Applying non-negative matrix factorization with covariates to multivariate time series data as a vector autoregression model
Notice bibliographique
Résumé
Abstract We propose a novel framework for analyzing multivariate time series (MTS) data by integrating non-negative matrix factorization (NMF) with vector autoregression (VAR). Termed NMF-VAR, this method models the coefficient matrix of NMF as a VAR process, enabling simultaneous extraction of latent components and temporal dependencies. Unlike standard VAR, which struggles with high dimensionality and lacks clarity, our method introduces a low-rank latent structure that reduces the number of parameters while retaining explanatory power. The proposed framework generalizes the standard VAR model to high-dimensional non-negative data, including the standard VAR as a special case. We formulate the estimation as a constrained optimization problem and present multiplicative update rules for NMF based on existing tri-factorization techniques. We evaluate the method on three real-world datasets: quarterly first-differenced macroeconomic indicators of Canada, monthly international airline passenger volumes, and daily COVID-19 infection counts across Japanese prefectures. The results demonstrate that NMF–VAR effectively captures meaningful patterns such as economic cycles, seasonal travel behavior, and regional epidemic trends. Moreover, the method yields a significant reduction in regression parameters, improving both scalability and model transparency. Overall, NMF–VAR provides an efficient and insightful tool for analyzing high-dimensional and large-scale time series data.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».