Partial observations of continuous time-series dynamics at arbitrary time stamps exist in many disciplines. Fitting this type of data using statistical models with continuous dynamics is not only promising at an intuitive level but also has practical benefits, including the ability to generate continuous trajectories and to perform inference on previously unseen time stamps. Despite exciting progress in this area, the existing models still face challenges in terms of their representational power and the quality of their variational approximations. We tackle these challenges with continuous latent process flows (CLPF), a principled architecture decoding continuous latent processes into continuous observable processes using a time-dependent normalizing flow driven by a stochastic differential equation. To optimize our model using maximum likelihood, we propose a novel piecewise construction of a variational posterior process and derive the corresponding variational lower bound using trajectory re-weighting. Our ablation studies demonstrate the effectiveness of our contributions in various inference tasks on irregular time grids. Comparisons to state-of-the-art baselines show our model's favourable performance on both synthetic and real-world time-series data.


翻译:许多学科都存在任意时间邮票连续时间序列动态的部分观测。使用连续动态统计模型来匹配这类数据不仅在直觉层面很有希望,而且具有实际效益,包括能够产生连续的轨迹和对以前不见的时间邮票进行推断。尽管在这一领域取得了令人振奋的进展,但现有模型在代表性和变异近似质量方面仍然面临挑战。我们以连续的潜在流程流量(CLPF)来应对这些挑战,这是一个原则性架构,将连续的潜在进程解码成连续的可观测进程,利用由随机差异方程式驱动的基于时间的正常流动。为了利用最大可能性优化我们的模型,我们提议以新颖的方式构建一个变异后视进程,并利用轨迹重新加权得出相应的变异性较低约束。我们的反动研究显示,我们在不规则时间网的各种推断任务中的贡献是有效的。与最新基线的比较表明,我们的模型在合成和现实世界时间序列数据上都表现良好。

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