論文の概要: Transfer Learning with Graph Neural Networks for Short-Term Highway
Traffic Forecasting
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.08038v2
- Date: Mon, 20 Apr 2020 13:12:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-12-12 12:41:17.871265
- Title: Transfer Learning with Graph Neural Networks for Short-Term Highway
Traffic Forecasting
- Title(参考訳): 短期道路交通予測のためのグラフニューラルネットワークを用いた移動学習
- Authors: Tanwi Mallick, Prasanna Balaprakash, Eric Rask, and Jane Macfarlane
- Abstract要約: Diffusion Convolutional Recurrent Neural Network (DCRNN)は、ハイウェイネットワーク予測のための最先端のグラフニューラルネットワークである。
高速ネットワークのデータ豊富な領域で訓練された1つのモデルを用いて、高速道路ネットワークの見えない領域のトラフィックを予測するDCRNNの新しいトランスファー学習手法を開発した。
TL-DCRNNはカリフォルニアのハイウェイネットワークのいくつかの領域から学習でき、ネットワークの見えない領域のトラフィックを高精度に予測できることを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.7009370112134283
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Highway traffic modeling and forecasting approaches are critical for
intelligent transportation systems. Recently, deep-learning-based traffic
forecasting methods have emerged as state of the art for a wide range of
traffic forecasting tasks. However, these methods require a large amount of
training data, which needs to be collected over a significant period of time.
This can present a number of challenges for the development and deployment of
data-driven learning methods for highway networks that suffer from lack of
historical data. A promising approach to address this issue is transfer
learning, where a model trained on one part of the highway network can be
adapted for a different part of the highway network. We focus on diffusion
convolutional recurrent neural network (DCRNN), a state-of-the-art graph neural
network for highway network forecasting. It models the complex spatial and
temporal dynamics of the highway network using a graph-based diffusion
convolution operation within a recurrent neural network. DCRNN cannot perform
transfer learning, however, because it learns location-specific traffic
patterns, which cannot be used for unseen regions of the network. To that end,
we develop a new transfer learning approach for DCRNN, where a single model
trained on data-rich regions of the highway network can be used to forecast
traffic on unseen regions of the highway network. We evaluate the ability of
our approach to forecast the traffic on the entire California highway network
with one year of time series data. We show that TL-DCRNN can learn from several
regions of the California highway network and forecast the traffic on the
unseen regions of the network with high accuracy. Moreover, we demonstrate that
TL-DCRNN can learn from San Francisco region traffic data and can forecast
traffic on the Los Angeles region and vice versa.
- Abstract(参考訳): 道路交通モデリングと予測手法はインテリジェント交通システムにとって重要である。
近年,幅広い交通予測タスクの最先端技術として,ディープラーニングに基づく交通予測手法が登場している。
しかし、これらの方法は大量のトレーニングデータを必要とするため、かなりの期間にわたって収集する必要がある。
これは、歴史的データ不足に悩むハイウェイネットワークに対して、データ駆動学習手法の開発と展開に多くの課題をもたらす可能性がある。
この問題を解決するための有望なアプローチはトランスファーラーニングであり、ハイウェイネットワークの一部で訓練されたモデルをハイウェイネットワークの別の部分に適応させることができる。
高速ネットワーク予測のための最先端グラフニューラルネットワークである拡散畳み込みリカレントニューラルネットワーク(DCRNN)に注目した。
リカレントニューラルネットワーク内のグラフベースの拡散畳み込み演算を用いて、高速道路網の複雑な空間的および時間的ダイナミクスをモデル化する。
しかし、DCRNNは、ネットワークの未確認領域では使用できない位置固有のトラフィックパターンを学習するため、転送学習を行うことができない。
そこで,本研究では,高速道路網のデータ豊富な領域を学習した単一モデルを用いて,高速道路網の未認識領域の交通予測を行うdcrnnのための新しいトランスファー学習手法を開発した。
1年間の時系列データを用いて,カリフォルニアの高速道路網全体の交通量を予測する手法の有効性を評価する。
TL-DCRNNはカリフォルニアのハイウェイネットワークのいくつかの領域から学習でき、ネットワークの見えない領域のトラフィックを高精度に予測できることを示す。
さらに,サンフランシスコ地域の交通データからTL-DCRNNを学習し,ロサンゼルス地域の交通を予測し,その逆を予測できることを実証した。
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