Recently,~\citet{liu:arxiv:2019} studied the rather challenging problem of time series forecasting from the perspective of compressed sensing. They proposed a no-learning method, named Convolution Nuclear Norm Minimization (CNNM), and proved that CNNM can exactly recover the future part of a series from its observed part, provided that the series is convolutionally low-rank. While impressive, the convolutional low-rankness condition may not be satisfied whenever the series is far from being seasonal, and is in fact brittle to the presence of trends and dynamics. This paper tries to approach the issues by integrating a learnable, orthonormal transformation into CNNM, with the purpose for converting the series of involute structures into regular signals of convolutionally low-rank. We prove that the resultant model, termed Learning-Based CNNM (LbCNNM), strictly succeeds in identifying the future part of a series, as long as the transform of the series is convolutionally low-rank. To learn proper transformations that may meet the required success conditions, we devise an interpretable method based on Principal Component Purist (PCP). Equipped with this learning method and some elaborate data argumentation skills, LbCNNM not only can handle well the major components of time series (including trends, seasonality and dynamics), but also can make use of the forecasts provided by some other forecasting methods; this means LbCNNM can be used as a general tool for model combination. Extensive experiments on 100,452 real-world time series from TSDL and M4 demonstrate the superior performance of LbCNNM.


翻译:最近, ⁇ citet{liu:arxiv:2019}从压缩遥感的角度研究了相当具有挑战性的时间序列预测问题。他们建议了一种不学习的方法,名为“革命核规范最小化 ” ( CNNM ), 并证明CNNM能够从观察到的系列中完全恢复未来的一部分, 但前提是该系列是进化式的低级。 虽然令人印象深刻, 革命性低级状态在系列远远不是季节性的时可能无法满足, 事实上对于趋势和动态的出现来说是困难的。 本文试图通过将可学习的、 或超自然的变异性向转化为CNNMM, 目的是将演化的系列结构转换成正常的低级信号。 我们证明,结果模型,即“学习基础”的CNMNMMM(LCN), 严格来说,只要该系列的变异性能是进化的, 并且能够显示符合所需成功条件的适当变异性, 我们根据主控式的CRM4, 和高级周期的演算法, 也只能提供一种高级的周期性变现方法。

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