論文の概要: TIFO: Time-Invariant Frequency Operator for Stationarity-Aware Representation Learning in Time Series
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.17122v1
- Date: Thu, 19 Feb 2026 06:46:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-20 15:21:28.795962
- Title: TIFO: Time-Invariant Frequency Operator for Stationarity-Aware Representation Learning in Time Series
- Title(参考訳): TIFO:時系列の定常性を考慮した表現学習のための時間不変周波数演算子
- Authors: Xihao Piao, Zheng Chen, Lingwei Zhu, Yushun Dong, Yasuko Matsubara, Yasushi Sakurai,
- Abstract要約: 非定常時系列予測は、トレーニングデータとテストデータを生成する分布が異なるため、分布シフトの問題に悩まされる。
既存の方法は、例えば個々のサンプルから低次モーメントを除去することで依存を緩和しようとする。
本稿では、周波数スペクトル上で定常性を考慮した重み付けを学習するTIFO(Time-Invariant Frequency Operator)を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 30.009887153375345
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Nonstationary time series forecasting suffers from the distribution shift issue due to the different distributions that produce the training and test data. Existing methods attempt to alleviate the dependence by, e.g., removing low-order moments from each individual sample. These solutions fail to capture the underlying time-evolving structure across samples and do not model the complex time structure. In this paper, we aim to address the distribution shift in the frequency space by considering all possible time structures. To this end, we propose a Time-Invariant Frequency Operator (TIFO), which learns stationarity-aware weights over the frequency spectrum across the entire dataset. The weight representation highlights stationary frequency components while suppressing non-stationary ones, thereby mitigating the distribution shift issue in time series. To justify our method, we show that the Fourier transform of time series data implicitly induces eigen-decomposition in the frequency space. TIFO is a plug-and-play approach that can be seamlessly integrated into various forecasting models. Experiments demonstrate our method achieves 18 top-1 and 6 top-2 results out of 28 forecasting settings. Notably, it yields 33.3% and 55.3% improvements in average MSE on the ETTm2 dataset. In addition, TIFO reduces computational costs by 60% -70% compared to baseline methods, demonstrating strong scalability across diverse forecasting models.
- Abstract(参考訳): 非定常時系列予測は、トレーニングデータとテストデータを生成する分布が異なるため、分布シフトの問題に悩まされる。
既存の方法は、例えば個々のサンプルから低次モーメントを除去することで、依存を緩和しようとする。
これらの解は、サンプル全体にわたる基盤となる時間進化構造を捉えず、複雑な時間構造をモデル化しない。
本稿では,全ての時間構造を考慮し,周波数空間の分布変化に対処することを目的とする。
この目的のために、データセット全体にわたる周波数スペクトルの定常性を考慮した重み付けを学習するTIFO(Time-Invariant Frequency Operator)を提案する。
重み表現は、定常周波数成分を非定常周波数成分を抑えながら強調し、時系列における分布シフト問題を緩和する。
本手法を正当化するために,時系列データのフーリエ変換は周波数空間における固有分解を暗黙的に誘導することを示す。
TIFOは様々な予測モデルにシームレスに統合できるプラグイン・アンド・プレイのアプローチである。
実験では,28個の予測設定から18個のトップ1と6個のトップ2の結果が得られた。
特に、ETTm2データセットの平均MSEは33.3%、55.3%改善されている。
さらに、TIFOはベースライン法と比較して計算コストを60%から70%削減し、多様な予測モデルにまたがる強力なスケーラビリティを示す。
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