Despite the superiority of convolutional neural networks demonstrated in time series modeling and forecasting, it has not been fully explored on the design of the neural network architecture and the tuning of the hyper-parameters. Inspired by the incremental construction strategy for building a random multilayer perceptron, we propose a novel Error-feedback Stochastic Modeling (ESM) strategy to construct a random Convolutional Neural Network (ESM-CNN) for time series forecasting task, which builds the network architecture adaptively. The ESM strategy suggests that random filters and neurons of the error-feedback fully connected layer are incrementally added to steadily compensate the prediction error during the construction process, and then a filter selection strategy is introduced to enable ESM-CNN to extract the different size of temporal features, providing helpful information at each iterative process for the prediction. The performance of ESM-CNN is justified on its prediction accuracy of one-step-ahead and multi-step-ahead forecasting tasks respectively. Comprehensive experiments on both the synthetic and real-world datasets show that the proposed ESM-CNN not only outperforms the state-of-art random neural networks, but also exhibits stronger predictive power and less computing overhead in comparison to trained state-of-art deep neural network models.


翻译:尽管在时间序列模型和预测中展示了进化神经网络的优越性,但在神经网络结构的设计以及超参数的调整方面,尚未充分探索进化神经网络的优势。在随机多层感应器建设的递增建设战略的启发下,我们提出了一个新型的错误回击神经网络模型(ESM)战略,以构建随机进化神经网络(ESM-CNN)的时间序列预测任务,以适应性地构建网络结构。无害环境管理战略表明,错误反馈层的随机过滤器和神经元的完全连接层正在逐步增加,以稳步补偿建设过程中的深层预测错误。随后,引入了一个过滤选择战略,使ESM-CNN能够提取不同时间特征的大小,为预测提供每个迭接过程的有用信息。ERM-CN的运行理由在于它预测单步和多级预告任务的准确性。关于合成和现实世界数据集的全面实验表明,拟议的ESCNN不仅超越了在建设过程中的深度预测错误错误错误错误,而且还超越了经过更强的神经网络的预测模型。

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