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xPatch: Dual-Stream Zeitreihenprognose mit exponentieller saisonaler-Trend-Zerlegung

Artyom Stitsyuk Jaesik Choi

Zusammenfassung

In den letzten Jahren hat die Anwendung transformerbasierter Modelle in der Zeitreihenprognose erhebliche Aufmerksamkeit erfahren. Obwohl diese Ansätze oft vielversprechende Ergebnisse liefern, begegnet die Transformer-Architektur aufgrund ihres Aufmerksamkeitsmechanismus Herausforderungen bei der vollständigen Ausnutzung der zeitlichen Beziehungen in Zeitreihendaten. In dieser Arbeit präsentieren wir eXponential Patch (kurz xPatch), eine neuartige Dual-Stream-Architektur, die auf der exponentiellen Zerlegung basiert. Inspiriert durch klassische Ansätze der exponentiellen Glättung führt xPatch ein innovatives Modul zur saisonalen-Trend-exponentiellen Zerlegung ein. Zudem schlagen wir eine Dual-Flow-Architektur vor, die aus einem MLP-basierten linearen Stream und einem CNN-basierten nichtlinearen Stream besteht. Das Modell untersucht die Vorteile der Verwendung von Patching- und Kanal-Unabhängigkeitstechniken innerhalb eines nicht-transformer-basierten Ansatzes. Schließlich entwickeln wir eine robuste Arctan-Verlustfunktion sowie ein Sigmoid-basiertes Lernraten-Anpassungsverfahren, die Überanpassung verhindern und die Prognoseleistung steigern. Der Quellcode ist unter folgendem Repository verfügbar: https://github.com/stitsyuk/xPatch.


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