在處理兼具局部相關性與長期依賴性的複雜時序數據時,CNN-LSTM是個非常可靠和有效的選擇。因為它通過分工協作有效解決了關鍵矛盾,這方面比單一模型更全面、更穩健。
但從創新角度來説,CNN-LSTM做時序預測研究範式已經發生了深刻變化,單純堆疊的思路是很難再登上頂會頂刊了。現在的主流更偏向於深度集成與改造,或與Transformer等新架構進行復雜融合,這方面已有不少成果出現在Nature子刊上了。
這裏為了方便各位理解,我挑選了近期12篇CNN-LSTM做時序預測的成果,想找思路的話強烈推薦先看,其中不乏很有潛力的切入點,比如將模型應用於新興的、複雜的多模態時序數據。
Hybrid deep learning CNN-LSTM model for forecasting direct normal irradiance: a study on solar potential in Ghardaia, Algeria
方法:論文構建了 CNN-LSTM 混合模型,結合 CNN 的空間特徵提取能力與 LSTM 的時序依賴捕捉優勢,對阿爾及利亞蓋爾達耶地區的直接法向輻照度進行時序預測,並通過與 FFBP、CFBP、SVR 模型的對比,驗證了其更高的預測準確性。
創新點:
- 融合CNN與LSTM構建混合模型,同時捕捉氣象數據的空間特徵和太陽輻照度的時序依賴。
- 針對阿爾及利亞蓋爾達耶地區的氣候特點,提供適配當地的精準輻照度預測方案。
- 對比CNN-LSTM與FFBP、CFBP、SVR模型,通過多類指標驗證其預測精度和可靠性優勢。
CNN-LSTM optimized with SWATS for accurate state-of-charge estimation in lithium-ion batteries considering internal resistance
方法:論文提出一種基於 SWATS 優化的 CNN-LSTM 時序預測方法,將電池電流、電壓、温度及內部電阻作為輸入,通過 CNN 提取空間特徵、LSTM 捕捉時序依賴,結合 Adam 與 SGDM 切換的優化策略,實現鋰離子電池荷電狀態的精準時序預測。
創新點:
- 搭建包含內部電阻測量的電池測試台,獲取多温度、多駕駛循環下的電池數據,擺脱對公開數據集的依賴。
- 在SOC估計模型中納入與SOC高度相關的內部電阻參數,大幅提升預測準確性。
- 提出SWATS優化的CNN-LSTM模型,通過Adam與SGDM切換優化,兼顧訓練速度與泛化性能,捕捉電池數據的時空特徵。
Multidimensional precipitation index prediction based on CNN-LSTM hybrid framework
方法:論文提出基於CNN-LSTM混合框架的時序預測方法,利用CNN提取印度浦那地區1972-2002年月度降水數據的局部特徵,通過LSTM捕捉數據的長期依賴關係,實現對降水指標的精準時序預測。
創新點:
- 結合CNN與LSTM構建混合框架,分別捕捉降水數據的局部特徵和長期依賴。
- 採用印度浦那地區1972-2002年的長時序月度降水數據,充分利用季節波動與長期趨勢信息。
- 選用Huber損失函數和Adam優化器,模型預測誤差較低(RMSE=6.752),優於傳統方法。
Rainfall prediction based on CNN-LSTM model under sliding window
方法:論文提出基於滑動窗口的 CNN-LSTM 時序預測方法,結合滑動窗口劃分多月份降雨及大氣指標數據、數據增強技術,通過 CNN 提取局部特徵、LSTM 捕捉時序依賴,實現月度降雨量的精準預測,並與 LSTM、GRU 模型對比驗證效果。
創新點:
- 結合滑動窗口技術劃分多月份降雨及大氣指標數據,為時序預測提供更全面的輸入信息。
- 採用數據增強和Dropout技術,解決滑動窗口導致的輸入維度小、模型易過擬合的問題。
- 構建CNN-LSTM混合模型,通過CNN提取數據局部特徵、LSTM捕捉時序依賴,預測效果優於LSTM和GRU模型。