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NEST:透過面向機制的混合專家模型應對資料集級分佈漂移

文章摘要

NEST是一種專門設計的框架,透過兩階段密集MoE架構建模和重組資料集中的演化結構。它首先在矩-熵空間中進行無監督聚類,將資料集劃分為不同的執行機制,然後利用面向機制的路由器機制生成初始專家權重,並透過幾何調變進行最佳化。專家作為專門的核心,捕獲機制特有的動態。在多種基準測試中,NEST取得了最先進的效能。

來源arXiv Machine Learning作者: Lanhao Li, Bingshu Xie, Lijun Sun, Xin Xue, Haoyi Zhou, Jianxin Li
NEST:透過面向機制的混合專家模型應對資料集級分佈漂移
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長期時間序列預測在複雜系統中常因資料集級分佈漂移而失效,這種漂移源於多種潛在行為模式和系統狀態的演化。現有方法大多關注區域性時間漂移,但未能建模資料集的全域性結構——即不同執行機制的複合體。為此,研究團隊提出NEST框架,採用兩階段密集混合專家(MoE)架構來顯式建模和重組這些演化結構。

NEST的第一階段透過無監督聚類在矩-熵空間中將資料集劃分為不同的執行機制,實現結構專門化。矩-熵空間是一個理論驅動的特徵空間,能夠有效區分資料的內在模式。第二階段引入面向機制的路由器機制:首先根據時間內容生成初始專家權重,再透過幾何調變向機制質心精化。這種設計使得路由器能夠動態地為每個時間點分配最相關的專家。

與傳統方法將專家視為單一預測器不同,NEST中的每個專家充當專門的核心,透過演化獨特的變數注意力模式來捕獲機制特定的動態。這種設計允許專家專注於學習某類執行模式的時序依賴關係,從而提升預測精度。

在異構網路流量和物理現象等多個基準測試上,NEST一致取得了最先進的效能。實驗表明,該方法在處理複雜、多模式的時間序列時具有顯著優勢。此外,研究團隊已公開程式碼和資料集,以促進相關領域的進一步研究。程式碼和資料集可在https://github.com/Aaralshin/NEST獲取。

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要點

  • NEST在矩-熵空間中透過無監督聚類將資料集劃分為不同的執行機制。
  • 面向機制的路由器根據時間內容生成初始專家權重,並經過幾何調變最佳化。
  • 每個專家作為專門核心,透過演化不同的變數注意力模式捕獲機制特有的動態。
  • 在異構網路流量和物理現象等基準測試中,NEST始終達到最先進效能。

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