天体物理学 > 太阳与恒星天体物理学
[提交于 2024年10月1日
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标题: 基于对比表示学习的极不平衡多变量时间序列数据太阳耀斑预测
标题: Contrastive Representation Learning for Predicting Solar Flares from Extremely Imbalanced Multivariate Time Series Data
摘要: 强太阳耀斑是太阳磁场通量的突然激增,对技术基础设施构成重大风险。 鉴于此,在空间天气研究中,通过机器学习方法有效预测太阳活动区磁场数据中的强耀斑变得尤为重要。 磁场数据可以表示为多元时间序列模式,在这种模式下,由于强耀斑事件的稀有性,数据呈现出极端的类别不平衡。 在基于时间序列分类的耀斑预测中,对比表示学习方法的应用相对有限。 本文介绍了一种名为CONTREX的新颖对比表示学习方法,用于多元时间序列数据,解决了时间依赖性和极端类别不平衡的挑战。 我们的方法涉及从多元时间序列实例中提取动态特征,从正负类特征向量中推导出两个极端点,这些极端点提供了最大的分离能力,并通过我们提出的新型对比重建损失来训练序列表示嵌入模块,以生成与极端点对齐的嵌入。 这些嵌入捕捉了时间序列的关键特征并增强了辨别能力。 我们的方法在Space Weather Analytics for Solar Flares (SWAN-SF)多元时间序列基准数据集上对基线方法展示了有前景的太阳耀斑预测结果。
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