Adaptive MTS Forecasting with LSTM-ADWIN for Concept Drift Detection

概念漂移 计算机科学 稳健性(进化) 滑动窗口协议 数据挖掘 人工智能 预处理器 加权 过度拟合 适应性 适应性学习 时间序列 机器学习 数据流 自适应采样 重采样 假阳性悖论 数据建模 维数之咒 备份 人工神经网络 网格 自适应滤波器 模式识别(心理学) 自适应系统 可解释性 多元统计 合成数据 数据预处理 弹道 指数平滑 特征(语言学) 分类器(UML) 水准点(测量)
作者
M K Saravana,J S Arunalatha
标识
DOI:10.2174/0130505070403478251003052646
摘要

Introduction: This study addresses the challenge of concept drift in multivariate time series (MTS) forecasting, where data distributions evolve, degrading model performance. The objective is to propose an adaptive hybrid model that combines Long Short-Term Memory (LSTM) networks with the ADaptive WINdowing (ADWIN) algorithm for effective drift detection and adaptive forecasting in real-time environments. Methods: The proposed ADWIN-LSTM framework integrates Bi-LSTM layers for temporal sequence modelling and ADWIN for monitoring prediction residuals to detect concept drift. A dynamic sliding window mechanism adjusts the training data scope based on drift type. Data preprocessing includes normalization, STL-based detrending, and PCA for dimensionality reduction. Hyperparameters are optimized using grid search. Results: Experiments on real-world and synthetic MTS datasets demonstrate that the proposed model outperforms baseline models (LSTM, GRU, CNN-LSTM, and ADWIN-RF) across RMSE, MAE, MAPE, and R² metrics. The model detects both abrupt and gradual drifts with minimal false positives and low detection delay (≤ 5 steps). Post-drift adaptation significantly improves forecasting accuracy. Discussion: The adaptive retraining strategy triggered by drift detection ensures computational efficiency and robustness in volatile environments. The dynamic integration of forecasting and drift detection enhances model adaptability to evolving data distributions. Conclusion: The ADWIN-LSTM framework effectively combines predictive learning and realtime drift adaptation, making it suitable for dynamic, high-stakes environments such as energy, traffic, and environmental systems. Future work includes online optimization and deployment on streaming platforms.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
苯巴比妥不妥完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI6.4应助竹蜻蜓采纳,获得10
2秒前
slx发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
EZboom发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
天天快乐应助刘奎冉采纳,获得30
4秒前
Rong发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
刘正阳发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
8秒前
8秒前
斯文元正发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
10秒前
小宝发布了新的文献求助10
11秒前
小橙子发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
林克发布了新的文献求助50
12秒前
英姑应助刘正阳采纳,获得10
12秒前
12秒前
小羊咩咩咩完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
Summer发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
15秒前
番茄玉米排骨汤完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
15秒前
16秒前
16秒前
17秒前
MC发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
wwww完成签到,获得积分10
19秒前
Gyy发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
20秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7287015
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8907078
关于积分的说明 18849700
捐赠科研通 6956082
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3208471
关于科研通互助平台的介绍 2378457
邀请新用户注册赠送积分活动 2184203