The high dynamics and heterogeneous interactions in the complicated urban systems have raised the issue of uncertainty quantification in spatiotemporal human mobility, to support critical decision-makings in risk-aware web applications such as urban event prediction where fluctuations are of significant interests. Given the fact that uncertainty quantifies the potential variations around prediction results, traditional learning schemes always lack uncertainty labels, and conventional uncertainty quantification approaches mostly rely upon statistical estimations with Bayesian Neural Networks or ensemble methods. However, they have never involved any spatiotemporal evolution of uncertainties under various contexts, and also have kept suffering from the poor efficiency of statistical uncertainty estimation while training models with multiple times. To provide high-quality uncertainty quantification for spatiotemporal forecasting, we propose an uncertainty learning mechanism to simultaneously estimate internal data quality and quantify external uncertainty regarding various contextual interactions. To address the issue of lacking labels of uncertainty, we propose a hierarchical data turbulence scheme where we can actively inject controllable uncertainty for guidance, and hence provide insights to both uncertainty quantification and weak supervised learning. Finally, we re-calibrate and boost the prediction performance by devising a gated-based bridge to adaptively leverage the learned uncertainty into predictions. Extensive experiments on three real-world spatiotemporal mobility sets have corroborated the superiority of our proposed model in terms of both forecasting and uncertainty quantification.


翻译:复杂的城市系统中的高度动态和不同互动已经提出了在时空人际流动中进行不确定因素量化的问题,以支持风险意识网络应用中的关键决策,例如城市事件预测,因为城市事件预测具有重大利益;鉴于不确定性量化了预测结果方面的潜在差异,传统学习计划总是缺乏不确定性标签,常规不确定性量化方法主要依赖与巴伊西亚神经网络或共通方法的统计估计,然而,它们从未涉及不同情况下不确定因素的任何偶然演变,而且由于统计不确定性估计效率低下而多次培训模型也不断受到影响。为了对突发事件预测提供高质量的不确定性量化,我们提议建立一个不确定性学习机制,同时估算内部数据质量,量化各种背景互动方面的外部不确定性。为了解决不确定性标签缺乏的问题,我们提议了一个等级数据波动计划,我们可以积极引入可控制的不确定性指导,从而为不确定性量化和监管不力的学习提供洞察力。最后,我们通过设计一个以门基为主的不确定性预测,通过设计一个基础的升级的三级定数值预测,重新调整和提升预测的预测业绩。

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