Statistical methods such as the Box-Jenkins method for time series forecasting have been prominent since their development in 1970. Many researchers rely on such models as they can be efficiently estimated and also provide interpretability. However, advances in machine learning research indicate that neural networks can be powerful data modeling techniques, as they can give higher accuracy for a plethora of learning problems and datasets. In the past, they have been tried on time series forecasting as well, but their overall results have not been significantly better than the statistical models especially for intermediate length times series data. Their modeling capacities are limited in cases where enough data may not be available to estimate the large number of parameters that these non-linear models require. This paper presents an easy to implement data augmentation method to significantly improve the performance of such networks. Our method, Augmented-Neural-Network, which involves using forecasts from statistical models, can help unlock the power of neural networks on intermediate length time series and produces competitive results. It shows that data augmentation, when paired Automated Machine Learning techniques such as Neural Architecture Search, can help to find the best neural architecture for a given time series. Using the combination of these, demonstrates significant enhancement for two configurations of our technique for COVID-19 dataset, improving forecasting accuracy by 19.90% and 11.43%, respectively, over the neural networks that do not use augmented data.


翻译:自1970年开发以来,诸如时间序列预测的箱-詹金斯方法等统计方法一直十分突出。许多研究人员依赖这些模型,因为它们可以高效地估计,并且提供可解释性。然而,机器学习研究的进展表明,神经网络可以成为强大的数据模型技术,因为它们可以使大量学习问题和数据集具有更高的准确性。过去,它们也是在时间序列预测方面尝试过的,但它们的总体结果并没有比统计模型(特别是中长时间序列数据)好得多。在没有足够的数据来估计这些非线性模型所需要的大量参数的情况下,它们的建模能力是有限的。本文为大大改进这些网络的性能提供了一个容易执行数据增强方法。我们的方法,即增强神经网络的精确度,它涉及使用统计模型的预测,有助于释放中长时间序列的神经网络的力量,并产生竞争性的结果。它表明,在配对的自动机器学习技术(如神经结构搜索)中,它们的建模能力有限,在无法为特定时间序列找到最佳的神经结构结构。本文件为大大改进数据结构的方法提供了一种增强的方法,通过这些增强的数据组合来提高11-19的精确性数据结构。

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