論文の概要: BinConv: A Neural Architecture for Ordinal Encoding in Time-Series Forecasting
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.24595v3
- Date: Wed, 27 Aug 2025 14:18:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-28 14:51:02.988312
- Title: BinConv: A Neural Architecture for Ordinal Encoding in Time-Series Forecasting
- Title(参考訳): BinConv: 時系列予測における正規エンコーディングのためのニューラルネットワーク
- Authors: Andrei Chernov, Vitaliy Pozdnyakov, Ilya Makarov,
- Abstract要約: 確率予測のために設計された完全畳み込みニューラルネットワークアーキテクチャである textbfBinConv を提案する。
BinConvは、ポイントと確率予測の両方で広く使用されているベースラインデータセットと比較して、優れたパフォーマンスを実現している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.827431686047649
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent work in time series forecasting has explored reformulating regression as a classification task. By discretizing the continuous target space into bins and predicting over a fixed set of classes, these approaches benefit from more stable training, improved uncertainty modeling, and compatibility with modern deep learning architectures. However, most existing methods rely on one-hot encoding, which ignores the inherent ordinal structure of the target values. As a result, they fail to convey information about the relative distance between predicted and true values during training. In this paper, we address this limitation by applying \textbf{Cumulative Binary Encoding} (CBE), a monotonic binary representation that transforms both model inputs and outputs. CBE implicitly preserves ordinal and magnitude information, allowing models to learn distance aware representations while operating within a classification framework. To leverage CBE effectively, we propose \textbf{BinConv}, a fully convolutional neural network architecture designed for probabilistic forecasting. We demonstrate that standard fully connected layers are not only less computationally efficient than convolutional layers when used with CBE, but also degrade forecasting performance. Our experiments on standard benchmark datasets show that BinConv achieves superior performance compared to widely used baselines in both point and probabilistic forecasting, while requiring fewer parameters and enabling faster training.
- Abstract(参考訳): 時系列予測における最近の研究は、回帰を分類課題として再検討している。
連続目標空間をビンに分割し、一定のクラスの予測を行うことで、これらのアプローチはより安定したトレーニング、不確実性モデリングの改善、モダンなディープラーニングアーキテクチャとの互換性の恩恵を受ける。
しかし、既存のほとんどの手法は、ターゲット値固有の順序構造を無視したワンホット符号化に依存している。
結果として、トレーニング中に予測値と真の値との相対距離に関する情報を伝達できない。
本稿では、モデル入力と出力の両方を変換する単調なバイナリ表現である \textbf{Cumulative Binary Encoding} (CBE) を適用することで、この制限に対処する。
CBEは順序と大きさの情報を暗黙的に保存し、モデルが分類フレームワーク内で操作しながら、距離を意識した表現を学習できるようにする。
CBEを効果的に活用するために,確率予測のために設計された完全畳み込みニューラルネットワークアーキテクチャである \textbf{BinConv} を提案する。
我々は、標準の完全連結層は、CBEで使用するときの畳み込み層よりも計算効率が劣るだけでなく、予測性能を劣化させることを示した。
標準ベンチマークデータセットを用いた実験により、BinConvは、パラメータを少なくし、より高速なトレーニングを実現するとともに、ポイントと確率予測の両方で広く使われているベースラインと比較して、優れたパフォーマンスを実現していることが示された。
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