In this paper, a modified RBF (Radial Basis Function) neural network structure is suggested for the prediction of time series with non-linear, non-stationary characteristics. Conventional RBF neural network predicting time series by using past outputs is for sensing the trajectory of the time series and for reacting when there exists strong relation between input and hidden neuron's RBF center. But this response is highly sensitive to level and trend of time serieses. In order to overcome such dependencies, hidden neurons are modified to react to the increments of input variable and multiplied by increments(or decrements) of out puts for prediction. When the suggested structure is applied to prediction of Lorenz equation, and Rossler equation, improved performances are obtainable.
Oil price prediction is an important issue for the regulators of the government and the related industries. When employing the time series techniques for prediction, however, it becomes difficult and challenging since the behavior of the series of oil prices is dominated by quantitatively unexplained irregular external factors, e.g., supply- or demand-side shocks, political conflicts specific to events in the Middle East, and direct or indirect influences from other global economical indices, etc. Identifying and quantifying the relationship between oil price and those external factors may provide more relevant prediction than attempting to unclose the underlying structure of the series itself. Technically, this implies the prediction is to be based on the vectoral data on the degrees of the relationship rather than the series data. This paper proposes a novel method for time series prediction of using Semi-Supervised Learning that was originally designed only for the vector types of data. First, several time series of oil prices and other economical indices are transformed into the multiple dimensional vectors by the various types of technical indicators and the diverse combination of the indicator-specific hyper-parameters. Then, to avoid the curse of dimensionality and redundancy among the dimensions, the wellknown feature extraction techniques, PCA and NLPCA, are employed. With the extracted features, a timepointspecific similarity matrix of oil prices and other economical indices is built and finally, Semi-Supervised Learning generates one-timepoint-ahead prediction. The series of crude oil prices of West Texas Intermediate (WTI) was used to verify the proposed method, and the experiments showed promising results : 0.86 of the average AUC.
Park, Chae-eun;Lee, Dong-seok;Nam, Sung-hyun;Kwon, Soon-kak
Journal of Multimedia Information System
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제8권3호
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pp.183-190
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2021
In this paper, we implement a system for a fund recommendation based on the investment propensity and for a future fund price prediction. The investment propensity is classified by scoring user responses to series of questions. The proposed system recommends the funds with a suitable risk rating to the investment propensity of the user. The future fund prices are predicted by Prophet model which is one of the machine learning methods for time series data prediction. Prophet model predicts future fund prices by learning the parameters related to trend changes. The prediction by Prophet model is simple and fast because the temporal dependency for predicting the time-series data can be removed. We implement web pages for the fund recommendation and for the future fund price prediction.
본 연구에서는 시계열 자료를 베이지안 정보기준을 통해 클러스터링 한다. 보다 안정적인 클러스터를 생산하기 위해 다중 중심점을 모델링한 후 이를 이용하여 클러스터를 생성시킨다. 대상 시계열 자료에 대해 예측할 경우 클러스터에 속한 시계열 자료 중 가장 유사한 시계열 자료를 선택하여 모델링한다. 모델로부터 마코프 규칙을 유도해 내고 이 규칙을 이용해 예측정확도를 측정한다. 시계열 자료를 단독으로 모델링한 후 예측한 결과보다 클러스터에 속한 유사시계열 모델링을 통한 예측정확도가 좀 더 높았음을 확인하였다.
KIEE International Transaction on Systems and Control
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제2D권2호
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pp.125-134
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2002
This paper proposes a method for identifying temporal pattern clusters to predict events in time series. Instead of predicting future values of the time series, the proposed method forecasts specific events that may be arbitrarily defined by the user. The prediction is defined by an event characterization function, which is the target of prediction. The events are predicted when the time series belong to temporal pattern clusters. To identify the optimal temporal pattern clusters, fuzzy goal programming is formulated to combine multiple objectives and solved by an adaptive differential evolution technique that can overcome the sensitivity problem of control parameters in conventional differential evolution. To evaluate the prediction method, five test examples are considered. The adaptive differential evolution is also tested for twelve optimization problems.
The Fourth Industrial Revolution and sensor technology have led to increased utilization of sensor data. In our modern society, data complexity is rising, and the extraction of valuable information has become crucial with the rapid changes in information technology (IT). Recurrent neural networks (RNN) and long short-term memory (LSTM) models have shown remarkable performance in natural language processing (NLP) and time series prediction. Consequently, there is a strong expectation that models excelling in NLP will also excel in time series prediction. However, current research on Transformer models for time series prediction remains limited. Traditional RNN and LSTM models have demonstrated superior performance compared to Transformers in big data analysis. Nevertheless, with continuous advancements in Transformer models, such as GPT-2 (Generative Pre-trained Transformer 2) and ProphetNet, they have gained attention in the field of time series prediction. This study aims to evaluate the classification performance and interval prediction of remaining useful life (RUL) using an advanced Transformer model. The performance of each model will be utilized to establish a health index (HI) for cutting blades, enabling real-time monitoring of machine health. The results are expected to provide valuable insights for machine monitoring, evaluation, and management, confirming the effectiveness of advanced Transformer models in time series analysis when applied in industrial settings.
Youn Sang Cho;Man Sung Kang;Hyun Jun Jung;Yun-Kyu An
Smart Structures and Systems
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제33권5호
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pp.325-332
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2024
This study proposes a novel long short-term memory (LSTM)-based approach for predicting carbonation depth, with the aim of enhancing the durability evaluation of concrete structures. Conventional carbonation depth prediction relies on statistical methodologies using carbonation influencing factors and in-situ carbonation depth data. However, applying in-situ data for predictive modeling faces challenges due to the lack of time-series data. To address this limitation, an LSTM-based carbonation depth prediction technique is proposed. First, training data are generated through random sampling from the distribution of carbonation velocity coefficients, which are calculated from in-situ carbonation depth data. Subsequently, a Bayesian theorem is applied to tailor the training data for each target bridge, which are depending on surrounding environmental conditions. Ultimately, the LSTM model predicts the time-dependent carbonation depth data for the target bridge. To examine the feasibility of this technique, a carbonation depth dataset from 3,960 in-situ bridges was used for training, and untrained time-series data from the Miho River bridge in the Republic of Korea were used for experimental validation. The results of the experimental validation demonstrate a significant reduction in prediction error from 8.19% to 1.75% compared with the conventional statistical method. Furthermore, the LSTM prediction result can be enhanced by sequentially updating the LSTM model using actual time-series measurement data.
본 논문에서는 Multi-Step Time Series의 세 가지 전략을 비교 분석하기 위해 LGBM, MLP, LSTM, GRU를 사용하여 농산물 중장기 가격 예측에 대한 최적의 모형을 제안한다. 제안 모형은 다각도로 전략을 선택하여 모델과 전략간 최적의 조합을 찾도록 설계되었다. 기존 농산물 가격 예측 연구에서는 전통 계량경제 모델인 ARIMA를 비롯하여 LSTM 계열 모델이 주로 사용된 반면 Multi-Step Time Series 관련 농산물 가격 예측 연구는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 농산물 가격의 변동성 정도에 따라 두 개의 기간으로 나누어 실험을 진행하였으며, Direct, Hybrid, Multiple Outputs 등 세 전략의 중장기 가격 예측 결과 Hybrid 접근법이 상대적으로 우수한 성능을 보였다.본 연구 결과는 중장기 일별 가격 예측을 고도화할 수 있는 효과적인 대안을 제시한다는 측면에서 학술적, 실무적 의의를 갖는다.
Purpose: This study aims to predict the dry cargo transportation market economy. The subject of this study is the BDI (Baltic Dry Index) time-series, an index representing the dry cargo transport market. Methods: In order to increase the accuracy of the BDI time-series, we have pre-processed the original time-series via time-series decomposition and data augmentation techniques and have used them for ANN learning. The ANN algorithms used are Multi-Layer Perceptron (MLP), Recurrent Neural Network (RNN), and Long Short-Term Memory (LSTM) to compare and analyze the case of learning and predicting by applying time-series decomposition and data augmentation techniques. The forecast period aims to make short-term predictions at the time of t+1. The period to be studied is from '22. 01. 07 to '22. 08. 26. Results: Only for the case of the MAPE (Mean Absolute Percentage Error) indicator, all ANN models used in the research has resulted in higher accuracy (1.422% on average) in multivariate prediction. Although it is not a remarkable improvement in prediction accuracy compared to uni-variate prediction results, it can be said that the improvement in ANN prediction performance has been achieved by utilizing time-series decomposition and data augmentation techniques that were significant and targeted throughout this study. Conclusion: Nevertheless, due to the nature of ANN, additional performance improvements can be expected according to the adjustment of the hyper-parameter. Therefore, it is necessary to try various applications of multiple learning algorithms and ANN optimization techniques. Such an approach would help solve problems with a small number of available data, such as the rapidly changing business environment or the current shipping market.
안정적인 전력 공급은 전력 인프라의 유지 보수 및 작동에 매우 중요하며, 이를 위해 정확한 전력 사용량 예측이 요구된다. 대학 캠퍼스는 전력 사용량이 많은 곳이며, 시간과 환경에 따른 전력 사용량 변화폭이 다양하다. 이러한 이유로, 전력계통의 효율적인 운영을 위해서는 전력 사용량을 정확하게 예측할 수 있는 모델이 요구된다. 기존의 시계열 예측 기법은 학습 시점과 예측 시점 간의 차이가 클수록 예측 구간이 넓어짐으로 예측 성능이 크게 떨어진다는 단점이 있다. 본 논문은 이를 보완하려는 방안으로, 먼저 의사결정나무를 이용해 날짜, 요일, 공휴일 여부, 학기 등을 고려하여 시계열 형태가 유사한 전력 데이터를 분류한다. 다음으로 분류된 데이터 셋에 각각의 자기회귀누적이동평균모형을 구성하여, 예측 시점에서 시계열 교차검증을 적용해 대학 캠퍼스의 일간 전력 사용량 예측 기법을 제안한다. 예측의 정확성을 평가하기 위해, 성능 평가 지표를 이용하여 제안한 기법의 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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