Predicción de tráfico con aprendizaje auto-supervisado: un modelo consciente de la heterogeneidad para la predicción del flujo de tráfico urbano basado en aprendizaje auto-supervisado
Autores: Gao, Min; Wei, Yingmei; Xie, Yuxiang; Zhang, Yitong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Predicción de tráfico con aprendizaje auto-supervisado: un modelo consciente de la heterogeneidad para la predicción del flujo de tráfico urbano basado en aprendizaje auto-supervisado
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Predicción de tráfico
Ciudades inteligentes
Heterogeneidades espaciales
Heterogeneidades temporales
Aprendizaje profundo
Aprendizaje auto-supervisado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La predicción precisa del tráfico es fundamental al construir ciudades inteligentes para mejorar la movilidad urbana y gestionar eficientemente los flujos de tráfico. Los modelos tradicionales de predicción de tráfico basados en aprendizaje profundo se centran principalmente en capturar dependencias espaciales y temporales, pasando por alto la existencia de heterogeneidades espaciales y temporales. La heterogeneidad es una característica inherente crucial de los datos de tráfico para las aplicaciones prácticas de la predicción de tráfico. Las heterogeneidades espaciales se refieren a las diferencias en los patrones de tráfico en diferentes regiones, por ejemplo, las variaciones en el flujo de tráfico entre áreas de oficinas y comerciales. Las heterogeneidades temporales se refieren a los cambios en los patrones de tráfico a lo largo de diferentes pasos de tiempo, por ejemplo, de la mañana a la tarde. Aunque los modelos existentes intentan capturar las heterogeneidades a través de características predefinidas hechas a mano, múltiples conjuntos de parámetros y la fusión de gráficos espacio-temporales, aún existen algunas limitaciones. Proponemos un marco de predicción de tráfico basado en aprendizaje auto-supervisado llamado Predicción de Tráfico con Aprendizaje Auto-Supervisado (TPSSL) para abordar este problema. Este marco aprovecha un codificador espacio-temporal para la tarea de predicción e introduce enmascaramiento de datos adaptativo para mejorar la robustez del modelo contra perturbaciones de ruido. Además, introducimos dos paradigmas auxiliares de aprendizaje auto-supervisado para capturar heterogeneidades espaciales y temporales, que también enriquecen los incrustamientos de la tarea de predicción principal. Realizamos experimentos en cuatro conjuntos de datos ampliamente utilizados de flujo de tráfico, y los resultados demuestran que TPSSL logra un rendimiento de vanguardia en tareas de predicción de tráfico.
Descripción
La predicción precisa del tráfico es fundamental al construir ciudades inteligentes para mejorar la movilidad urbana y gestionar eficientemente los flujos de tráfico. Los modelos tradicionales de predicción de tráfico basados en aprendizaje profundo se centran principalmente en capturar dependencias espaciales y temporales, pasando por alto la existencia de heterogeneidades espaciales y temporales. La heterogeneidad es una característica inherente crucial de los datos de tráfico para las aplicaciones prácticas de la predicción de tráfico. Las heterogeneidades espaciales se refieren a las diferencias en los patrones de tráfico en diferentes regiones, por ejemplo, las variaciones en el flujo de tráfico entre áreas de oficinas y comerciales. Las heterogeneidades temporales se refieren a los cambios en los patrones de tráfico a lo largo de diferentes pasos de tiempo, por ejemplo, de la mañana a la tarde. Aunque los modelos existentes intentan capturar las heterogeneidades a través de características predefinidas hechas a mano, múltiples conjuntos de parámetros y la fusión de gráficos espacio-temporales, aún existen algunas limitaciones. Proponemos un marco de predicción de tráfico basado en aprendizaje auto-supervisado llamado Predicción de Tráfico con Aprendizaje Auto-Supervisado (TPSSL) para abordar este problema. Este marco aprovecha un codificador espacio-temporal para la tarea de predicción e introduce enmascaramiento de datos adaptativo para mejorar la robustez del modelo contra perturbaciones de ruido. Además, introducimos dos paradigmas auxiliares de aprendizaje auto-supervisado para capturar heterogeneidades espaciales y temporales, que también enriquecen los incrustamientos de la tarea de predicción principal. Realizamos experimentos en cuatro conjuntos de datos ampliamente utilizados de flujo de tráfico, y los resultados demuestran que TPSSL logra un rendimiento de vanguardia en tareas de predicción de tráfico.