論文の概要: Navigating Spatio-Temporal Heterogeneity: A Graph Transformer Approach for Traffic Forecasting

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.10822v2
• Date: Sun, 25 Aug 2024 13:29:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-27 12:52:18.309829
• Title: Navigating Spatio-Temporal Heterogeneity: A Graph Transformer Approach for Traffic Forecasting
• Title（参考訳）: 時空間不均質をナビゲートするグラフ変換器による交通予測
• Authors: Jianxiang Zhou, Erdong Liu, Wei Chen, Siru Zhong, Yuxuan Liang,
• Abstract要約: 交通予測はスマートシティの発展において重要な研究分野として浮上している。 最短時間相関のためのネットワークモデリングの最近の進歩は、パフォーマンスのリターンが低下し始めている。 これらの課題に対処するために、時空間グラフ変換器(STGormer)を導入する。 本研究では,その構造に基づく空間符号化手法を2つ設計し,時間位置をバニラ変圧器に統合して時間的トラフィックパターンをキャプチャする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.309018047313801
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Traffic forecasting has emerged as a crucial research area in the development of smart cities. Although various neural networks with intricate architectures have been developed to address this problem, they still face two key challenges: i) Recent advancements in network designs for modeling spatio-temporal correlations are starting to see diminishing returns in performance enhancements. ii) Additionally, most models do not account for the spatio-temporal heterogeneity inherent in traffic data, i.e., traffic distribution varies significantly across different regions and traffic flow patterns fluctuate across various time slots. To tackle these challenges, we introduce the Spatio-Temporal Graph Transformer (STGormer), which effectively integrates attribute and structure information inherent in traffic data for learning spatio-temporal correlations, and a mixture-of-experts module for capturing heterogeneity along spaital and temporal axes. Specifically, we design two straightforward yet effective spatial encoding methods based on the graph structure and integrate time position encoding into the vanilla transformer to capture spatio-temporal traffic patterns. Additionally, a mixture-of-experts enhanced feedforward neural network (FNN) module adaptively assigns suitable expert layers to distinct patterns via a spatio-temporal gating network, further improving overall prediction accuracy. Experiments on real-world traffic datasets demonstrate that STGormer achieves state-of-the-art performance.
• Abstract（参考訳）: 交通予測はスマートシティの発展において重要な研究分野として浮上している。 複雑なアーキテクチャを持つさまざまなニューラルネットワークがこの問題を解決するために開発されたが、それでも2つの大きな課題に直面している。 一 時空間相関をモデル化するためのネットワーク設計の最近の進歩は、性能向上のリターンが低下し始めています。 ii) さらに, 交通データに固有の時空間的不均一性を考慮しないモデルが多く, 交通分布は地域によって大きく異なり, 交通フローパターンは時間帯によって変動する。 これらの課題に対処するために、時空間相関学習のためのトラフィックデータ固有の属性情報と構造情報を効果的に統合する時空間グラフ変換器(STGormer)と、時空間軸と時空間軸に沿った不均一性を取得するための試験モジュールを導入する。 具体的には、グラフ構造に基づく2つの単純かつ効果的な空間符号化法を設計し、時空間トラフィックパターンをキャプチャするためにバニラ変換器に時間位置符号化を統合する。 さらに、エキスパートの混合強化フィードフォワードニューラルネットワーク(FNN)モジュールは、時空間ゲーティングネットワークを介して、適切な専門家層を異なるパターンに適応的に割り当て、全体的な予測精度を向上する。 実世界のトラフィックデータセットの実験は、STGormerが最先端のパフォーマンスを達成することを示す。

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