論文の概要: Modeling Information Blackouts in Missing Not-At-Random Time Series Data
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.01480v1
- Date: Sun, 04 Jan 2026 11:03:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-06 16:25:22.428774
- Title: Modeling Information Blackouts in Missing Not-At-Random Time Series Data
- Title(参考訳): 非ランダム時系列データの欠落における情報ブラックアウトのモデル化
- Authors: Aman Sunesh, Allan Ma, Siddarth Nilol,
- Abstract要約: 大規模な交通予測は、しばしばブラックアウトを示す固定センサーネットワークに依存している。
本稿では,線形力学系による交通力学を協調的にモデル化する潜在状態空間フレームワークを提案する。
明示的なMNARモデリングは、実際のデータに対して一貫したがより小さな改善を提供する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Large-scale traffic forecasting relies on fixed sensor networks that often exhibit blackouts: contiguous intervals of missing measurements caused by detector or communication failures. These outages are typically handled under a Missing At Random (MAR) assumption, even though blackout events may correlate with unobserved traffic conditions (e.g., congestion or anomalous flow), motivating a Missing Not At Random (MNAR) treatment. We propose a latent state-space framework that jointly models (i) traffic dynamics via a linear dynamical system and (ii) sensor dropout via a Bernoulli observation channel whose probability depends on the latent traffic state. Inference uses an Extended Kalman Filter with Rauch-Tung-Striebel smoothing, and parameters are learned via an approximate EM procedure with a dedicated update for detector-specific missingness parameters. On the Seattle inductive loop detector data, introducing latent dynamics yields large gains over naive baselines, reducing blackout imputation RMSE from 7.02 (LOCF) and 5.02 (linear interpolation + seasonal naive) to 4.23 (MAR LDS), corresponding to about a 64% reduction in MSE relative to LOCF. Explicit MNAR modeling provides a consistent but smaller additional improvement on real data (imputation RMSE 4.20; 0.8% RMSE reduction relative to MAR), with similar modest gains for short-horizon post-blackout forecasts (evaluated at 1, 3, and 6 steps). In controlled synthetic experiments, the MNAR advantage increases as the true missingness dependence on latent state strengthens. Overall, temporal dynamics dominate performance, while MNAR modeling offers a principled refinement that becomes most valuable when missingness is genuinely informative.
- Abstract(参考訳): 大規模な交通予測は、しばしばブラックアウトを示す固定センサーネットワークに依存している。
これらの停止は、通常、MAR(Missing Not At Random)の仮定の下で処理されるが、ブラックアウトイベントは、観測されていない交通条件(例えば、渋滞や異常な流れ)と相関し、MNAR(Missing Not At Random)の治療を動機付ける。
協調モデルを用いた潜在状態空間フレームワークを提案する。
一 線形力学系による交通力学
(II)ベルヌーイ観測路を経由したセンサの落差は、遅延トラフィック状態に依存する。
推論は、Ruch-Tung-Striebelスムースな拡張カルマンフィルタを使用し、パラメータは、検出器固有の欠損パラメータを専用の更新で近似EMプロシージャで学習する。
シアトル・インダクティブ・ループ検出器のデータでは、潜時ダイナミクスの導入は、ナイーブベースラインよりも大きな利得をもたらし、クロアウト計算RMSEを7.02 (LOCF) と5.02 (線形補間と季節的ネーブ) から4.23 (MAR LDS) に削減し、LOCFと比較して約64%のMSE削減に対応する。
明示的なMNARモデリングは、実際のデータ(推定RMSE 4.20; 0.8%RMSEのMARに対する削減)に対して一貫したがより小さな改善を提供する。
制御された合成実験において、MNARの利点は、潜伏状態への真の欠如依存性が強まるにつれて増大する。
全体として、時間的ダイナミクスがパフォーマンスを支配し、MNARモデリングは、欠落が真に有益である場合に最も価値の高い、原則化された改善を提供する。
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