变化幅度和频率的时间序列数据的神经网络再现

Mitsue Onodera, U. Nagashima, Hiroaki Yoshida, T. Aoyama, H. Hosoya
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摘要

测量生物断层图像的核磁共振信号和Belousov-Zhabotinsky反应(BZ)等振动反应的氧化还原电势是振幅和周期随时间变化的时间序列数据。但是,传统的统计方法很难同时跟踪振幅变化和周期变化,因此很难预测。因此,为了预测振幅和周期随着时间同时变化的时间序列数据,本研究构建了由神经网络组成的模型。该模型由用于预测振幅变化和周期变化的两个神经网络和一个综合神经网络组成。使用本模型进行4种模型函数的数值实验,与使用最小方乘法时的结果进行比较,发现在学习区间中最小方乘法有较高的倾向,但在预测区间中本模型的精度较高。我知道了。特别地,我们发现本模型能够在预测振幅变化方面获得更高的精度。
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Neural Network Reproduction of Time Series Data with Varying Amplitudes and Frequencies
生体の断層イメージを測定する核磁気共鳴のシグナルやBelousov-Zhabotinsky反応 (BZ) などの振動反応の酸化還元ポテンシャルは、振幅と周期が時間とともに変化していく時系列データである。しかし、従来の統計的手法では振幅変化及び周期変化を同時に追うことは困難であり、その予測は難しかった。そこで本研究では、時間とともに振幅と周期が同時に変化する時系列データの予測を行うために、ニューラルネットワークからなるモデルを構築した。このモデルは、振幅変化及び周期変化の予測を行うための2つのニューラルネットワークと、それらを統括する一つのニューラルネットワークからなる。本モデルを用いて4種類のモデル関数による数値実験を行い、最小自乗法を用いた際の結果と比較したところ、学習区間においては最小自乗法の方が高い傾向があるが、予測区間においては本モデルの方が精度が高いことがわかった。特に振幅変化の予測では本モデルの方が高い精度を得ることができることがわかった。
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