論文の概要: TriHead-GAN: A Generative Adversarial Network with Triple-Head Discriminator for Carbon Emission Time Series Generation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.07569v1
- Date: Tue, 26 May 2026 02:48:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-15 07:09:36.731889
- Title: TriHead-GAN: A Generative Adversarial Network with Triple-Head Discriminator for Carbon Emission Time Series Generation
- Title(参考訳): TriHead-GAN : 炭素排出時系列生成のための三重判別器を用いた生成逆ネットワーク
- Authors: Zesen Wang, Lijuan Lan, Yonggang Li, Chunhua Yang,
- Abstract要約: 時系列生成は自然な治療法であるが、既存のGANと拡散に基づくジェネレータは、しばしば二酸化炭素排出量データの領域構造を限定的に監督する。
本稿では,3重頭部判別器が関節分布の3つの相補的側面を相補的に監督するトランスフォーマーベースの対向フレームワークであるTriHead-GANを提案する。
このジェネレータは、グローバルな自己注意と局所的な時間的畳み込み、ステップごとのノイズ注入、およびファーストディファレンス統計に一致するアンチ・スムーシング・ロスを組み合わせている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 24.675294562363252
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Accurate carbon emission monitoring is critical for climate policy and emerging regulatory mechanisms such as the EU Carbon Border Adjustment Mechanism, yet city-level high-frequency monitoring data remain extremely scarce, severely limiting data-hungry deep learning models. Time series generation is a natural remedy, but existing GAN and diffusion-based generators often provide limited explicit supervision for the domain structure of carbon emission data: they may match marginal distributional statistics while insufficiently preserving cross-variable correlations between CO$_2$ and co-emitted pollutants and meteorological factors, and tend to collapse the first-difference statistics of atmospheric measurements, producing sequences that are smooth on average but lack the realistic step-wise variability of the underlying signals. We propose TriHead-GAN, a Transformer-based adversarial framework whose triple-head discriminator jointly supervises three complementary aspects of the joint distribution: distributional authenticity via a Wasserstein critic, cross-variable dependency via leakage-free regression of the target variable, and step-wise temporal smoothness via adjacent-difference prediction. The generator combines global self-attention with local temporal convolution, per-step noise injection, and an anti-smoothing loss that matches first-difference statistics. Experiments on the self-collected Changsha Carbon dataset, two public carbon datasets (China, US), and the ETTh1 benchmark show that TriHead-GAN achieves favorable performance over mainstream baselines on the vast majority of settings, and that the resulting synthetic windows improve downstream forecasting accuracy in low-resource carbon monitoring scenarios.
- Abstract(参考訳): 正確な二酸化炭素排出量のモニタリングは、気候政策やEUの炭素境界調整機構のような新たな規制機構にとって重要であるが、都市レベルの高頻度モニタリングデータは非常に少ないままであり、データ不足の深層学習モデルを著しく制限している。
それらはCO$2$とco-emittedの汚染物質と気象要因の間の相互変数の相関を不十分に保ちながら、限界分布統計と一致し、大気測定の1次偏差統計を崩壊させ、平均的に滑らかなシーケンスを生成するが、基礎となる信号の現実的な段階的変動を欠く傾向がある。
本稿では,3頭部判別器が共同分布の3つの相補的側面を共同で監督するトランスフォーマーベースの対向フレームワークであるTriHead-GANを提案する。
このジェネレータは、グローバルな自己注意と局所的な時間的畳み込み、ステップごとのノイズ注入、およびファーストディファレンス統計に一致するアンチ・スムーシング・ロスを組み合わせている。
自己収集したChangsha Carbonデータセットと2つの公開カーボンデータセット(中国、米国)、ETTh1ベンチマークの実験では、TriHead-GANは、ほとんどの設定でメインストリームベースラインよりも良好なパフォーマンスを実現し、結果として生成された合成ウィンドウは、低リソースの炭素モニタリングシナリオにおいて、下流予測精度を改善する。
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