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Deep Learning Framework for Predicting Essential Proteins with Temporal Convolutional Networks
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作者 LU Pengli YANG Peishi LIAO Yonggang 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 2025年第3期510-520,共11页
Essential proteins are an indispensable part of cells and play an extremely significant role in genetic disease diagnosis and drug development.Therefore,the prediction of essential proteins has received extensive atte... Essential proteins are an indispensable part of cells and play an extremely significant role in genetic disease diagnosis and drug development.Therefore,the prediction of essential proteins has received extensive attention from researchers.Many centrality methods and machine learning algorithms have been proposed to predict essential proteins.Nevertheless,the topological characteristics learned by the centrality method are not comprehensive enough,resulting in low accuracy.In addition,machine learning algorithms need sufficient prior knowledge to select features,and the ability to solve imbalanced classification problems needs to be further strengthened.These two factors greatly affect the performance of predicting essential proteins.In this paper,we propose a deep learning framework based on temporal convolutional networks to predict essential proteins by integrating gene expression data and protein-protein interaction(PPI)network.We make use of the method of network embedding to automatically learn more abundant features of proteins in the PPI network.For gene expression data,we treat it as sequence data,and use temporal convolutional networks to extract sequence features.Finally,the two types of features are integrated and put into the multi-layer neural network to complete the final classification task.The performance of our method is evaluated by comparing with seven centrality methods,six machine learning algorithms,and two deep learning models.The results of the experiment show that our method is more effective than the comparison methods for predicting essential proteins. 展开更多
关键词 temporal convolutional networks node2vec protein-protein interaction(PPI)network essential proteins gene expression data
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Occluded Gait Emotion Recognition Based on Multi-Scale Suppression Graph Convolutional Network
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作者 Yuxiang Zou Ning He +2 位作者 Jiwu Sun Xunrui Huang Wenhua Wang 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2025年第1期1255-1276,共22页
In recent years,gait-based emotion recognition has been widely applied in the field of computer vision.However,existing gait emotion recognition methods typically rely on complete human skeleton data,and their accurac... In recent years,gait-based emotion recognition has been widely applied in the field of computer vision.However,existing gait emotion recognition methods typically rely on complete human skeleton data,and their accuracy significantly declines when the data is occluded.To enhance the accuracy of gait emotion recognition under occlusion,this paper proposes a Multi-scale Suppression Graph ConvolutionalNetwork(MS-GCN).TheMS-GCN consists of three main components:Joint Interpolation Module(JI Moudle),Multi-scale Temporal Convolution Network(MS-TCN),and Suppression Graph Convolutional Network(SGCN).The JI Module completes the spatially occluded skeletal joints using the(K-Nearest Neighbors)KNN interpolation method.The MS-TCN employs convolutional kernels of various sizes to comprehensively capture the emotional information embedded in the gait,compensating for the temporal occlusion of gait information.The SGCN extracts more non-prominent human gait features by suppressing the extraction of key body part features,thereby reducing the negative impact of occlusion on emotion recognition results.The proposed method is evaluated on two comprehensive datasets:Emotion-Gait,containing 4227 real gaits from sources like BML,ICT-Pollick,and ELMD,and 1000 synthetic gaits generated using STEP-Gen technology,and ELMB,consisting of 3924 gaits,with 1835 labeled with emotions such as“Happy,”“Sad,”“Angry,”and“Neutral.”On the standard datasets Emotion-Gait and ELMB,the proposed method achieved accuracies of 0.900 and 0.896,respectively,attaining performance comparable to other state-ofthe-artmethods.Furthermore,on occlusion datasets,the proposedmethod significantly mitigates the performance degradation caused by occlusion compared to other methods,the accuracy is significantly higher than that of other methods. 展开更多
关键词 KNN interpolation multi-scale temporal convolution suppression graph convolutional network gait emotion recognition human skeleton
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TSCND:Temporal Subsequence-Based Convolutional Network with Difference for Time Series Forecasting
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作者 Haoran Huang Weiting Chen Zheming Fan 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2024年第3期3665-3681,共17页
Time series forecasting plays an important role in various fields, such as energy, finance, transport, and weather. Temporal convolutional networks (TCNs) based on dilated causal convolution have been widely used in t... Time series forecasting plays an important role in various fields, such as energy, finance, transport, and weather. Temporal convolutional networks (TCNs) based on dilated causal convolution have been widely used in time series forecasting. However, two problems weaken the performance of TCNs. One is that in dilated casual convolution, causal convolution leads to the receptive fields of outputs being concentrated in the earlier part of the input sequence, whereas the recent input information will be severely lost. The other is that the distribution shift problem in time series has not been adequately solved. To address the first problem, we propose a subsequence-based dilated convolution method (SDC). By using multiple convolutional filters to convolve elements of neighboring subsequences, the method extracts temporal features from a growing receptive field via a growing subsequence rather than a single element. Ultimately, the receptive field of each output element can cover the whole input sequence. To address the second problem, we propose a difference and compensation method (DCM). The method reduces the discrepancies between and within the input sequences by difference operations and then compensates the outputs for the information lost due to difference operations. Based on SDC and DCM, we further construct a temporal subsequence-based convolutional network with difference (TSCND) for time series forecasting. The experimental results show that TSCND can reduce prediction mean squared error by 7.3% and save runtime, compared with state-of-the-art models and vanilla TCN. 展开更多
关键词 DIFFERENCE data prediction time series temporal convolutional network dilated convolution
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Aeroengine thrust estimation and embedded verification based on improved temporal convolutional network
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作者 Wanzhi MENG Zhuorui PAN +2 位作者 Sixin WEN Pan QIN Ximing SUN 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期106-117,共12页
Thrust estimation is a significant part of aeroengine thrust control systems.The traditional estimation methods are either low in accuracy or large in computation.To further improve the estimation effect,a thrust esti... Thrust estimation is a significant part of aeroengine thrust control systems.The traditional estimation methods are either low in accuracy or large in computation.To further improve the estimation effect,a thrust estimator based on Multi-layer Residual Temporal Convolutional Network(M-RTCN)is proposed.To solve the problem of dead Rectified Linear Unit(ReLU),the proposed method uses the Gaussian Error Linear Unit(GELU)activation function instead of ReLU in residual block.Then the overall architecture of the multi-layer convolutional network is adjusted by using residual connections,so that the network thrust estimation effect and memory consumption are further improved.Moreover,the comparison with seven other methods shows that the proposed method has the advantages of higher estimation accuracy and faster convergence speed.Furthermore,six neural network models are deployed in the embedded controller of the micro-turbojet engine.The Hardware-in-the-Loop(HIL)testing results demonstrate the superiority of M-RTCN in terms of estimation accuracy,memory occupation and running time.Finally,an ignition verification is conducted to confirm the expected thrust estimation and real-time performance. 展开更多
关键词 Thrust estimation temporal convolutional network Embedded deployment Hardware-in-the-loop testing Ignition verification
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Local-global dynamic correlations based spatial-temporal convolutional network for traffic flow forecasting
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作者 ZHANG Hong GONG Lei +2 位作者 ZHAO Tianxin ZHANG Xijun WANG Hongyan 《High Technology Letters》 EI CAS 2024年第4期370-379,共10页
Traffic flow forecasting plays a crucial role and is the key technology to realize dynamic traffic guidance and active traffic control in intelligent traffic systems(ITS).Aiming at the complex local and global spatial... Traffic flow forecasting plays a crucial role and is the key technology to realize dynamic traffic guidance and active traffic control in intelligent traffic systems(ITS).Aiming at the complex local and global spatial-temporal dynamic characteristics of traffic flow,this paper proposes a new traffic flow forecasting model spatial-temporal attention graph neural network(STA-GNN)by combining at-tention mechanism(AM)and spatial-temporal convolutional network.The model learns the hidden dynamic local spatial correlations of the traffic network by combining the dynamic adjacency matrix constructed by the graph learning layer with the graph convolutional network(GCN).The local tem-poral correlations of traffic flow at different scales are extracted by stacking multiple convolutional kernels in temporal convolutional network(TCN).And the global spatial-temporal dependencies of long-time sequences of traffic flow are captured by the spatial-temporal attention mechanism(STAtt),which enhances the global spatial-temporal modeling and the representational ability of model.The experimental results on two datasets,METR-LA and PEMS-BAY,show the proposed STA-GNN model outperforms the common baseline models in forecasting accuracy. 展开更多
关键词 traffic flow forecasting graph convolutional network(GCN) temporal convolu-tional network(tcn) attention mechanism(AM)
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融合残差与VMD-TCN-BiLSTM混合网络的鄱阳湖总氮预测 被引量:1
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作者 黄学平 辛攀 +3 位作者 吴永明 吴留兴 邓觅 姚忠 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第3期59-67,75,共10页
对湖泊水质进行准确、高效的预测,对于保护水资源、维护生态平衡以及促进经济发展等方面都具有重要意义。为此提出了一种基于模态分解、多维特征选择、时间卷积网络(TCN)、自注意力机制、双向长短期神经网络(BiLSTM)和双向门控循环单元(... 对湖泊水质进行准确、高效的预测,对于保护水资源、维护生态平衡以及促进经济发展等方面都具有重要意义。为此提出了一种基于模态分解、多维特征选择、时间卷积网络(TCN)、自注意力机制、双向长短期神经网络(BiLSTM)和双向门控循环单元(BiGRU)的湖泊总氮(TN)组合预测模型。首先,采用变分模态分解将TN原始序列分解成不同频率的本征模态函数(IMF),以降低原始序列的复杂度和非平稳性;随后,通过随机森林算法为每个IMF选择相关性强的特征,将筛选出的特征矩阵输入到添加自注意力机制的TCN-BiLSTM混合网络中进行建模,充分提取数据中隐藏的关键时序信息;最后,为进一步提升模型预测精度,采用BiGRU网络学习残差序列的细节特征,将残差与模型预测结果融合得到最终的预测值。以鄱阳湖都昌监测站的水质数据为例进行试验分析,结果表明本文模型相比于其他模型对TN浓度预测效果提升明显,其平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(R^(2))分别为0.03 mg/L、0.049 mg/L、0.992。 展开更多
关键词 水质预测 总氮 变分模态分解 时间卷积网络 集成预测
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基于CEEMDAN与TCN-Attention的陆态网络GNSS高程时间序列多尺度预测 被引量:1
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作者 罗亦泳 占奥文 冯小欢 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第8期781-790,共10页
提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和时间卷积网络-注意力机制(temporal convolutional network-attention mechanism,TCN-Attention)算法的... 提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和时间卷积网络-注意力机制(temporal convolutional network-attention mechanism,TCN-Attention)算法的多尺度预测模型(简称C-TCN-A),该模型可有效应用于GNSS高程时间序列缺失数据的插补和未来趋势的预测。该模型利用CEEMDAN对时间序列进行多尺度分解,然后基于TCN-Attention对不同尺度分量进行预测和重构得到预测结果。为验证模型的性能,选取12个观测站进行1 d与5 d预测,并与其他多种模型进行对比。结果表明,在1 d预测中,C-TCN-A的RMSE和MAE分别降低35%~40%和36%~41%,相关系数R提高25%~29%;在5 d预测中,C-TCN-A的RMSE和MAE分别降低20%~26%和20%~28%,相关系数R提高26%~33%。为验证模型的普适性,利用C-TCN-A对陆态网络99个观测站进行1 d与5 d预测。结果表明,RMSE和MAE指标总体上结果较好,误差分布集中,大多数误差小于4 mm;预测精度存在一定的空间分布差异,西北地区效果最佳。 展开更多
关键词 GNSS高程时间序列 陆态网络 改进经验模态分解 时间卷积网络
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基于VMD-CNN-BiTCN滚动轴承故障诊断 被引量:3
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作者 徐志祥 玄永伟 +1 位作者 王洪洋 王壬杰 《微特电机》 2025年第2期68-73,共6页
针对滚动轴承故障诊断中,传统卷积神经网络(CNN)特征提取感受野受限、无法有效提取数据时序特征的问题,提出了一种CNN结合双向时间卷积网络(BiTCN)的模型,该模型能够扩展感受野并有效捕获数据的时序特征。将原始振动信号通过变分模态(V... 针对滚动轴承故障诊断中,传统卷积神经网络(CNN)特征提取感受野受限、无法有效提取数据时序特征的问题,提出了一种CNN结合双向时间卷积网络(BiTCN)的模型,该模型能够扩展感受野并有效捕获数据的时序特征。将原始振动信号通过变分模态(VMD)分解为K个本征模函数(IMF);将分解后的信号输入到CNN层中进行特征提取和信号压缩;将该信号送入BiTCN中,提取正反两个方向的时序特征,使用膨胀卷积最大化感受野;通过池化层和全连接层实现滚动轴承故障诊断。实验结果显示,该模型在特征提取能力和时序特征感知具有显著优势,能够在多个数据集中表现出良好的故障诊断性能和泛化能力。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 卷积神经网络 双向时间卷积网络 变分模态分解
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基于Transformer-TCN-GRU的场面滑行轨迹预测模型
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作者 王兴隆 李国祥 +3 位作者 张钊 叶可 苏婷 葛京 《交通信息与安全》 北大核心 2025年第2期44-53,64,共11页
对于航空器滑行轨迹预测,现有方法在实时推算中等时间尺度内的未来位置精度较低,为进一步提高中等时间尺度内轨迹预测的精度,并保证实时预测的高效性,将Transformer网络、交叉注意力机制、时间卷积网络(temporal convolutional network,... 对于航空器滑行轨迹预测,现有方法在实时推算中等时间尺度内的未来位置精度较低,为进一步提高中等时间尺度内轨迹预测的精度,并保证实时预测的高效性,将Transformer网络、交叉注意力机制、时间卷积网络(temporal convolutional network,TCN)与门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)相结合,构建1种输出多条候选轨迹的地面滑行轨迹预测模型。引入Transformer编码器捕捉航空器历史轨迹数据中的时间依赖性和运动状态,获取轨迹特征序列的全局特征表示;结合机场矢量地图和管制系统给出的滑行路径指令计算航空器在未来计划的滑行路径坐标序列,使用交叉注意力机制,以轨迹序列的全局特征作为查询,关注路径坐标序列中对未来滑行影响最大的位置,将融合路径特征后的轨迹全局特征映射为多种模态,对应每条候选轨迹的特征;TCN-GRU轨迹解码器对每种模态的轨迹特征进行解码,捕捉轨迹序列中的长期时间依赖,输出多条预测轨迹及其概率。以国内某大型机场航空器真实滑行轨迹进行验证,未来8 s的位置轨迹预测最小平均位移误差(minimum average displacement error,minADE)为1.932 m,最小最终位移误差(minimum final displacement error,minFDE)为1.811 m,相较于单一的GRU、TCN模型,minADE降低14.10%、16.62%,minFDE降低30.88%、34.72%,测试样本平均耗时17.70 ms,可以准确、快速预测滑行轨迹,有利于保障飞行区的安全运行。 展开更多
关键词 滑行轨迹 轨迹预测 Transformer模型 时间卷积网络 门控循环单元
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基于非负矩阵分解的EEG-TCNet运动想象分类
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作者 张学军 石宝明 《数据采集与处理》 北大核心 2025年第5期1361-1370,共10页
针对深度学习进行脑电信号(Electroencephalogram,EEG)的运动想象分类时,未利用通道特征研究通道之间相关性,以及没有充分发掘频率、时间和空间信息等问题,提出了一种基于非负矩阵分解(Nonnegative matrix factorization,NMF)的时间卷... 针对深度学习进行脑电信号(Electroencephalogram,EEG)的运动想象分类时,未利用通道特征研究通道之间相关性,以及没有充分发掘频率、时间和空间信息等问题,提出了一种基于非负矩阵分解(Nonnegative matrix factorization,NMF)的时间卷积网络(Temporal convolutional network,TCN)与紧凑型卷积神经网络EEGNet相结合的分类方法,记为NTEEGNet,以相对少量的参数来提高运动想象分类的性能。模型的NMF能更好地提取通道特征,且充分地利用了频率、时间和空间等信息;同时,在TCN的作用下,网络的感受野呈指数级增加,从而能在较少的参数下具有更强的特征提取能力。在BCI Competition Ⅳ 2a数据集上的实验结果表明,NTEEGNet的分类准确率达到83.99%,在EEG-TCNet的基础上提升了6.64%。 展开更多
关键词 运动想象 深度学习 卷积神经网络 非负矩阵分解 时间卷积网络
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基于AF-BiTCN的弹道中段目标HRRP识别
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作者 王晓丹 王鹏 +2 位作者 宋亚飞 向前 李京泰 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第2期349-359,共11页
针对弹道中段目标高分辨距离像(HRRP)的时序特征提取和识别问题,为充分利用弹道中段目标HRRP的双向时序信息,进一步提高识别性能,提出一种基于加性融合双向时间卷积神经网络(AF-BiTCN)的识别方法。对HRRP数据采用双向时序滑窗法处理为... 针对弹道中段目标高分辨距离像(HRRP)的时序特征提取和识别问题,为充分利用弹道中段目标HRRP的双向时序信息,进一步提高识别性能,提出一种基于加性融合双向时间卷积神经网络(AF-BiTCN)的识别方法。对HRRP数据采用双向时序滑窗法处理为双向序列;构建BiTCN逐层提取HRRP的双向深层时序特征,并将双向时序特征采用加性策略融合;利用更加稳健的融合特征实现对弹道中段目标的识别,并使用Adam算法优化AF-BiTCN的收敛速度和稳定性。实验结果表明:所提的基于AF-BiTCN的弹道中段目标HRRP识别方法较堆叠选择长短期记忆网络(SLSTM)、堆叠门控循环单元(SGRU)等6种时序方法具有更高的准确率和更快的识别速度,在测试集上达到了96.60%的准确率,并且在噪声数据集上表现出更好的鲁棒性。 展开更多
关键词 双向时间卷积神经网络 弹道目标识别 特征融合 高分辨距离像 滑窗算法
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PAM结合TCN优化Transformer的光伏功率预测研究
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作者 张红 李峰 +2 位作者 马彦宏 姬文宣 郑启鹏 《计算机工程》 北大核心 2025年第10期140-149,共10页
准确的光伏功率预测对于提高电网稳定性和用电效率至关重要。针对现有研究难以同时考虑光伏功率长期依赖性和短期变化模式的缺陷,提出一种金字塔注意力模块(PAM)结合时间卷积网络(TCN)优化Transformer的光伏功率预测方法Solarformer。... 准确的光伏功率预测对于提高电网稳定性和用电效率至关重要。针对现有研究难以同时考虑光伏功率长期依赖性和短期变化模式的缺陷,提出一种金字塔注意力模块(PAM)结合时间卷积网络(TCN)优化Transformer的光伏功率预测方法Solarformer。基于多种特征选择机制筛选输入特征,增强对光伏数据特征的表征能力;利用粗粒度构造模块和PAM优化Transformer编码器,在多尺度上捕获光伏功率的长期时间依赖特征;利用光伏功率日出日落效应约束机制和TCN优化Transformer解码器,增强光伏功率的短期变化特征,以更好地捕捉其短期变化模式。在澳大利亚Sanyo数据集上进行实验,结果表明,Solarformer能够有效提高光伏功率的预测精度,相比DLinear模型,其均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和对称平均绝对百分比误差(SMAPE)分别降低了约7.45%、6.99%和14.10%。 展开更多
关键词 光伏功率预测 Transformer模型 金字塔注意力模块 约束机制 时间卷积网络
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改进黏菌算法优化TCN−LSTM−MHSA的巷道锚杆(索)应力预测模型
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作者 齐俊艳 车玉浩 +1 位作者 王磊 袁瑞甫 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期129-139,共11页
锚杆(索)应力的变化过程呈现明显的短期突变与长期时序依赖特征,而传统单一预测模型对长期趋势建模能力有限且对局部突变敏感性不足,往往难以全面捕捉上述复杂特征。针对该问题,提出一种基于改进黏菌算法(ISMA)优化时间卷积网络(TCN)−... 锚杆(索)应力的变化过程呈现明显的短期突变与长期时序依赖特征,而传统单一预测模型对长期趋势建模能力有限且对局部突变敏感性不足,往往难以全面捕捉上述复杂特征。针对该问题,提出一种基于改进黏菌算法(ISMA)优化时间卷积网络(TCN)−长短期记忆网络(LSTM)−多头自注意力机制(MHSA)的锚杆(索)应力预测模型。在煤矿巷道锚杆(索)应力预测问题中,模型训练过程通常涉及超参数调整、学习率选择等复杂优化任务,为提升模型的训练效率与预测精度,提出ISMA,引入邻域搜索与动态步长因子增强局部搜索能力,融合人工蜂群搜索机制提升全局搜索效率,有效增强模型跳出局部最优解的能力。TCN−LSTM−MHSA模型采用TCN提取局部时序特征,利用LSTM学习数据的长期依赖关系,通过MHSA强化对全局时序依赖的建模,从而提高模型对锚杆(索)应力的预测能力。在TCN−LSTM−MHSA模型的训练中利用ISMA对学习率进行迭代寻优,以提高模型的预测精度和速度。实验结果表明:①与黏菌算法(SMA)、遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)、麻雀搜索算法(SSA)相比,ISMA优化策略在多个基准函数测试中表现出更优的收敛速度与寻优能力。②在应力预测实验中,通过消融实验验证了TCN,LSTM,MHSA模块的必要性。③ISMA优化TCN−LSTM−MHSA模型在MAE,RMSE及R 2等指标上均优于BP,GRU等主流预测模型,具有更高的预测精度和稳定性。 展开更多
关键词 锚杆(索)支护 锚杆(索)应力预测 黏菌算法 时间卷积网络 长短期记忆网络 多头自注意力机制
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基于CEEMDAN-SA-TCN的原油期货价格预测
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作者 潘少伟 杨帆 赵超越 《天然气与石油》 2025年第3期147-154,共8页
原油期货价格预测对原油开采规划具有重大意义,准确的原油期货价格预测可以实现资源的优化配置和风险的适当规避。在时间卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)的基础上,利用自适应噪声的完备集合经验模态分解(Complete Ensembl... 原油期货价格预测对原油开采规划具有重大意义,准确的原油期货价格预测可以实现资源的优化配置和风险的适当规避。在时间卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)的基础上,利用自适应噪声的完备集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)进行原油期货价格数据的特征分解,采用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)对特征分解后的数据进行降维处理,引入自注意力机制(Self-attention,SA)对降维后的数据特征进行注意力分配。结合CEEMDAN、PCA和SA的TCN简记为CEEMDAN-SA-TCN。基于美国西德克萨斯中质原油(West Texas Intermediate,WTI)原油期货价格数据集,利用CEEMDAN-SA-TCN构建原油期货价格预测模型并进行测试。测试结果表明,与线性回归(Linear Regression,LR)、支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)、反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)、Transformer、Informer、TCN、SA-TCN和CEEMDAN-TCN相比,CEEMDAN-SA-TCN对原油期货价格预测具有更高的准确率,产生的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)的平均值分别为1.642、2.098和1.670。CEEMDAN-SA-TCN可应用于原油期货价格预测中,为原油期货市场的分析与决策提供有力支持。 展开更多
关键词 原油期货价格 时间卷积网络 经验模态分解 自注意力机制
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基于BWO优化VMD和TCN-BiGRU的短期风电功率预测
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作者 逯静 张燕茹 王瑞 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期31-41,共11页
针对风力发电过程中出现的不平稳、波动性大等特点,为了更好地提高风力发电的预测精度,提出一种基于白鲸优化算法(BWO)的变分模态分解(VMD)和时序卷积网络(TCN)-双向门控循环单元(BiGRU)联合构建的短期风力发电功率预测模型。首先,由于... 针对风力发电过程中出现的不平稳、波动性大等特点,为了更好地提高风力发电的预测精度,提出一种基于白鲸优化算法(BWO)的变分模态分解(VMD)和时序卷积网络(TCN)-双向门控循环单元(BiGRU)联合构建的短期风力发电功率预测模型。首先,由于风电功率受多方面气象因素的共同影响,采用随机森林(RF)方法来确定气象因素特征的重要性,对特征进行排序并提取出最优的特征。其次,利用VMD将原始功率数据由不平稳序列分解成较平稳的子序列,为解决VMD的两个参数即模态数和惩罚因子难以人工确定的问题,使用BWO对VMD的参数进行寻优,利用优化后的VMD对非平稳电力信号进行有效分解。然后,将分解后的各平稳子序列加上提取出的最优特征进行TCN-BiGRU组合模型预测。最后,将各子序列的预测值进行叠加得到最终的结果。以中国的某风电场的实际数据为例,通过多种单一模型与组合模型对所提出的预测模型进行了仿真对比。仿真结果表明,所提出的基于BWO优化VMD和TCN-BiGRU联合预测方法具有较高的预测精度,其均方根误差、平均绝对误差及平均百分比误差的指标精度均比其他模型有所提高。本文方法在风电功率预测中具有显著优势。 展开更多
关键词 短期风功率预测 变分模态分解 随机森林 时序卷积网络 双向门控循环单元 白鲸优化算法
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基于融合聚类和BKA-VMD-TCN-BiLSTM的短期光伏功率预测
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作者 王瑞 李哲 逯静 《电子科技大学学报》 北大核心 2025年第4期592-603,共12页
针对光伏系统功率输出因天气条件波动大且随机性强的特点,提出了一种基于融合聚类的短期光伏功率组合预测模型。首先通过改进的Kmeans聚类算法(GMKmeans)将原始光伏数据集分为晴天、阴天和雨天3种天气模式。在此基础上,为解决变分模态分... 针对光伏系统功率输出因天气条件波动大且随机性强的特点,提出了一种基于融合聚类的短期光伏功率组合预测模型。首先通过改进的Kmeans聚类算法(GMKmeans)将原始光伏数据集分为晴天、阴天和雨天3种天气模式。在此基础上,为解决变分模态分解(VMD)分解数量和惩罚因子难以人工确定的问题,引入黑翅鸢优化算法(BKA)实现VMD参数的自适应优化。随后利用优化后的VMD将光伏功率时间序列数据分解成多个本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF),确保模型能够更深入地理解和模拟光伏功率随时间演变的复杂模式。最后,针对各IMF分量分别构建时序卷积网络(TCN)-双向长短期记忆网络(BiLSTM)组合预测模型,并将预测结果叠加重构,实现对整体光伏功率输出的高精度预测。实验结果表明,该预测模型提升了光伏功率预测的准确性和有效性。 展开更多
关键词 短期光伏功率预测 变分模态分解 黑翅鸢优化算法 时序卷积网络 双向长短期记忆网络
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一种基于Attention-TCN-GRU的船舶轨迹预测模型
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作者 郑元洲 黄海超 +3 位作者 钱龙 曹婧欣 侯文波 李鑫 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2025年第2期439-447,共9页
本文提出了一种串行Attention-TCN-GRU的轨迹预测模型.通过数据清洗和异常值处理等过程筛选出有效AIS数据,并采用三次样条插值算法补全船舶轨迹缺失值,有效提高数据的可用性.该模型将时间卷积神经网络(TCN)强大的时序数据特征提取能力... 本文提出了一种串行Attention-TCN-GRU的轨迹预测模型.通过数据清洗和异常值处理等过程筛选出有效AIS数据,并采用三次样条插值算法补全船舶轨迹缺失值,有效提高数据的可用性.该模型将时间卷积神经网络(TCN)强大的时序数据特征提取能力与门控循环网络(GRU)相结合,通过串行结构设计,有效提高了船舶航行信息的处理能力.同时针对内河船舶在桥区水域及大角度弯曲航道的航行特点,将注意力机制引入预测模型,实现了较高精确度的航迹数据特征提取和趋势预测.本文开展了基于AIS数据的多工况轨迹预测实验,结果表明:Attention-TCN-GRU对内河复杂水域船舶航迹预测精确度明显优于传统神经网络. 展开更多
关键词 船舶轨迹预测 AIS数据 时间卷积神经网络 注意力机制 Attention-tcn-GRU
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基于LERT和BiTCN的金融领域命名实体识别
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作者 陈雪松 王璐瑶 王浩畅 《计算机技术与发展》 2025年第3期125-132,共8页
针对传统的命名实体识别方法难以解决金融文本中一词多义且文本的语义特征提取不够充分的问题,提出了一种基于LERT-BiTCN-CRF的金融领域命名实体识别模型。首先,使用LERT模型对输入的金融文本进行预训练以生成相对应字符向量;然后,通过... 针对传统的命名实体识别方法难以解决金融文本中一词多义且文本的语义特征提取不够充分的问题,提出了一种基于LERT-BiTCN-CRF的金融领域命名实体识别模型。首先,使用LERT模型对输入的金融文本进行预训练以生成相对应字符向量;然后,通过在TCN内部增加反向卷积层将其改进为BiTCN,采用BiTCN对字符向量进行编码以提取字符向量的全局语义特征;最后,通过CRF进行解码以得到最佳的预测标签序列。在公开数据集ChFinAnn和自制数据集FinanceNER两个金融领域数据集上进行对比实验,该模型在两个数据集上的F1值分别达到了84.16%和92.17%。相较于其它模型,该模型在金融领域的命名实体识别任务中效果更好,表明该模型具有一定的有效性。同时又在公开的Resume数据集上进行对比实验,该模型F1值相较于基线模型BiGRU-CRF提升2.31%,表明该模型具有一定的泛化性。 展开更多
关键词 LERT模型 金融领域 命名实体识别 双向时间卷积网络 条件随机场
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基于多头注意力机制的TCN-BiGRU密度测井曲线重构方法 被引量:2
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作者 王欢欢 赵彬 +3 位作者 刘建新 陶良清 高楚桥 廖文龙 《地球物理学进展》 北大核心 2025年第2期592-604,共13页
在测井过程中,受仪器故障、井壁坍塌等因素的影响,部分井段密度曲线常常出现失真或缺失,导致储层评价存在误差.为了提高储层评价的准确性,重构密度曲线显得尤为重要.鉴于传统的机器学习曲线重构方法难以满足精度要求,本文提出了一种融... 在测井过程中,受仪器故障、井壁坍塌等因素的影响,部分井段密度曲线常常出现失真或缺失,导致储层评价存在误差.为了提高储层评价的准确性,重构密度曲线显得尤为重要.鉴于传统的机器学习曲线重构方法难以满足精度要求,本文提出了一种融合时间卷积网络(TCN)、双向门控循环单元(BiGRU)和多头注意力机制(MHA)的密度曲线重构方法.该方法通过TCN的卷积特性捕捉测井数据的长期依赖关系,同时引入多头注意力机制增强BiGRU对重要特征的选择能力,实现精准的密度曲线重构.将该方法应用于研究区实测数据进行重构实验,首先验证了加入地层岩性指标对模型重构能力的影响,然后对比分析了本文网络与Gardner公式、多元拟合、门控循环单元、双向门控循环单元的重构结果,最后通过岩心标定验证本文网络的泛化性.结果表明,本文提出的密度曲线重构方法具有更高的精度,并表现出良好的泛化性. 展开更多
关键词 密度测井曲线重构 多头注意力机制 时间卷积网络 双向门控循环单元 物理约束
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基于TCN与轻量Autoformer的电力负荷预测
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作者 李明 石超山 +2 位作者 文贵豪 罗勇航 谭云飞 《计算机与现代化》 2025年第4期6-11,共6页
电力负荷预测的精度对节能减排至关重要,更高的精度可以使电力公司做出更合理的规划,提高经济效益。虽然基于Transformer架构改进的Autoformer已经在序列预测任务中取得了不错的结果,但在提取时序特征时没有充分考虑到时间的因果关系,... 电力负荷预测的精度对节能减排至关重要,更高的精度可以使电力公司做出更合理的规划,提高经济效益。虽然基于Transformer架构改进的Autoformer已经在序列预测任务中取得了不错的结果,但在提取时序特征时没有充分考虑到时间的因果关系,且注意力层中存在过多冗余信息导致模型精度下降和内存浪费。为了解决这些问题,本文提出一种时间卷积网络(TCN)和改进的轻量Autoformer模型相结合的电力负荷预测方法。首先,在Autoformer的编码器中引入时间卷积网络,使得编码器具有更大的感受野并充分考虑样本的因果关系,然后在自相关注意力层之间增加蒸馏机制,减少模型的参数量。最后,在5个公共数据集上的实验结果表明,结合TCN的轻量Autoformer与原始模型相比,MSE指标和MAE指标分别降低了8.95%至32.40%和4.91%至15.51%,且预测效果显著优于其他4种主流方法,显示了其出色的性能。 展开更多
关键词 TRANSFORMER Autoformer 时间卷积网络 注意力蒸馏 负荷预测
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