In this paper, we focus on the generation of time-series data using neural networks. It is often the case that input time-series data have only one realized (and usually irregularly sampled) path, which makes it difficult to extract time-series characteristics, and its noise structure is more complicated than i.i.d. type. Time series data, especially from hydrology, telecommunications, economics, and finance, exhibit long-term memory also called long-range dependency (LRD). The main purpose of this paper is to artificially generate time series with the help of neural networks, making the LRD of paths into account. We propose fSDE-Net: neural fractional Stochastic Differential Equation Network. It generalizes the neural stochastic differential equation model by using fractional Brownian motion with a Hurst index larger than half, which exhibits the LRD property. We derive the solver of fSDE-Net and theoretically analyze the existence and uniqueness of the solution to fSDE-Net. Our experiments with artificial and real time-series data demonstrate that the fSDE-Net model can replicate distributional properties well.


翻译:在本文中,我们侧重于利用神经网络生成时间序列数据。输入时间序列数据往往只有一个已实现(而且通常不定期抽样)路径,这使得难以提取时间序列特性,而且其噪音结构比i.d.类型更加复杂。时间序列数据,特别是来自水文学、电信、经济和金融的数据,也显示长期记忆,也称为长距离依赖(LRD)。本文的主要目的是在神经网络的帮助下人为生成时间序列,使路径的LRD得到考虑。我们建议 FSDE-Net:神经碎片学微分和微分等等分数网络。它通过使用分数布朗运动的分数分数分等式模型,加上大于一半的粗数指数,显示LRD属性。我们从FSDE-Net和理论上分析FSDE-Net解决方案的存在和独特性。我们用人工和实时序列数据进行的实验表明,FSDE-Net模型可以复制分布特性。

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