20 ноября 2021г. в Институте Региональных проблем автоматизации состоялся научный семинар на тему «ОДНОМЕРНЫЕ СВЕРТОЧНЫЕ НЕЙРОННЫЕ СЕТИ ПРИ АНАЛИЗЕ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ», докладчиком выступил ведущий научный сотрудник института Региональных проблем информатизации, д.т.н. Кобзаренко Дмитрий Николаевич.
На семинаре были рассмотрены возможности повышения точности предсказания источника временного ряда в задаче классификации с помощью нейронных сетей. Исследования проводились в облачном ресурсе Google Colaboratory, нейронные сети реализовывались на языке Python с применением библиотеки Keras. Объектом исследования являлись временные ряды – скорости ветра за временной период 2011-2020гг на основе метеорологических наблюдений станций Ахты, Дербент, Кочубей и Махачкала.
Ранее при использовании в нейронной сети только полносвязных слоев было установлено, что точность классификации метеорологической станции по параметру скорость ветра на тестовом наборе данных не превышает 70%. Различные модификации архитектуры сети и подбор гипперпараметров не давали улучшения в точности прогноза.
Однако, теперь установлено, что с применением в нейронной сети слоев одномерной обработки данных, в частности слоев одномерной свертки Conv1D и макспулинга MaxPooling1D, существенно улучшается точность предсказания на тестовом наборе данных. С помощью подхода функционального программирования и разделения модели на параллельные ветви удалось вплотную приблизиться к точности 80%, что на 10% лучше, чем в сети без применения слоев одномерной обработки данных. Известно, что одномерная свертка часто применяется при анализе текстовой информации, но, как выясняется ее применение для анализа временных рядов дает отличные результаты.
В качестве выводов и предложений Дмитрий Кобзаренко обозначил то, что:
При решении задач, связанных с анализом и прогнозированием временных рядов с использованием нейронных сетей и машинного обучения эффективно строить архитектуру нейронной сети с использованием сверточных слоев.
По итогам научного семинара прошло обсуждение:
В обсуждении доклада приняли участие сотрудники НИИ и приглашенные специалисты: Мустафаев А.Г., Кулибеков Н. А., Савзиханова С.Э, Раджабов К. Я., Сурхаев М.А. Было задано несколько вопросов относительно перспектив разработки нейронной сети для предсказания метеорологических рядов в Дагестане.
