論文の概要: Optimal Sampling Designs for Multi-dimensional Streaming Time Series
with Application to Power Grid Sensor Data
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.08242v1
- Date: Tue, 14 Mar 2023 21:26:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-16 15:33:36.571838
- Title: Optimal Sampling Designs for Multi-dimensional Streaming Time Series
with Application to Power Grid Sensor Data
- Title（参考訳）: 多次元ストリーミング時系列の最適サンプリング設計と電力グリッドセンサデータへの応用
- Authors: Rui Xie, Shuyang Bai and Ping Ma
- Abstract要約: 多次元ストリーミング時系列におけるデータ依存型サンプル選択とオンライン推論問題について検討する。
実験設計におけるD-Optimality criterionに着想を得て,オンラインデータ削減手法のクラスを提案する。
最適解はベルヌーイサンプリングとスコアサンプリングを混合した戦略であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.891140022708977
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The Internet of Things (IoT) system generates massive high-speed temporally
correlated streaming data and is often connected with online inference tasks
under computational or energy constraints. Online analysis of these streaming
time series data often faces a trade-off between statistical efficiency and
computational cost. One important approach to balance this trade-off is
sampling, where only a small portion of the sample is selected for the model
fitting and update. Motivated by the demands of dynamic relationship analysis
of IoT system, we study the data-dependent sample selection and online
inference problem for a multi-dimensional streaming time series, aiming to
provide low-cost real-time analysis of high-speed power grid electricity
consumption data. Inspired by D-optimality criterion in design of experiments,
we propose a class of online data reduction methods that achieve an optimal
sampling criterion and improve the computational efficiency of the online
analysis. We show that the optimal solution amounts to a strategy that is a
mixture of Bernoulli sampling and leverage score sampling. The leverage score
sampling involves auxiliary estimations that have a computational advantage
over recursive least squares updates. Theoretical properties of the auxiliary
estimations involved are also discussed. When applied to European power grid
consumption data, the proposed leverage score based sampling methods outperform
the benchmark sampling method in online estimation and prediction. The general
applicability of the sampling-assisted online estimation method is assessed via
simulation studies.
- Abstract（参考訳）: モノのインターネット(IoT)システムは、時間的に相関した巨大な高速なストリーミングデータを生成し、しばしば計算やエネルギーの制約の下でオンライン推論タスクと結びついている。
これらのストリーミング時系列データのオンライン分析は、しばしば統計効率と計算コストのトレードオフに直面します。
このトレードオフのバランスをとるための重要なアプローチはサンプリングであり、モデルの適合と更新のためにサンプルのごく一部だけを選択する。
本研究は,IoTシステムの動的関係解析の要求により,多次元ストリーミング時系列におけるデータ依存型サンプル選択とオンライン推論問題について検討し,高速電力グリッド電力消費データの低コストリアルタイム分析を提供することを目的とする。
実験設計におけるd-optimality criterionに着想を得て,最適サンプリング基準を達成し,オンライン解析の計算効率を向上させるオンラインデータ低減手法を提案する。
最適解はベルヌーイサンプリングとスコアサンプリングを混合した戦略であることを示す。
レバレッジスコアサンプリングは、再帰的最小二乗更新よりも計算上有利な補助的な推定を含む。
関連する補助推定の理論的性質についても考察する。
ヨーロッパの電力グリッド消費データに適用すると,オンライン推定と予測において,スコアベースサンプリング手法がベンチマークサンプリング法を上回っている。
サンプリング支援オンライン推定法の適用性をシミュレーション研究により評価した。
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