集成剪枝評(píng)估準(zhǔn)則及PS-ELMs模型在時(shí)間序列預(yù)測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、集成剪枝技術(shù)可以有效解決集成學(xué)習(xí)存在的高計(jì)算復(fù)雜度的缺點(diǎn)。在各種集成剪枝方法中，基于排序的集成剪枝方法方法簡(jiǎn)單但具有良好的性能優(yōu)勢(shì)?；谂判虻募杉糁Ψ椒ǖ脑u(píng)估準(zhǔn)則是影響其性能的關(guān)鍵要素。本文提出了四種可以應(yīng)用于時(shí)間序列預(yù)測(cè)的基于排序的集成剪枝方法的評(píng)估準(zhǔn)則，分別是：ComTSP，ConTSP，ReTSP-Value，ReTSP-Trend，PocidTSP。
　　ComTSP評(píng)估準(zhǔn)則是根據(jù)面向分類問(wèn)題設(shè)計(jì)的Com準(zhǔn)則改造的。Co

2、mTSP評(píng)估準(zhǔn)則的設(shè)計(jì)原理是如果子集成系統(tǒng)在剪枝集上的預(yù)測(cè)誤差大于候選預(yù)測(cè)器在剪枝集上的預(yù)測(cè)誤差，并且超過(guò)一定的閾值，那么這個(gè)候選預(yù)測(cè)器就是與子集成系統(tǒng)互補(bǔ)的。在每次選擇一個(gè)候選分類器，使得在將其并入到子集成系統(tǒng)中形成新的子集成系統(tǒng)后的預(yù)測(cè)誤差最小。ConTSP評(píng)估準(zhǔn)則是根據(jù)面向分類問(wèn)題的Con評(píng)估準(zhǔn)則而改造設(shè)計(jì)的。ConTSP的設(shè)計(jì)原理是獎(jiǎng)勵(lì)能做出正確預(yù)測(cè)結(jié)果的候選預(yù)測(cè)器，并且如果候選預(yù)測(cè)器能做出正確預(yù)測(cè)結(jié)果而子集成系統(tǒng)不能做出正確預(yù)

3、測(cè)結(jié)果，那么候選預(yù)測(cè)器應(yīng)當(dāng)給予更多的獎(jiǎng)勵(lì)。反之，如果候選預(yù)測(cè)器連同子集成系統(tǒng)都不能做出正確的預(yù)測(cè)結(jié)果，那么候選預(yù)測(cè)器就應(yīng)當(dāng)受到懲罰。ReTSP-Value和ReTSP-Trend評(píng)估準(zhǔn)則根據(jù) RE評(píng)估準(zhǔn)則而設(shè)計(jì)的，其設(shè)計(jì)原理很簡(jiǎn)單，就是選擇一個(gè)候選預(yù)測(cè)器使得其并入到子集成系統(tǒng)中形成新的子集成系統(tǒng)的預(yù)測(cè)誤差最小。然而，ReTSP-Value和ComTSP評(píng)估準(zhǔn)則有一個(gè)共同的缺陷就是，這兩種評(píng)估準(zhǔn)則不能保證從候選預(yù)測(cè)器中選擇到與當(dāng)前子集成系

4、統(tǒng)最互補(bǔ)的預(yù)測(cè)器。引起這個(gè)問(wèn)題的原因是時(shí)間序列的預(yù)測(cè)誤差具有方向性，所以說(shuō)，以減小誤差大小而忽略誤差方向性為目標(biāo)的評(píng)估準(zhǔn)則的設(shè)計(jì)是不合理的。然而，本文設(shè)計(jì)的ReTSP-Trend集成剪枝評(píng)估準(zhǔn)則同時(shí)考慮了預(yù)測(cè)誤差的大小以及方向性，克服了其他集成剪枝評(píng)估準(zhǔn)則存在的缺陷，可以選擇到一個(gè)與當(dāng)前子集成系統(tǒng)最互補(bǔ)的候補(bǔ)預(yù)測(cè)器。另外，有效預(yù)測(cè)時(shí)間序列的趨勢(shì)對(duì)時(shí)間序列的預(yù)測(cè)具有很重要的意義。與以上面向提高時(shí)間序列預(yù)測(cè)精度而設(shè)計(jì)的集成剪枝評(píng)估準(zhǔn)則不同的

5、是，本文提出的另一種集成剪枝評(píng)估準(zhǔn)則PocidTSP是面向提高時(shí)間序列趨勢(shì)的預(yù)測(cè)能力而提出的。
　　極限學(xué)習(xí)機(jī)（ELM）與梯度下降學(xué)習(xí)算法相比，具有學(xué)習(xí)速度快，泛化性能好，避免陷入局部最優(yōu)解而直接求得最優(yōu)解等優(yōu)良特性。本文還以 ELM為學(xué)習(xí)算法提出了一種新的面向時(shí)間序列預(yù)測(cè)的集成模型PS-ELMs。它根據(jù)Stacking集成方法，使用ELM算法構(gòu)成集成系統(tǒng)集合，并使用一個(gè)元方法組合集成系統(tǒng)中基模型的輸出。其與傳統(tǒng)Stacking方