Graph-structured data and their related algorithms have attracted significant attention in many fields, such as influenza prediction in public health. However, the variable influenza seasonality, occasional pandemics, and domain knowledge pose great challenges to construct an appropriate graph, which could impair the strength of the current popular graph-based algorithms to perform data analysis. In this study, we develop a novel method, Dynamic Virtual Graph Significance Networks (DVGSN), which can supervisedly and dynamically learn from similar "infection situations" in historical timepoints. Representation learning on the dynamic virtual graph can tackle the varied seasonality and pandemics, and therefore improve the performance. The extensive experiments on real-world influenza data demonstrate that DVGSN significantly outperforms the current state-of-the-art methods. To the best of our knowledge, this is the first attempt to supervisedly learn a dynamic virtual graph for time-series prediction tasks. Moreover, the proposed method needs less domain knowledge to build a graph in advance and has rich interpretability, which makes the method more acceptable in the fields of public health, life sciences, and so on.


翻译:图表结构数据及其相关算法在许多领域,例如在公共卫生领域对流感的预测等,引起了人们的极大关注。然而,变化不定的流感季节性、偶尔的流行病和领域知识对构建一个适当的图表提出了巨大的挑战,这可能会损害目前流行的以图表为基础的算法进行数据分析的力量。在本研究中,我们开发了一种创新方法,即动态虚拟图象指标网络(DVGSN),它可以从历史时点的类似“感染情况”中以监督和动态的方式学习。动态虚拟图的学习可以应对不同的季节性和流行病,从而改善性能。关于现实世界流感数据的广泛实验表明,DVGSN明显地超越了目前最先进的方法。据我们所知,这是首次尝试在监督下为时间序列预测任务学习动态虚拟图。此外,拟议的方法需要较少的域知识来预先建立图表,并且具有丰富的可解释性,这使得该方法在公共卫生、生命科学等领域更容易被接受。

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