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Enregistrement W4412623196 · doi:10.1109/tnse.2025.3592574

EMForecaster: A Deep Learning Framework for Time Series Forecasting in Wireless Networks With Distribution-Free Uncertainty Quantification

2025· article· en· W4412623196 sur OpenAlexaff
Xavier Mootoo, Hina Tabassum, Luca Chiaraviglio

Notice bibliographique

RevueIEEE Transactions on Network Science and Engineering · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAnomaly Detection Techniques and Applications
Établissements canadiensYork University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceSeries (stratigraphy)Time seriesWirelessArtificial intelligenceWireless networkDistribution (mathematics)Deep learningMachine learningTelecommunicationsMathematicsGeology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

With the recent advancements in wireless technologies, forecasting electromagnetic field (EMF) exposure has become increasingly critical to enable proactive network spectrum and power allocation, as well as network deployment planning. In this paper, we develop a deep learning (DL)-empowered time series forecasting framework referred to as <italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">EMForecaster</i>. The proposed DL architecture employs patching to process temporal patterns at multiple scales, complemented by reversible instance normalization and mixing operations along both temporal and patch dimensions for efficient feature extraction. We then augment EMForecaster with a conformal prediction mechanism, which is independent of the data distribution, to enhance the trustworthiness of model predictions through uncertainty quantification of forecasts. In particular, the conformal prediction mechanism ensures that the ground truth lies within a prediction interval with target error rate <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\alpha$</tex-math></inline-formula>, where <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$1-\alpha$</tex-math></inline-formula> is referred to as coverage. However, a trade-off exists, as increasing coverage often results in wider prediction intervals. To address this challenge, we propose a new metric referred to as <italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">Trade-off Score</i>, that balances the trustworthiness of the forecast (i.e., coverage) and the width of prediction interval. Our empirical evaluation demonstrates that EMForecaster achieves superior performance across diverse EMF datasets, spanning both short-term and long-term prediction horizons. In point forecasting tasks, EMForecaster substantially outperforms current state-of-the-art DL approaches, showing improvements of 53.97% over the Transformer architecture and 38.44% over the average of all baseline models. In terms of conformal prediction performance, EMForecaster exhibits excellent balance between prediction interval width and coverage, as measured by the coverage-width tradeoff score. This balance is comparable to DLinear's performance while showing marked improvements of 24.73% over the average baseline and 49.17% over the Transformer architecture. We have included all code used to produce the experiments at github.com/xmootoo/emforecaster.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,910
Score d'incertitude au seuil0,563

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,002
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,008
Tête enseignante GPT0,214
Écart entre enseignants0,206 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2025
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Résumé présentoui

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