論文の概要: GNBAN: Graph Neural Basis Attention Networks for Long-Horizon Forecasting over Large Entity Sets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.27863v1
- Date: Fri, 26 Jun 2026 09:05:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-29 18:24:25.4365
- Title: GNBAN: Graph Neural Basis Attention Networks for Long-Horizon Forecasting over Large Entity Sets
- Title(参考訳): GNBAN: 大規模エンティティセット上での長期予測のためのグラフニューラルネットワークバスアテンションネットワーク
- Abstract要約: 小売階層の底辺での需要予測には、製品、店舗、地域間で何万もの相関したロングホライゾンシリーズを予測する必要がある。
ヘテロジニアスグラフ表現学習と解釈可能な基底分解ヘッドを組み合わせたエンドツーエンドアーキテクチャであるGNBANを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.764671395172401
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Demand forecasting at the bottom of a retail hierarchy requires predicting tens of thousands of correlated long-horizon series across products, stores, and regions. Modern systems must scale across massive catalogs, capture shared demand dynamics, and remain interpretable enough to be trusted. Classical statistical methods need a separate model per series and are hard to manage at scale; deep autoregressive models struggle as the joint state grows to tens of thousands of dimensions; and recent graph-based forecasters, while capturing cross-entity dependencies, often produce opaque long-horizon forecasts. We propose GNBAN (Graph Neural Basis Attention Network), an end-to-end architecture combining heterogeneous graph representation learning with an interpretable basis-decomposition head. Retail data are represented directly as a heterogeneous graph derived from the relational schema, so a single model serves the entire catalog. Rather than predicting the horizon directly, GNBAN decomposes each forecast into trend, seasonal, and generic components. Its key innovation is a per-basis attention mechanism: each basis function keeps its own learnable query and retrieves information independently from the entity's historical neighborhood, letting different bases specialize to distinct temporal patterns while preserving interpretability. On two large-scale benchmarks, M5 Walmart and Favorita Grocery Sales, evaluated under matched protocols, GNBAN improves volume-weighted WRMSSE by roughly 4-5% over a matched graph baseline. Qualitative analysis shows the learned decomposition exposes trend, seasonal, and residual demand drivers without post-hoc explanation methods. These results demonstrate that scalable relational forecasting and interpretable forecast decomposition can be achieved together in a unified graph-based framework.
- Abstract(参考訳): 小売階層の底辺での需要予測には、製品、店舗、地域間で何万もの相関したロングホライゾンシリーズを予測する必要がある。
現代のシステムは、巨大なカタログをまたいでスケールし、共有需要のダイナミクスを捉え、信頼できるように解釈しなければなりません。
古典的な統計手法では、シリーズごとに別々のモデルが必要であり、スケールで管理するのは難しい; 結合状態が数万次元に成長するにつれて、深い自己回帰モデルは苦労する; グラフベースの最近の予測器は、相互依存を捉えながら、しばしば不透明な長期水平予測を生成する。
ヘテロジニアスグラフ表現学習と解釈可能な基底分解ヘッドを組み合わせたエンドツーエンドアーキテクチャであるGNBAN(Graph Neural Basis Attention Network)を提案する。
小売データは、関係スキーマから派生した異種グラフとして直接表現されるので、単一のモデルがカタログ全体を提供する。
GNBANは地平線を直接予測するのではなく、各予測をトレンド、季節、一般的なコンポーネントに分解する。
それぞれの基底関数は、学習可能なクエリを保持し、エンティティの歴史的地区から独立して情報を検索し、解釈可能性を維持しながら異なる時間パターンに特化させる。
マッチングプロトコルで評価されたM5 WalmartとFavorita Grocery Salesの2つの大規模ベンチマークでは、GNBANはマッチしたグラフベースラインに対して、ボリューム重み付きWRMSSEを約4-5%改善する。
定性的な分析は、学習した分解が、時間後説明法を使わずに、トレンド、季節、および残留需要ドライバを露呈することを示している。
これらの結果は,スケーラブルな関係予測と解釈可能な予測分解を統合グラフベースのフレームワークで同時に実現できることを実証する。
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