态对预测结果的影响。为解决上述问题,本文提出一种新型的模式匹配动态记忆网络(Pattern-Matching Dynamic Memory Network, PM-DMNet)。PM-DMNet引入一种创新的动态记忆网络结构,仅以O(N)的复杂度即可捕捉交通模式特征,在显著降低计算开销的同时,仍能实现优异的预测性能。该模型还设计了两种多步预测方法:递归多步预测(Recursive Multi-step Prediction, RMP)与并行多步预测(Parallel Multi-step Prediction, PMP),二者均利用预测目标的时间特征,辅助提升预测精度。进一步地,PMP中融合了迁移注意力机制,能够将历史数据特征自适应地映射至与目标状态更匹配的表示空间,从而更准确地捕捉趋势变化,有效降低预测误差。大量实验结果表明,所提出的PM-DMNet在多个基准数据集上均显著优于现有方法。项目源代码已开源,地址为:https://github.com/wengwenchao123/PM-DMNet


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