FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

尽管基于transformer的方法显著改善了长期序列预测的最新结果,但它们不仅计算成本高,更重要的是,无法捕捉时间序列的全局视图(例如总体趋势)。为了解决这些问题,我们建议将Transformer与季节趋势分解方法相结合,其中分解方法捕获时间序列的全局剖面,而Transformer则捕获更详细的结构。为了进一步增强Transformer在长期预测中的性能,我们利用了大多数时间序列往往在众所周知的基(如傅里叶变换)中具有稀疏表示的事实,并开发了一种频率增强Transformer。该方法被称为频率增强分解变压器(FEDformer),除具有更高的效率外,还具有比标准变压器更高的效率,其复杂度与序列长度成线性关系。在6个基准数据集上的实证研究表明,与最新的方法相比,FEDformer对多变量和单变量时间序列的预测误差分别降低了14.8%和22.6%。

总结:文中的创新点1)将时间序列中的频域部分和transformer结合在一起,实现时间序列的预测;2)文中同时考虑了解分解时间序列,提取趋势项实现预测。但是对于频率很高的时间序列而言,提取时间序列的频域信息,导致较高的时间复杂度和成本,同时会产生大量的冗余信息。

问题:主要关注在降低transformer的计算成本与内存

方法:1)采用季节趋势分解方法 ;2)将傅里叶分析与基于tranformer的方法相结合。

Combining both ideas, we propose a Frequency Enhanced Decomposition Transformer, or, FEDformer for short, for long-term time series forecasting.

框架:

FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

including Frequency Enhanced Block (FEB), Frequency Enhanced Attention (FEA) connecting encoder and decoder, and the Mixture Of Experts Decomposition block (MOEDecomp).

FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

1)Mixture of Experts for Seasonal-Trend Decomposition

混合专家分解块(MOEDecomp)。它包含一组不同大小的平均滤波器,从输入信号中提取多个趋势分量,以及一组数据相关的权重,将它们组合成最终的趋势。形式上,我们有

FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

(FEB-f)

FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

(FEA-f)

FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

为了评估提出的federformer,我们在6个流行的真实世界数据集上进行了广泛的实验,包括能源、经济、交通、天气和疾病。

我们主要包括四种最先进的基于变压器的模型进行比较,即Autoformer (Wu等人,2021年)、Informer (Zhou等人,2021年)、LogTrans (Li等人,2019年)和Reformer (Kitaev等人,2020年)作为基准模型。

FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

Original: https://blog.csdn.net/zj_18706809267/article/details/125636216
Author: 西西弗的小蚂蚁
Title: FEDformer: Frequency Enhanced Decomposed Transformer for Long-termSeries Forecasting(ICML2022)

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