The significant increase in world population and urbanisation has brought several important challenges, in particular regarding the sustainability, maintenance and planning of urban mobility. At the same time, the exponential increase of computing capability and of available sensor and location data have offered the potential for innovative solutions to these challenges. In this work, we focus on the challenge of traffic forecasting and review the recent development and application of graph neural networks (GNN) to this problem. GNNs are a class of deep learning methods that directly process the input as graph data. This leverages more directly the spatial dependencies of traffic data and makes use of the advantages of deep learning producing state-of-the-art results. We introduce and review the emerging topic of GNNs, including their most common variants, with a focus on its application to traffic forecasting. We address the different ways of modelling traffic forecasting as a (temporal) graph, the different approaches developed so far to combine the graph and temporal learning components, as well as current limitations and research opportunities.


翻译:世界人口和城市化的大幅增长带来了若干重大挑战,特别是在城市流动性的可持续性、维持和规划方面。与此同时,计算能力以及现有传感器和定位数据的指数增长为应对这些挑战提供了创新解决办法的潜力。在这项工作中,我们侧重于交通预测的挑战,并审查最近对该问题的图形神经网络(GNN)的开发和应用。GNN是一系列深层次的学习方法,直接将输入作为图表数据进行处理。这更直接地利用了交通数据的空间依赖性,并利用了产生最新结果的深层次学习的优势。我们介绍并审查了新兴的GNNs专题,包括其最常用的变体,重点是其对交通预测的应用。我们用不同的方式将交通预测建模作为(时)图表,以及迄今为止为将图表和时间学习部分结合起来而开发的不同方法,以及目前的局限性和研究机会。

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