Я начал изучение изучение библиотеки keras
для того, чтобы предсказывать временные ряды (в особенности с помощью lstm).
В качестве туториала я выбрал статью Джейсона Броунли (https://machinelearningmastery.com/time-series-forecasting-long-short-term-memory-network-python/). По ней у меня есть пару вопросов.
В начале параграфа LSTM Data Preparation появляется от части непонятный для меня механизм действий.
Transform Time Series to Supervised Learning - предполагает, что мы переходим к машинному обучению с учителем, что логично. Но делается это следующим образом:
def timeseries_to_supervised(data, lag=1):
df = DataFrame(data)
columns = [df.shift(i) for i in range(1, lag+1)]
columns.append(df)
df = concat(columns, axis=1)
df.fillna(0, inplace=True)
return df
0 0
0 0.000000 266.000000
1 266.000000 145.899994
2 145.899994 183.100006
3 183.100006 119.300003
4 119.300003 180.300003
То есть наш временной ряд разбивается на Х и y. Где в качестве Х у нас значения временного ряда, только сдвинутые на один шаг вперед, а самое первое значение, которое становится Nan, мы перевоплощаем в 0. В качестве y выступают обычные (не сдвинутые) значения нашего временного ряда
1 вопрос: В статье не указывается, почему именно этим образом мы формируем Х и y. Почему не легче использовать даты или индексы наших данных? Почему именно этот способ используется (не только в этой статье) для формирования обучения с учителем?
Ну и собственно 2 вопрос, вытекающий из первого: В главе Complete LSTM Example используется функция для предсказания:
# make a one-step forecast
def forecast_lstm(model, batch_size, X):
X = X.reshape(1, 1, len(X))
yhat = model.predict(X, batch_size=batch_size)
return yhat[0,0]
И еще полный цикл предсказания с используемой функцией выше
# walk-forward validation on the test data
predictions = list()
for i in range(len(test_scaled)):
# make one-step forecast
X, y = test_scaled[i, 0:-1], test_scaled[i, -1]
yhat = forecast_lstm(lstm_model, 1, X)
# invert scaling
yhat = invert_scale(scaler, X, yhat)
# invert differencing
yhat = inverse_difference(raw_values, yhat, len(test_scaled)+1-i)
# store forecast
predictions.append(yhat)
expected = raw_values[len(train) + i + 1]
print('Month=%d, Predicted=%f, Expected=%f' % (i+1, yhat, expected))
Как так получается, что модель предсказывает по сдвинутым значениям ряда? Буду очень благодарен за объяснение.