JP6563357B2 - Model judgment apparatus, model judgment method, and program - Google Patents
Model judgment apparatus, model judgment method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP6563357B2 JP6563357B2 JP2016060912A JP2016060912A JP6563357B2 JP 6563357 B2 JP6563357 B2 JP 6563357B2 JP 2016060912 A JP2016060912 A JP 2016060912A JP 2016060912 A JP2016060912 A JP 2016060912A JP 6563357 B2 JP6563357 B2 JP 6563357B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time series
- rounding
- model
- time
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Description
本発明は、入力された時系列データに適合した時系列モデルを決定する技術に関連するものである。 The present invention relates to a technique for determining a time series model suitable for input time series data.
時系列データの特性を計算する手法や、時系列データを再現するための時系列モデルについては古くから研究がされており、様々なものが考案されている。また、時系列データ解析用の関数を提供するアプリケーションがデータ解析用に広く使用されている。 Methods for calculating the characteristics of time-series data and time-series models for reproducing time-series data have been studied for a long time, and various techniques have been devised. An application that provides a function for analyzing time series data is widely used for data analysis.
このようなアプリケーションを使用することで、比較的簡単に時系列データの特性の計算を行うことができる。また、時系列データと任意の次数を時系列モデルの関数に入力すると、時系列データとの適合具合を計算することができる。 By using such an application, it is possible to calculate the characteristics of time-series data relatively easily. In addition, when time series data and an arbitrary order are input to the function of the time series model, the degree of fit with the time series data can be calculated.
時系列データに適合した時系列モデルを決定することを、以下で説明するとおり、従来は人(分析者)の判断により行っていた。 Conventionally, determination of a time-series model suitable for time-series data has been performed by judgment of a person (analyst) as described below.
具体的には、時系列データの特性(周期性(季節性)の有無、トレンドの有無、定常性、自己相関関数の形、偏自己相関関数の形等)によって適用できる時系列モデルが決まるため、分析者は、時系列データの特性を計算し、周期性(季節性)の有無や自己相関関数のグラフの形状などを目で見て判断し、適応する時系列モデルを選択する。 Specifically, the time series model that can be applied is determined by the characteristics of the time series data (presence / absence of periodicity (seasonality), presence / absence of trend, stationarity, form of autocorrelation function, form of partial autocorrelation function, etc.) The analyst calculates the characteristics of the time series data, visually determines the presence / absence of periodicity (seasonality), the shape of the graph of the autocorrelation function, and the like, and selects an appropriate time series model.
また、時系列データが例えば指数関数的に増加している場合は、時系列データを対数変換して対数系列を作る前処理を行わなければ、適用できる時系列モデルが存在しない場合がある。また、時系列データが周期的な変動を示している場合は、時系列データを差分変換して差分系列を作る方が、より適合度の良い時系列モデルを決定できる場合がある。このように、時系列データに変換を加える必要性についても、時系列データのグラフの形状を分析者の目で見て判断することが多い。 In addition, when the time series data is increasing exponentially, for example, there may be no applicable time series model unless pre-processing for logarithmically converting the time series data to create a logarithmic series is performed. In addition, when the time series data shows periodic fluctuations, it may be possible to determine a time series model with a better degree of matching by making a difference series by converting the time series data. Thus, it is often the case that the time series data needs to be converted to determine the shape of the graph of the time series data with the eyes of the analyst.
時系列データはノイズが多く含まれる場合や、サンプリング間隔にばらつきがある場合があり、ある時間単位でデータを丸めて入力データを作る必要がある。丸め単位を長くするとノイズの影響が小さくなり、適合度の高い時系列モデルが得られる一方、長くしすぎると時系列モデル化によって得たい時系列データの特性が消えてしまう他、予測粒度が荒くなるという問題もある。よって、ノイズの影響を受けない、適合度の高い時系列モデルを得るためには、長くも短くもない最適な丸め単位を決めることが重要である。また、データの丸め単位によって、時系列データの特性が変わるため、適応する時系列モデルが変わる。そのため、現状では最もよく時系列データに合う時系列モデルを作成するために、分析者がデータの丸め単位と適応する時系列モデルを試行錯誤しながら計算する必要があり、非常に手間暇がかかる。 Time-series data may contain a lot of noise or there may be variations in sampling intervals, and it is necessary to round the data in a certain time unit to create input data. When the rounding unit is lengthened, the influence of noise is reduced, and a time series model with high fitness is obtained. On the other hand, when the length is too long, the characteristics of the time series data to be obtained by time series modeling disappear and the prediction granularity is rough. There is also a problem of becoming. Therefore, in order to obtain a time series model having a high degree of fitness that is not affected by noise, it is important to determine an optimal rounding unit that is neither long nor short. In addition, the characteristics of the time series data change depending on the rounding unit of the data, so that the time series model to be applied changes. Therefore, in order to create a time-series model that best fits the time-series data at present, it is necessary for the analyst to calculate the time-series model that adapts to the rounding unit of the data by trial and error, which is very time-consuming. .
上記のように、時系列データに適合した時系列モデルを決定するモデル化の作業は、難しい作業であり、時間がかかるものである。 As described above, the modeling work for determining the time series model suitable for the time series data is a difficult task and takes time.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、時系列データに適合する時系列モデルを複数の丸め単位で決定し、適合度で比較することを、容易に可能とする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a technique that makes it possible to easily determine a time-series model suitable for time-series data in a plurality of rounding units and compare them according to fitness. For the purpose.
本発明の実施の形態によれば、入力された時系列データに適合する時系列モデルを判定するモデル判定装置であって、
前記時系列データのサンプリング間隔とデータ期間とに基づいて、当該時系列データに適用する複数の丸め単位を決定し、丸め単位毎に、当該時系列データに対して当該丸め単位での丸め処理を実行し、丸め処理後の時系列データを取得する丸め処理手段と、
丸め単位毎に、前記丸め処理後の時系列データの特性値を計算し、当該特性値と所定の閾値とを比較することにより、前記丸め処理後の時系列データに適した時系列モデルを推定する時系列モデル推定手段と、
丸め単位毎に、前記時系列モデル推定手段により推定された時系列モデルを前記丸め処理後の時系列データに適用することにより、前記時系列モデルと前記丸め処理後の時系列データとの適合度を最良とするパラメータを決定する時系列モデル適用手段とを備え、
適合度の良い順番に並べられた、丸め単位と時系列モデルとを含む情報のリストを出力する
ことを特徴とするモデル判定装置が提供される。
According to an embodiment of the present invention, a model determination device that determines a time-series model that matches input time-series data,
Based on the sampling interval and the data period of the time series data, a plurality of rounding units to be applied to the time series data are determined, and for each rounding unit, rounding processing in the rounding unit is performed on the time series data. A rounding means for executing and obtaining time series data after rounding;
For each rounding unit , calculate the characteristic value of the time-series data after the rounding process, and compare the characteristic value with a predetermined threshold value to estimate the time-series model suitable for the time-series data after the rounding process. A time series model estimating means for performing,
Applying the time series model estimated by the time series model estimation means to the rounded time series data for each rounding unit, thereby matching the time series model with the rounded time series data And a time series model applying means for determining a parameter that optimizes
A model determination device is provided that outputs a list of information including rounding units and time series models arranged in order of goodness of fit .
また、本発明の実施の形態によれば、入力された時系列データに適合する時系列モデルを判定するモデル判定装置が実行するモデル判定方法であって、
前記時系列データのサンプリング間隔とデータ期間とに基づいて、当該時系列データに適用する複数の丸め単位を決定し、丸め単位毎に、当該時系列データに対して当該丸め単位での丸め処理を実行し、丸め処理後の時系列データを取得する丸め処理ステップと、
丸め単位毎に、前記丸め処理後の時系列データの特性値を計算し、当該特性値と所定の閾値とを比較することにより、前記丸め処理後の時系列データに適した時系列モデルを推定する時系列モデル推定ステップと、
丸め単位毎に、前記時系列モデル推定ステップにより推定された時系列モデルを前記丸め処理後の時系列データに適用することにより、前記時系列モデルと前記丸め処理後の時系列データとの適合度を最良とするパラメータを決定する時系列モデル適用ステップと、
適合度の良い順番に並べられた、丸め単位と時系列モデルとを含む情報のリストを出力するステップと
を備えることを特徴とするモデル判定方法が提供される。
Further, according to the embodiment of the present invention, a model determination method executed by a model determination apparatus that determines a time-series model that matches input time-series data,
Based on the sampling interval and the data period of the time series data, a plurality of rounding units to be applied to the time series data are determined, and for each rounding unit, rounding processing in the rounding unit is performed on the time series data. A rounding step to execute and obtain the time series data after rounding,
For each rounding unit , calculate the characteristic value of the time-series data after the rounding process, and compare the characteristic value with a predetermined threshold value to estimate the time-series model suitable for the time-series data after the rounding process. A time series model estimation step,
By applying the time series model estimated by the time series model estimation step to the time series data after the rounding process for each rounding unit , the goodness of fit between the time series model and the time series data after the rounding process Applying a time series model to determine the parameter that best represents
And a step of outputting a list of information including rounding units and time series models arranged in order of goodness of fit .
本発明の実施の形態によれば、時系列データに適合する時系列モデルを複数の丸め単位で決定し、適合度で比較することを、容易に可能とする技術が提供される。 According to the embodiment of the present invention, there is provided a technique that makes it possible to easily determine a time series model suitable for time series data by a plurality of rounding units and compare them with the degree of fitness.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態(本実施の形態)を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。 Hereinafter, an embodiment (this embodiment) of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is only an example, and the embodiment to which the present invention is applied is not limited to the following embodiment.
(装置構成)
図1に、本実施の形態におけるモデル判定装置100の構成例を示す。図1に示すように、モデル判定装置100は、入力部101、データ記憶部102、データ期間分析・丸め処理部103、時系列モデル推定部104、時系列変換部105、時系列モデル適用部106、時系列モデル比較部107、及び出力部108を備える。各部の概要は以下のとおりである。
(Device configuration)
FIG. 1 shows a configuration example of a
入力部101は、時系列モデル化の対象となる時系列データを入力する。データ記憶部102は、入力された時系列データ、各機能部により得られた結果等を格納する。データ期間分析・丸め処理部103は、入力された時系列データに適した複数種類の丸め単位を決定し、決定した丸め単位毎に時系列データに対する丸め処理を行う。
The
時系列モデル推定部104は、丸め単位毎に、丸め処理を経た時系列データに適した時系列モデルを推定(決定)する。また、時系列変換部105は、時系列モデル推定部104において時系列変換処理が必要であると判定された場合に、時系列変換処理を実行する。
The time series
時系列モデル適用部106は、丸め単位毎・時系列変換毎に得られた時系列データに関し、時系列モデル推定部104において決定された時系列モデルについて、パラメータ(係数と次数)を変えながら時系列データとの適合度を計算し、適合度が最良のパラメータを最適なパラメータとして決定する。
The time-series
時系列モデル比較部107は、時系列モデル適用部106にて、丸め単位毎・時系列変換毎に決定された最適なパラメータを用いて計算された時系列モデルを、得られた適合度順に並べるとともに、各時系列モデルと時系列データの妥当性を判断するための評価指標を計算し、グラフ化する。更に、時系列モデル比較部107は、各時系列モデルによる予測を行う。出力部108は、時系列モデル比較部107における処理結果(並べられた時系列モデルの情報、グラフ等)を出力する。
The time-series
本実施の形態に係るモデル判定装置100(図1、図15)は、例えば、コンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。すなわち、モデル判定装置100が有する機能は、当該コンピュータに内蔵されるCPUやメモリ、ハードディスクなどのハードウェア資源を用いて、モデル判定装置100で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体(可搬メモリ等)に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メールなど、ネットワークを通して提供することも可能である。
The model determination apparatus 100 (FIGS. 1 and 15) according to the present embodiment can be realized, for example, by causing a computer to execute a program describing the processing contents described in the present embodiment. That is, the function of the
上記のプログラムは、例えば、各種の統計処理を行う関数(モジュール)の集合を含む。当該関数(モジュール)の集合を提供するアプリケーションとして、本実施の形態では、統計分析ソフトである「R」を使用しているが、これは例であり、例えば、既存の統計分析ソフトを利用せずに、各関数のプログラムを構築して利用することとしてもよい。 The program includes, for example, a set of functions (modules) that perform various statistical processes. In this embodiment, “R”, which is statistical analysis software, is used as an application that provides a set of functions (modules). However, this is an example, and for example, existing statistical analysis software can be used. Instead, a program for each function may be constructed and used.
以下、モデル判定装置100の動作例についてシーケンス図等を参照して説明する。
Hereinafter, an operation example of the
(全体処理手順)
図2は、モデル判定装置100により実行される処理の全体の流れを示すフローチャートである。図2に示すように、まず、時系列モデル化の対象となる時系列データが入力部101から入力される(ステップS100)。
(Overall procedure)
FIG. 2 is a flowchart showing the overall flow of processing executed by the
次に、データ期間分析・丸め処理部103が、入力された時系列データに適した複数種類の丸め単位を決定し、決定した丸め単位毎に時系列データに対する丸め処理を行う(ステップS200)。そして、時系列モデル推定部104は、丸め単位毎に、丸め処理を経た時系列データに適した時系列モデルを推定する(ステップS300)。また、必要に応じて、時系列変換部105が時系列変換処理を実行する(ステップS400)。
Next, the data period analysis / rounding
続いて、時系列モデル適用部106は、丸め単位毎・時系列変換毎に、時系列モデル推定部104において決定された時系列モデルについて、パラメータ(係数と次数)を変えながら時系列データとの適合度を計算し、適合度が最良のパラメータを最適なパラメータとして決定する(ステップS500)。
Subsequently, the time series
そして、時系列モデル比較部107は、丸め単位毎・時系列変換毎に得られた適合度順に、時系列モデルの情報を並べるとともに、各時系列モデルと時系列データの妥当性を判断するための評価指標を計算し、グラフ化し、更に、各時系列モデルによる予測を行い、出力部108を介して結果を出力する(ステップS600)。
Then, the time series
以下、ステップS200〜S600の処理をより詳細に説明する。なお、以下では各種の閾値を使用しているが、当該閾値は例であり、これに限定されるわけではない。 Hereinafter, the processing of steps S200 to S600 will be described in more detail. In the following, various threshold values are used, but the threshold values are examples and are not limited thereto.
(S200:データ期間分析・丸め処理)
本実施の形態では、データ期間分析・丸め処理部103が、入力された時系列データのサンプリング間隔とデータの取得期間とから、最大4つ、最少1つの推奨丸め単位を自動で計算し、全ての推奨丸め単位で時系列データの丸め処理を行い、丸め単位毎の時系列データを出力する。
(S200: Data period analysis / rounding process)
In the present embodiment, the data period analysis / rounding
データ期間分析・丸め処理部103が実行する丸め処理の方法を図3〜図5を参照して説明する。
A rounding method performed by the data period analysis / rounding
図3の中のグラフは、入力される時系列データのイメージを示している。図3に示されるとおり、Iはデータのサンプリング間隔を示す。また、Lはデータ期間であり、入力データ全体の期間を示す。例えば、1年分のデータであればLは1年になる。Rは丸め単位を示す。データ期間分析・丸め処理部103は、時系列データのサンプリング間隔Iの平均を求める等して、Iを自動的に計算してもよいし、ユーザからIを入力してもらうこととしてもよい。また、データ期間Lについても、時系列データの開始と終了から計算してもよいし、ユーザからLを入力してもらうこととしてもよい。
The graph in FIG. 3 shows an image of input time series data. As shown in FIG. 3, I indicates a data sampling interval. L is a data period, which indicates the period of the entire input data. For example, if the data is for one year, L is one year. R represents a rounding unit. The data period analysis / rounding
図3(a)、(c)に示すように、本実施の形態では、IとLのそれぞれについて、所定の間隔の区分に分けられている。例えば、図3(a)の例において、Iの区分の3は、Iが1分以上、1時間以下であることを示す。また、図3(b)に示すように、選択する対象である丸め単位についても、予め区分に分けられている。
As shown in FIGS. 3A and 3C, in this embodiment, each of I and L is divided into predetermined intervals. For example, in the example of FIG. 3A, I in
また、I≦R<Lという関係と、経験則とから、IとRの取り得る組み合わせとして図4(a)中の〇で示す組み合わせが予め決められ、RとLの取り得る組み合わせとして図4(b)中の〇で示す組み合わせが予め決められており、これらの組み合わせを示すデータがデータ記憶部102に格納されている。
Further, from the relationship of I ≦ R <L and empirical rules, combinations indicated by ◯ in FIG. 4A are determined in advance as possible combinations of I and R, and possible combinations of R and L are illustrated in FIG. Combinations indicated by ◯ in (b) are determined in advance, and data indicating these combinations is stored in the
図4(a)に示す組み合わせは、I≦Rの関係から必然的に得られる。例えば、Iの区分3(1min<I≦1hour)の場合、丸め単位は、1時間以上の区分になる。図4(b)に示す組み合わせにおいては、R<Lの関係から必然的に決まる点と、経験則で決めた点がある。R<Lの関係から必然的に決まる点は、例えば、Lの区分6において、Rを1週間以下とする点である。また、Lの区分6において、Rの区分1(1秒)、区分2(1分)は組み合わせに含められていないが、これは、経験則から、Lの区分6に対し、1秒での丸め処理や、1分での丸め処理を行っても、あまり効果がないことがわかっているためである。
The combination shown in FIG. 4A is inevitably obtained from the relationship I ≦ R. For example, in the case of I category 3 (1 min <I ≦ 1 hour), the rounding unit is one hour or more. In the combination shown in FIG. 4B, there are a point that is inevitably determined from the relationship of R <L and a point determined by an empirical rule. The point that is inevitably determined from the relationship of R <L is, for example, that R is set to one week or less in the
データ期間分析・丸め処理部103は、図4(a)に示す組み合わせのうち、時系列データのIに対応するRの集合と、図4(b)に示す組み合わせのうち、時系列データのLに対応するRの集合との論理積を当該時系列データに対して使用するRの集合として決定する。図5は、Iの区分とLの区分の組み合わせ毎のRの区分を示す図である。
The data period analysis / rounding
例えば、時系列データのIの区分が3(1min<I≦1hour)であり、Lの区分が5(1week<L≦1month)である場合、図4(a)に示す組み合わせから、Rの集合として3〜8が得られる。また、図4(b)に示す組み合わせから、Rの集合として2〜5が得られる。よって、当該時系列データに対して使用する丸め単位Rとして、3〜8と2〜5の論理積をとって3、4、5が得られる。この場合、R=1hour、6hour、1dayのそれぞれを用いて、時系列データの丸め処理を行う。つまり、この場合、3つの丸め処理後の時系列データが生成される。なお、丸める際の手法として、丸め区間毎にデータを加算する方法や、平均をとる方法などがある。この方法については、ユーザが選択して入力することとしてもよいし、各方法で丸め処理を行ってもよい。各方法で丸め処理を行う場合、その分だけ、丸め処理後の時系列データが生成される。例えば、Rが3種類で、丸め処理方法が2種類の場合、6種類の丸め処理後の時系列データが生成される。 For example, when the I division of the time-series data is 3 (1 min <I ≦ 1 hour) and the L division is 5 (1 week <L ≦ 1 month), a set of R from the combination shown in FIG. As a result, 3 to 8 are obtained. Moreover, 2-5 are obtained as a set of R from the combination shown in FIG.4 (b). Therefore, as the rounding unit R used for the time series data, 3, 4, and 5 are obtained by taking the logical product of 3-8 and 2-5. In this case, rounding processing of time series data is performed using R = 1 hour, 6 hours, and 1 day. That is, in this case, time-series data after three rounding processes is generated. As a rounding method, there are a method of adding data for each rounding section, a method of taking an average, and the like. This method may be selected and input by the user, or rounding may be performed by each method. When rounding is performed by each method, time series data after rounding is generated accordingly. For example, when there are three types of R and two types of rounding processing methods, six types of time-series data after rounding processing are generated.
図6は、データ期間分析・丸め処理部103が実行する処理の手順を示すフローチャートである。図6に示すとおり、まず、丸め手法が選択され、入力される(ステップS201)。データ期間分析・丸め処理部103は、例えば、時系列データを解析することにより、時系列データのデータ期間(Lの区分)、及びサンプリング間隔(Iの区分)を決定する(ステップS202、S203)。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure of processing executed by the data period analysis / rounding
そして、データ期間分析・丸め処理部103は、上述した方法により、時系列データに対する1つ又は複数の丸め単位を決定し、各丸め単位を用いて時系列データに対して丸め処理を実行する。丸め処理が施された各時系列データは、データ記憶部102に格納され、次の処理において読み出される。
Then, the data period analysis / rounding
(S300:時系列モデル推定処理、S400:時系列変換処理)
次に、時系列モデル推定処理と時系列変換処理を図7〜図10を参照して詳細に説明する。以下では、ある丸め単位の丸め処理で得られた1つの時系列データに関する処理を説明する。以下で説明する処理が、各丸め単位(また、必要に応じて各時系列変更後)の時系列データに対して実行される。以下、時系列データ解析用の関数を提供するアプリケーション"R"に実装されている関数を例に説明する。
(S300: time series model estimation process, S400: time series conversion process)
Next, time series model estimation processing and time series conversion processing will be described in detail with reference to FIGS. Below, the process regarding one time series data obtained by the rounding process of a certain rounding unit is demonstrated. The process described below is performed on the time series data of each rounding unit (and after each time series change if necessary). Hereinafter, a function implemented in an application “R” that provides a function for time series data analysis will be described as an example.
図7のステップS301において、まず、時系列モデル推定部104が、時系列データ(図中のdata)に対してfrequency関数を適用することで、周期性の計算を行う。計算結果はfreq.dataに入れられる。なお、freq.dataが1以外の場合に周期性ありと判定する。次に、時系列モデル推定部104は、時系列データにaggregate関数を適用することにより、時系列データのトレンドの有無を判定する(ステップS302、S303)。本例では、グラフの傾きの絶対値が0.1以上である場合に、トレンドが有りと判定し、trend.dataに1を設定する。
In step S301 in FIG. 7, first, the time series
続いて、時系列モデル推定部104は、CADFtest関数を適用することにより、定常性の判定を行う(ステップS305)。ここでは、パラメータの1つとしてステップS301で求めた周期性の値が用いられる。ステップS305の計算の結果、得られたp値(帰無仮説が成立する確率)が0.05より小さければ定常であると判定し(ステップS306、S307)、閾値0.05より小さくなければ非定常であると判定する(ステップS306、S308)。
Subsequently, the time series
定常と判定した場合、ステップS309に進み、時系列変換がなされているかどうかを判定する(ステップS309)。時系列変換処理については後述する。時系列変換がなされている場合はステップS310に進み、トレンドの有無で場合に分かれる。トレンドが有る場合(ステップS310のNo)、モデルをSARIMA(seasonal autoregressive integrated moving average)と決定する(ステップS311)。トレンドが無い場合(ステップS310のYes)、モデルをARIMA(autoregressive integrated moving average)と決定する(ステップS312)。 If it is determined to be steady, the process proceeds to step S309, and it is determined whether time series conversion has been performed (step S309). The time series conversion process will be described later. If time-series conversion has been performed, the process proceeds to step S310, and the process is divided depending on whether or not there is a trend. If there is a trend (No in step S310), the model is determined to be SARIMA (seasonal autoregressive integrated moving average) (step S311). If there is no trend (Yes in step S310), the model is determined to be ARIMA (autoregressive integrated moving average) (step S312).
ステップS309でNoの場合、ステップS313に進み、acf関数を適用することにより自己相関検定を行う。なお、自己相関とは、ある時点でのデータが異なる時点のデータと相関関係を持っているか否かを表す指標であり、時点間の差をラグと呼ぶ。自己相関があれば、ある時点でのデータを異なる時点のデータを用いて説明できるということになり、時系列モデルを推定するのに非常に重要な情報となる。 If No in step S309, the process proceeds to step S313, and an autocorrelation test is performed by applying the acf function. The autocorrelation is an index indicating whether or not data at a certain time point has a correlation with data at a different time point, and a difference between the time points is called a lag. If there is an autocorrelation, data at a certain time can be explained using data at a different time, which is very important information for estimating a time series model.
ステップS313の計算の結果、得られたp値が0.05より小さくなければ自己相関なしと判定し(ステップS314のNo、S315)、閾値0.05より小さければ自己相関ありと判定する(ステップS314のYes、S322)。 As a result of the calculation in step S313, if the obtained p value is not smaller than 0.05, it is determined that there is no autocorrelation (No in step S314, S315), and if it is smaller than the threshold value 0.05, it is determined that there is autocorrelation (step). Yes in S314, S322).
自己相関なしの場合、期待値と自己共分散を計算し(ステップS316)、「期待値=0かつ自己共分散=0(0以外のラグにおいて)」かどうかを判定する(ステップS317)。 When there is no autocorrelation, the expected value and the autocovariance are calculated (step S316), and it is determined whether or not “expected value = 0 and autocovariance = 0 (in a lag other than 0)” (step S317).
ステップS317の判定結果がNoであれば、モデルの推定不可として処理を終了する(ステップS318)。ステップS317の判定結果がYesであれば、時系列変換の有無を判定し(ステップS319)、Yesであればモデルをランダムウォークと決定する(ステップS320)。Noであればモデルをホワイトノイズと決定する(ステップS321)。 If the determination result in step S317 is No, the process is terminated because the model cannot be estimated (step S318). If the determination result in step S317 is Yes, the presence / absence of time series conversion is determined (step S319), and if Yes, the model is determined as a random walk (step S320). If No, the model is determined as white noise (step S321).
一方、自己相関ありの場合(ステップS322)、acf関数を適用することで自己相関強度判定を行う(ステップS323)。 On the other hand, when there is autocorrelation (step S322), the autocorrelation strength is determined by applying the acf function (step S323).
図8のステップS324において、0以外の各ラグにおけるacfの値が0.2以上かどうかを判定する。図9は、acfの値が0.2以上である場合のグラフの一例を示す図である。図8のステップS324の判定結果がYesであれば、強い自己相関があると判定し(ステップS325)、acf.weakが1かどうか判定する(ステップS326)。acf.weakは、初期値は0であり、弱い自己相関があった時に1になる変数である。ここでは元々強い自己相関があるのか、それとも一度弱い自己相関と判定されたものが二乗変換により強い自己相関を持つようになったのかを判定している。ステップS326での判定結果がYesであれば、モデルをGARCH(generalized ARCH((autoregressive conditional heteroskedasticity))と決定する(ステップS327)。 In step S324 in FIG. 8, it is determined whether or not the value of acf in each lag other than 0 is 0.2 or more. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a graph when the value of acf is 0.2 or more. If the determination result in step S324 of FIG. 8 is Yes, it is determined that there is a strong autocorrelation (step S325), and it is determined whether acf.weak is 1 (step S326). acf.weak is a variable that has an initial value of 0 and becomes 1 when there is weak autocorrelation. Here, it is determined whether there is originally a strong autocorrelation or whether a weak autocorrelation is once determined to have a strong autocorrelation by the square transformation. If the determination result in step S326 is Yes, the model is determined as GARCH (generalized ARCH ((autoregressive conditional heteroskedasticity)) (step S327).
ステップS326での判定結果がNoの場合、ステップS328に進み、自己相関切断判定を行う。ここでは、acfの値が0.05以下のラグが、ラグ2からラグ30の間に10以上連続する場合に、自己相関切断有りとする。自己相関切断有りの場合(ステップS329のYesの場合)、pacf関数を適用することで偏自己相関切断判定を行う(ステップS330)。ここでも、pacfの値が0.05以下のラグが、ラグ2からラグ30の間に10以上連続する場合に、偏自己相関切断有りとする。偏自己相関切断無しの場合(ステップS331のNoの場合)、モデルをMA(moving average)と決定する(ステップS332)。偏自己相関切断有りの場合(ステップS331のYesの場合)、推定不可であるが、ARMA(autoregressive moving average)モデルを適用できる可能性があるため、モデルをARMAと決定する(ステップS334)。
If the determination result in step S326 is No, the process proceeds to step S328 to perform autocorrelation disconnection determination. Here, when 10 or more lags having a value of acf of 0.05 or less continue between
ステップS329の判定結果がNoの場合、ステップS335に進み、偏自己相関切断判定を行う(ステップS335)。ここでも、pacfの値が0.05以下のラグが、ラグ2からラグ30の間に10以上連続する場合に、偏自己相関切断有りとする。偏自己相関切断有りの場合(ステップS336のYesの場合)、モデルをARMAと決定する(ステップS334)。Noの場合、モデルをAR(Autoregressive)と決定する(ステップS337)。
When the determination result of step S329 is No, the process proceeds to step S335, and partial autocorrelation disconnection determination is performed (step S335). Also here, when there are 10 or more consecutive lags having a pacf value of 0.05 or less between the
一方、ステップS324での判定結果がNoの場合、弱い自己相関と判定し(ステップS338)、acf.weakが0でなければ、つまり一度弱い自己相関と判定されて二乗変換され、再び弱い自己相関と判定された場合、ステップS328に進んで既に説明した処理を実行する。acf.weakが0の場合は、acf.weakを1とし(ステップS340)、時系列データの二乗変換を行って(ステップS341、S342)、ステップS323に戻る。 On the other hand, if the determination result in step S324 is No, it is determined that the autocorrelation is weak (step S338). If it is determined, the process proceeds to step S328 to execute the processing already described. When acf.weak is 0, acf.weak is set to 1 (step S340), time-series data is square-transformed (steps S341 and S342), and the process returns to step S323.
図7の定常性の判定(ステップS306)の結果、非定常であると判定した場合(ステップS308)、時系列変換部105が、図10に示す時系列変換処理を実行する。図10において、log、difflog、diff、ndiffはそれぞれ、初期値は0であり、対数変換、対数差分変換、1階差分変換、n階差分変換を行った場合に1となる変数である。
As a result of the determination of continuity in FIG. 7 (step S306), when it is determined that it is unsteady (step S308), the time
ステップS401において、上記のいずれかを行っていると判定された場合(Noの場合)、変換を無限に繰り返すことを避けるため、推定不可として処理を終了する。 In step S401, when it is determined that any of the above is performed (in the case of No), in order to avoid repeating the conversion infinitely, the process is terminated as estimation impossible.
ステップS401の判定がYesの場合、例えば、まず、対数変換(S403〜S405)を行い、変換後の時系列データに対してS301からの処理を行って、定常(ステップS306のYes)であれば、これまでに説明した処理により、モデルの判定がなされる。次に、再び、時系列変換を行っていない時系列データ(上記の対数変換を行う前の段階のデータと同じもの)について、対数差分変換(S403〜S405)を行い、定常(ステップS306のYes)であれば、これまでに説明した処理により、モデルの判定がなされる。次に、再び、時系列変換を行っていない時系列データ(上記の対数変換を行う前の段階のデータと同じもの)について、1階差分変換又はn階差分変換(S412により場合分けで、S409〜S411、S413〜S415)を行い、定常(ステップS306のYes)であれば、これまでに説明した処理により、モデルの判定がなされる。このような処理により、仮に3つの変換を行う場合、変換後の時系列データが3つ得られることになる。なお、このような処理に代えて、図10の対数変換、対数差分変換、1階差分変換、n階差分変換をこの順で順番に行って、時系列変換により定常と判断された段階で、他の時系列変換を行わないこととしてもよい。 If the determination in step S401 is Yes, for example, first, logarithmic conversion (S403 to S405) is performed, and the processing from S301 is performed on the time-series data after conversion, and if it is steady (Yes in step S306). The model is determined by the processing described so far. Next, logarithmic difference conversion (S403 to S405) is performed again on time-series data that has not been subjected to time-series conversion (the same data as before the logarithmic conversion is performed), and steady (Yes in step S306). ), The model is determined by the processing described so far. Next, again for time-series data that has not been subjected to time-series conversion (the same data as the data before the logarithmic conversion described above), first-order difference conversion or n-th order difference conversion (depending on the case of S412, S409). -S411, S413-S415), and if it is steady (Yes in step S306), the model is determined by the processing described so far. With such a process, if three conversions are performed, three converted time-series data are obtained. In place of such processing, the logarithmic conversion, logarithmic difference conversion, first-order difference conversion, and n-th order difference conversion of FIG. 10 are sequentially performed in this order, and at the stage determined to be steady by time-series conversion, Other time series conversion may not be performed.
(S500:時系列モデル適用処理)
次に、時系列モデル適用部106が実行する時系列モデル適用処理について、図11、図12を参照して説明する。
(S500: time series model application process)
Next, the time series model application processing executed by the time series
時系列モデル適用処理においては、各時系列データ毎に、これまでの処理で決定された適用する時系列モデルのパラメータ(係数と次数)を変えながら、時系列データとの適合度(赤池情報量規準:AIC)を計算する。適合度を計算する対象となる時系列データは、該当する丸め処理がなされたデータである。また、時系列変換がなされている場合には、更に当該時系列変換がなされたデータである。本実施の形態では、適合度の計算を赤池情報量規準(AIC)を用いて行っているが、これ以外の規準を用いて行うこととしてもよい。 In the time series model application process, the degree of fitness (Akaike information amount) with time series data is changed for each time series data while changing the parameters (coefficients and order) of the applied time series model determined in the previous process. Criteria: AIC) is calculated. The time series data for which the fitness is calculated is data that has been subjected to the corresponding rounding process. In addition, when time series conversion is performed, the data is further subjected to the time series conversion. In the present embodiment, the fitness is calculated using the Akaike Information Criterion (AIC), but may be calculated using other criteria.
具体的な処理内容は、図11、図12に示すとおりである。すなわち、時系列モデル推定処理で得られた推定結果が、推定不可、ホワイトノイズ、ランダムウォークである場合、いずれもモデル化不可能とし、AICを9999に設定する(ステップS501〜S506)。これら以外の場合、パラメータを変えながら該当の時系列モデルを時系列データに適用して、AICが最小となるパラメータ(係数と次数)を最適なパラメータとして決定する(ステップS507〜S518)。 The specific processing contents are as shown in FIGS. That is, if the estimation result obtained by the time series model estimation process is estimation impossible, white noise, or random walk, all modeling is impossible and AIC is set to 9999 (steps S501 to S506). In other cases, the corresponding time series model is applied to the time series data while changing the parameters, and the parameter (coefficient and order) that minimizes the AIC is determined as the optimum parameter (steps S507 to S518).
例えば、最初に入力された時系列データに対して、4種類の丸め処理(A、B,C,D)が実施され、そのうちのBについて2種類の時系列変換(H1、H2とする)がなされたとすると、この時点で、以下に示す5種類のデータが得られることになる。 For example, four types of rounding processing (A, B, C, D) are performed on the first input time series data, and two types of time series conversion (H1, H2) are performed for B. If this is done, the following five types of data will be obtained at this point.
(データ1)丸め単位A、Aを施した時系列データ、適用時系列モデル、AICを最小にするパラメータ、AIC。 (Data 1) Time series data with rounding units A and A, applied time series model, parameter for minimizing AIC, AIC.
(データ2)丸め単位B、時系列変換H1、BとH1を施した時系列データ、適用時系列モデル、AICを最小にするパラメータ、AIC。 (Data 2) Rounding unit B, time series conversion H1, time series data subjected to B and H1, applied time series model, parameter for minimizing AIC, AIC.
(データ3)丸め単位B、時系列変換H2、BとH2を施した時系列データ、適用時系列モデル、AICを最小にするパラメータ、AIC。 (Data 3) Rounding unit B, time series conversion H2, time series data subjected to B and H2, applied time series model, parameter for minimizing AIC, AIC.
(データ4)丸め単位C、Cを施した時系列データ、適用時系列モデル、AICを最小にするパラメータ、AIC。 (Data 4) Time series data subjected to rounding units C and C, applied time series model, parameter for minimizing AIC, AIC.
(データ5)丸め単位D、Dを施した時系列データ、適用時系列モデル、AICを最小にするパラメータ、AIC。 (Data 5) Time series data subjected to rounding units D and D, applied time series model, parameter for minimizing AIC, AIC.
(S600:時系列モデル比較処理)
次に、時系列モデル比較部107が実行する時系列モデル比較処理について図13のフローチャートを参照して説明する。
(S600: time series model comparison process)
Next, time series model comparison processing executed by the time series
時系列モデル比較処理部107は、ステップS500で得られたデータをAICの昇順(最小のものを先頭)に並べたリストを作成し、当該リストを出力部108から出力する(ステップS601)。例えば、上記の例で、AICの大きさが、「データ2<データ3<データ1<データ5<データ4」となった場合、この順番で並べられたデータを出力する。出力された各データは、例えばディスプレイに表示される。なお、ここでは、AICが最小のもののみを出力することとしてもよい。
The time series model
また、時系列モデル比較処理部107は、ステップS500で得られた各データについて、各モデルと各データの妥当性を判断するための評価指標を計算しグラフ化し、出力部108から出力する(ステップS602)。評価指標は特定のものに限られないが、例えば、以下(1)〜(3)の評価指標を使用することができる。
Further, the time series model
(1)時系列データと時系列モデルの残差(モデル予測値−実測値)
(2)時系列データと時系列モデルの残差の自己相関
(3)時系列データと時系列モデルの残差がホワイトノイズと見なせるかの検定
図14(a)は、時系列データと時系列モデルの残差の一例を示す。図14(b)は、時系列データと時系列モデルの残差の自己相関の一例を示す。図14(c)は、残差がホワイトノイズになっているかの検定プロットを示す。点線を下回らなければホワイトノイズとみなせる。このような出力・表示を行うことは、必須ではないが、このような出力・表示を行うことで、ユーザは、モデルがどの程度、実測値に適合しているかを容易に把握できる。
(1) Residual difference between time series data and time series model (model prediction value-actual measurement value)
(2) Autocorrelation between residuals of time series data and time series model (3) Test whether residual of time series data and time series model can be regarded as white noise FIG. 14 (a) shows time series data and time series An example of a model residual is shown. FIG. 14B shows an example of the autocorrelation of the residual between the time series data and the time series model. FIG. 14C shows a test plot of whether the residual is white noise. If it is not below the dotted line, it can be regarded as white noise. Although it is not essential to perform such output / display, by performing such output / display, the user can easily grasp how much the model is adapted to the actual measurement value.
また、時系列モデル比較処理部107は、ステップS500で得られた各データについて、適用モデルの予測(例:100期先まで)グラフを作成し、出力する(ステップS603)。
In addition, the time-series model
(応用例)
本実施の形態におけるモデル判定装置100は、様々な分野に適用可能である。例えば、サーバによるネットワークを介したサービス提供等の通信サービス分野において、ユーザ端末からサーバへのアクセス数のログ(学習データ)に対し、これまでに説明した時系列モデル判定技術を適用し、時系列モデルを決定し、当該時系列モデルを用いて、将来のアクセス数の予測を行うことができる。また、時系列モデルの予測値と、実測値とを比べたときに、実測値が予測値と大きく上回る、または下回った場合には、異常(攻撃、故障、アクセスの集中など)が起きていると判定することもできる。
(Application examples)
The
図15に、上記の応用例に対応するモデル判定装置100の機能構成図を示す。図15に示すモデル判定装置100は、モデル判定部151、予測部152、異常判定部153を備える。
FIG. 15 is a functional configuration diagram of the
モデル判定部151は、図1に示したモデル判定装置100の構成を有しており、これまでに説明した時系列モデル判定処理を実施する。例えば、モデル判定部151は、入力データとして、上記のアクセスログのデータを受信し、当該アクセスログデータに適合する最適な時系列モデルを決定する。より具体的には、例えば、AICを最小にする時系列モデルとパラメータを決定し、出力する。
The
予測部152は、モデル判定部151により決定された時系列モデルから将来の予測値を算出する。異常判定部153には、現在のログ(アクセス数)が入力されるとともに、予測部152から、現在に対応する予測値(予測アクセス数)とが入力される。異常判定部153は、例えば、予測アクセス数とアクセス数との差分の絶対値が予め定めた閾値よりも大きい場合に、「異常」を示す結果を出力する。
The
また、上記の例の他に、過去のアクセスログから不正アクセスを特定し、当該アクセスログを学習データとして、これまでに説明した時系列モデル判定技術を適用し、不正アクセスのアクセスパターンの時系列モデルを決定し、当該時系列モデルを用いて、当該時系列モデルに近いアクセスパターンでアクセスしてきたユーザに対しては、不正アクセスと判定することも可能である。不正アクセスと判定された場合には、例えば、当該ユーザをブロックしたり、サービスを使えなくするなどの対策をとることが可能となる。 In addition to the above example, the unauthorized access is identified from the past access log, the access log is used as learning data, and the time series model determination technology described so far is applied, and the unauthorized access pattern is time-series. It is also possible to determine a model and determine that the user has accessed with an access pattern close to the time series model using the time series model as unauthorized access. When it is determined that the access is unauthorized, it is possible to take measures such as blocking the user or disabling the service.
このような処理についても、図15に示すモデル判定装置100が実行できる。この場合、モデル判定部151が、不正アクセスのアクセスパターンの時系列モデルを決定し、予測部152が、当該時系列モデルを用いて不正アクセスの将来のアクセスパターンを予測し、異常判定部153が、当該予測値と実測値(各ユーザの現在のアクセスパターン)とを比較して、予測値に近い実測値を持つユーザを特定する。そして、例えば、異常判定部153は、例えば、当該ユーザからのアクセスをブロックするよう、アクセス装置への指示を実行する。
Such a process can also be executed by the
(実施の形態の効果)
従来技術では、時系列データに適合する時系列モデルの決定を行う際に、丸め処理、時系列変換、時系列モデルの絞込みを人の判断をたよりに繰り返し試行錯誤しながら行っていたが、本実施の形態では、自動的に時系列データに適した丸め処理や時系列変換を行い、それぞれの処理後の入力データに対して最適な時系列モデルと適合度を計算し、時系列モデルのリストを提示することができる。これにより、時系列データの解析について学術的な知識のない人でも、簡便にモデル化を行うことが可能となる。
(Effect of embodiment)
In the prior art, when deciding on a time-series model that matches time-series data, rounding, time-series conversion, and narrowing down of the time-series model were performed through repeated trial and error based on human judgment. In the embodiment, a rounding process and time series conversion suitable for time series data are automatically performed, and an optimum time series model and fitness are calculated for each processed input data, and a list of time series models is obtained. Can be presented. As a result, even a person who has no academic knowledge about the analysis of time series data can easily perform modeling.
(実施の形態のまとめ)
以上、説明したように、本実施の形態により、入力された時系列データに適合する時系列モデルを判定するモデル判定装置であって、前記時系列データのサンプリング間隔とデータ期間とに基づいて、当該時系列データに適用する丸め単位を決定し、当該時系列データに対して当該丸め単位での丸め処理を実行し、丸め処理後の時系列データを取得する丸め処理手段と、前記丸め処理後の時系列データの特性値を計算し、当該特性値と所定の閾値とを比較することにより、前記丸め処理後の時系列データに適した時系列モデルを推定する時系列モデル推定手段と、前記時系列モデル推定手段により推定された時系列モデルを前記丸め処理後の時系列データに適用することにより、前記時系列モデルと前記丸め処理後の時系列データとの適合度を最良とするパラメータを決定する時系列モデル適用手段とを備えることを特徴とするモデル判定装置が提供される。なお、上記の特性値は、例えば、周期性(季節性)の有無、トレンドの有無、定常性、自己相関関数の形、偏自己相関関数の形等であるが、これらに限られるわけではない。
(Summary of embodiment)
As described above, according to the present embodiment, a model determination device that determines a time-series model that matches input time-series data, based on the sampling interval and the data period of the time-series data, A rounding unit that determines a rounding unit to be applied to the time series data, performs rounding processing in the rounding unit on the time series data, and obtains time series data after rounding; and after the rounding process Calculating a characteristic value of the time-series data, and comparing the characteristic value with a predetermined threshold value to estimate a time-series model suitable for the time-series data after the rounding process; and By applying the time series model estimated by the time series model estimation means to the time series data after the rounding process, the goodness of fit between the time series model and the time series data after the rounding process Model determining device is provided, characterized in that it comprises a time-series model application means for determining the parameters of the best. The above characteristic values include, for example, the presence / absence of periodicity (seasonality), presence / absence of trend, continuity, autocorrelation function, partial autocorrelation function, etc., but are not limited thereto. .
前記丸め処理手段は、複数の丸め単位を決定し、丸め単位毎に、丸め処理を実行して丸め処理後の時系列データを取得し、前記時系列モデル推定手段は、丸め単位毎に、丸め処理後の時系列データに適した時系列モデルを推定し、前記時系列モデル適用手段は、丸め単位毎に、前記適合度を最良とするパラメータを決定し、前記モデル判定装置は、適合度の良い順番に並べられた、丸め単位と時系列モデルとを含む情報のリストを出力することとしてもよい。なお、情報のリストには更にパラメータが含まれていてもよい。 The rounding processing unit determines a plurality of rounding units, executes rounding processing for each rounding unit to obtain time series data after rounding processing, and the time series model estimation unit rounds for each rounding unit. A time series model suitable for the time series data after processing is estimated, the time series model application means determines a parameter that optimizes the fitness for each rounding unit, and the model determination device A list of information including rounding units and time series models arranged in a good order may be output. The information list may further include a parameter.
前記時系列モデル推定手段において、前記丸め処理後の時系列データが非定常であると判定された場合において、当該丸め処理後の時系列データに対して、時系列変換を実行する時系列変換手段を備えてもよく、前記時系列変換が実行された場合に、前記時系列モデル推定手段は、前記時系列変換が実行された後の時系列データを前記丸め処理後の時系列データとして時系列モデル推定処理を実行し、前記時系列モデル適用手段は、前記時系列変換が実行された後の時系列データを前記丸め処理後の時系列データとして時系列モデル適用処理を実行する。 In the time series model estimation means, when it is determined that the time series data after rounding is non-stationary, time series conversion means for performing time series transformation on the time series data after rounding When the time series conversion is executed, the time series model estimation means uses the time series data after the time series conversion is executed as time series data after the rounding process as time series data. A model estimation process is executed, and the time series model application means executes a time series model application process using the time series data after the time series conversion is executed as the time series data after the rounding process.
前記丸め処理手段は、前記データ期間に対して予め定められた丸め単位候補集合の中から、前記時系列データに適用する丸め単位を抽出することとしてもよい。また、前記丸め処理手段は、前記データ期間に対して予め定められた丸め単位候補集合と、前記サンプリング間隔に対して予め定められた丸め単位候補集合との論理積により得られる丸め単位を、前記時系列データに適用する丸め単位として抽出することとしてもよい。 The rounding processing unit may extract a rounding unit to be applied to the time series data from a rounding unit candidate set predetermined for the data period. Further, the rounding processing unit may calculate a rounding unit obtained by a logical product of a rounding unit candidate set predetermined for the data period and a rounding unit candidate set predetermined for the sampling interval. It is good also as extracting as a rounding unit applied to time series data.
また、前記モデル判定装置は、前記時系列モデル適用手段により決定されたパラメータを持つ時系列モデルを使用して将来予測を実行する予測手段と、前記予測手段により得られた予測値と、実測値とを比較することにより、異常検知を行う異常判定手段とを備えることとしてもよい。 Further, the model determination device includes a prediction unit that performs a future prediction using a time series model having parameters determined by the time series model application unit, a predicted value obtained by the prediction unit, and an actual measurement value It is good also as providing the abnormality determination means which performs abnormality detection by comparing.
(第1項)
入力された時系列データに適合する時系列モデルを判定するモデル判定装置であって、
前記時系列データのサンプリング間隔とデータ期間とに基づいて、当該時系列データに適用する丸め単位を決定し、当該時系列データに対して当該丸め単位での丸め処理を実行し、丸め処理後の時系列データを取得する丸め処理手段と、
前記丸め処理後の時系列データの特性値を計算し、当該特性値と所定の閾値とを比較することにより、前記丸め処理後の時系列データに適した時系列モデルを推定する時系列モデル推定手段と、
前記時系列モデル推定手段により推定された時系列モデルを前記丸め処理後の時系列データに適用することにより、前記時系列モデルと前記丸め処理後の時系列データとの適合度を最良とするパラメータを決定する時系列モデル適用手段と
を備えることを特徴とするモデル判定装置。
(第2項)
前記丸め処理手段は、複数の丸め単位を決定し、丸め単位毎に、丸め処理を実行して丸め処理後の時系列データを取得し、
前記時系列モデル推定手段は、丸め単位毎に、丸め処理後の時系列データに適した時系列モデルを推定し、
前記時系列モデル適用手段は、丸め単位毎に、前記適合度を最良とするパラメータを決定し、
前記モデル判定装置は、適合度の良い順番に並べられた、丸め単位と時系列モデルとを含む情報のリストを出力する
ことを特徴とする第1項に記載のモデル判定装置。
(第3項)
前記時系列モデル推定手段において、前記丸め処理後の時系列データが非定常であると判定された場合において、当該丸め処理後の時系列データに対して、時系列変換を実行する時系列変換手段を備え、
前記時系列変換が実行された場合に、前記時系列モデル推定手段は、前記時系列変換が実行された後の時系列データを前記丸め処理後の時系列データとして時系列モデル推定処理を実行し、前記時系列モデル適用手段は、前記時系列変換が実行された後の時系列データを前記丸め処理後の時系列データとして時系列モデル適用処理を実行する
ことを特徴とする第1項又は第2項に記載のモデル判定装置。
(第4項)
前記丸め処理手段は、前記データ期間に対して予め定められた丸め単位候補集合の中から、前記時系列データに適用する丸め単位を抽出する
ことを特徴とする第1項ないし第3項のうちいずれか1項に記載のモデル判定装置。
(第5項)
前記丸め処理手段は、前記データ期間に対して予め定められた丸め単位候補集合と、前記サンプリング間隔に対して予め定められた丸め単位候補集合との論理積により得られる丸め単位を、前記時系列データに適用する丸め単位として抽出する
ことを特徴とする第4項に記載のモデル判定装置。
(第6項)
前記時系列モデル適用手段により決定されたパラメータを持つ時系列モデルを使用して将来予測を実行する予測手段と、
前記予測手段により得られた予測値と、実測値とを比較することにより、異常検知を行う異常判定手段と
を備えることを特徴とする第1項ないし第5項のうちいずれか1項に記載のモデル判定装置。
(第7項)
入力された時系列データに適合する時系列モデルを判定するモデル判定装置が実行するモデル判定方法であって、
前記時系列データのサンプリング間隔とデータ期間とに基づいて、当該時系列データに適用する丸め単位を決定し、当該時系列データに対して当該丸め単位での丸め処理を実行し、丸め処理後の時系列データを取得する丸め処理ステップと、
前記丸め処理後の時系列データの特性値を計算し、当該特性値と所定の閾値とを比較することにより、前記丸め処理後の時系列データに適した時系列モデルを推定する時系列モデル推定ステップと、
前記時系列モデル推定ステップにより推定された時系列モデルを前記丸め処理後の時系列データに適用することにより、前記時系列モデルと前記丸め処理後の時系列データとの適合度を最良とするパラメータを決定する時系列モデル適用ステップと
を備えることを特徴とするモデル判定方法。
(第8項)
コンピュータを、第1項ないし第6項のうちいずれか1項に記載のモデル判定装置における各手段として機能させるためのプログラム。
以上、本実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
(Section 1)
A model determination device that determines a time-series model that matches input time-series data,
Based on the sampling interval and the data period of the time series data, determine a rounding unit to be applied to the time series data, execute a rounding process in the rounding unit on the time series data, Rounding means for obtaining time series data;
Time series model estimation that calculates a characteristic value of the time series data after rounding and compares the characteristic value with a predetermined threshold to estimate a time series model suitable for the time series data after rounding Means,
A parameter that makes the best fit between the time series model and the time series data after rounding by applying the time series model estimated by the time series model estimation means to the time series data after rounding. Time series model application means to determine
A model determination apparatus comprising:
(Section 2)
The rounding means determines a plurality of rounding units, performs rounding processing for each rounding unit, and acquires time series data after rounding processing,
The time series model estimation means estimates a time series model suitable for time series data after rounding for each rounding unit,
The time series model applying means determines a parameter that optimizes the goodness of fit for each rounding unit,
The model determination device outputs a list of information including rounding units and time series models arranged in order of goodness of fit.
The model determining apparatus according to
(Section 3)
In the time series model estimation means, when it is determined that the time series data after rounding is non-stationary, time series conversion means for performing time series transformation on the time series data after rounding With
When the time series conversion is executed, the time series model estimation means executes time series model estimation processing using the time series data after the time series conversion is executed as the time series data after the rounding processing. The time-series model application means executes time-series model application processing using the time-series data after the time-series conversion is performed as the time-series data after the rounding process.
The model determination apparatus according to
(Section 4)
The rounding processing unit extracts a rounding unit to be applied to the time series data from a rounding unit candidate set predetermined for the data period.
The model determination apparatus according to any one of
(Section 5)
The rounding processing unit calculates a rounding unit obtained by a logical product of a rounding unit candidate set predetermined for the data period and a rounding unit candidate set predetermined for the sampling interval as the time series. Extract as rounding unit to apply to data
The model determining apparatus according to
(Section 6)
Prediction means for performing future prediction using a time series model having parameters determined by the time series model application means;
An abnormality determination unit that performs abnormality detection by comparing the predicted value obtained by the prediction unit with an actual measurement value;
The model determination apparatus according to any one of
(Section 7)
A model determination method executed by a model determination device that determines a time-series model that matches input time-series data,
Based on the sampling interval and the data period of the time series data, determine a rounding unit to be applied to the time series data, execute a rounding process in the rounding unit on the time series data, A rounding step to obtain time series data;
Time series model estimation that calculates a characteristic value of the time series data after rounding and compares the characteristic value with a predetermined threshold to estimate a time series model suitable for the time series data after rounding Steps,
A parameter that optimizes the degree of matching between the time series model and the time series data after rounding by applying the time series model estimated by the time series model estimation step to the time series data after rounding. Time series model application step to determine
A model determination method comprising:
(Section 8)
The program for functioning a computer as each means in the model determination apparatus of any one of
Although the present embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.
100 モデル判定装置
101 入力部
102 データ記憶部
103 データ期間分析・丸め処理部
104 時系列モデル推定部
105 時系列変換部
106 時系列モデル適用部
107 時系列モデル比較部
108 出力部
151 モデル判定部
152 予測部
153 異常判定部
100
Claims (7)
前記時系列データのサンプリング間隔とデータ期間とに基づいて、当該時系列データに適用する複数の丸め単位を決定し、丸め単位毎に、当該時系列データに対して当該丸め単位での丸め処理を実行し、丸め処理後の時系列データを取得する丸め処理手段と、
丸め単位毎に、前記丸め処理後の時系列データの特性値を計算し、当該特性値と所定の閾値とを比較することにより、前記丸め処理後の時系列データに適した時系列モデルを推定する時系列モデル推定手段と、
丸め単位毎に、前記時系列モデル推定手段により推定された時系列モデルを前記丸め処理後の時系列データに適用することにより、前記時系列モデルと前記丸め処理後の時系列データとの適合度を最良とするパラメータを決定する時系列モデル適用手段とを備え、
適合度の良い順番に並べられた、丸め単位と時系列モデルとを含む情報のリストを出力する
ことを特徴とするモデル判定装置。 A model determination device that determines a time-series model that matches input time-series data,
Based on the sampling interval and the data period of the time series data, a plurality of rounding units to be applied to the time series data are determined, and for each rounding unit, rounding processing in the rounding unit is performed on the time series data. A rounding means for executing and obtaining time series data after rounding;
For each rounding unit , calculate the characteristic value of the time-series data after the rounding process, and compare the characteristic value with a predetermined threshold value to estimate the time-series model suitable for the time-series data after the rounding process. A time series model estimating means for performing,
Applying the time series model estimated by the time series model estimation means to the rounded time series data for each rounding unit, thereby matching the time series model with the rounded time series data And a time series model applying means for determining a parameter that optimizes
A model determination apparatus that outputs a list of information including rounding units and time series models arranged in order of goodness of fit .
前記時系列変換が実行された場合に、前記時系列モデル推定手段は、前記時系列変換が実行された後の時系列データを前記丸め処理後の時系列データとして時系列モデル推定処理を実行し、前記時系列モデル適用手段は、前記時系列変換が実行された後の時系列データを前記丸め処理後の時系列データとして時系列モデル適用処理を実行する
ことを特徴とする請求項1に記載のモデル判定装置。 In the time series model estimation means, when it is determined that the time series data after rounding is non-stationary, time series conversion means for performing time series transformation on the time series data after rounding With
When the time series conversion is executed, the time series model estimation means executes time series model estimation processing using the time series data after the time series conversion is executed as the time series data after the rounding processing. The time-series model application unit executes time-series model application processing using the time-series data after the time-series conversion is performed as the time-series data after the rounding process. Model judgment device.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のモデル判定装置。 Said rounding processing means, wherein among the units candidate set rounded predetermined for the data period, according to claim 1 or 2, wherein the extracting unit rounding applied to the time series data model Judgment device.
ことを特徴とする請求項3に記載のモデル判定装置。 The rounding processing unit calculates a rounding unit obtained by a logical product of a rounding unit candidate set predetermined for the data period and a rounding unit candidate set predetermined for the sampling interval as the time series. The model determination device according to claim 3 , wherein the model determination device is extracted as a rounding unit to be applied to data.
前記予測手段により得られた予測値と、実測値とを比較することにより、異常検知を行う異常判定手段と
を備えることを特徴とする請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載のモデル判定装置。 Prediction means for performing future prediction using a time series model having parameters determined by the time series model application means;
Wherein the prediction value obtained by the prediction means, by comparing the measured values, according to claim 1 to model according to any one of the 4, characterized in that it comprises an abnormality determination means for performing abnormality detection Judgment device.
前記時系列データのサンプリング間隔とデータ期間とに基づいて、当該時系列データに適用する複数の丸め単位を決定し、丸め単位毎に、当該時系列データに対して当該丸め単位での丸め処理を実行し、丸め処理後の時系列データを取得する丸め処理ステップと、
丸め単位毎に、前記丸め処理後の時系列データの特性値を計算し、当該特性値と所定の閾値とを比較することにより、前記丸め処理後の時系列データに適した時系列モデルを推定する時系列モデル推定ステップと、
丸め単位毎に、前記時系列モデル推定ステップにより推定された時系列モデルを前記丸め処理後の時系列データに適用することにより、前記時系列モデルと前記丸め処理後の時系列データとの適合度を最良とするパラメータを決定する時系列モデル適用ステップと、
適合度の良い順番に並べられた、丸め単位と時系列モデルとを含む情報のリストを出力するステップと
を備えることを特徴とするモデル判定方法。 A model determination method executed by a model determination device that determines a time-series model that matches input time-series data,
Based on the sampling interval and the data period of the time series data, a plurality of rounding units to be applied to the time series data are determined, and for each rounding unit, rounding processing in the rounding unit is performed on the time series data. A rounding step to execute and obtain the time series data after rounding,
For each rounding unit , calculate the characteristic value of the time-series data after the rounding process, and compare the characteristic value with a predetermined threshold value to estimate the time-series model suitable for the time-series data after the rounding process. A time series model estimation step,
By applying the time series model estimated by the time series model estimation step to the time series data after the rounding process for each rounding unit , the goodness of fit between the time series model and the time series data after the rounding process Applying a time series model to determine the parameter that best represents
And a step of outputting a list of information including rounding units and time series models arranged in order of goodness of fit .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016060912A JP6563357B2 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Model judgment apparatus, model judgment method, and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016060912A JP6563357B2 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Model judgment apparatus, model judgment method, and program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017174234A JP2017174234A (en) | 2017-09-28 |
| JP6563357B2 true JP6563357B2 (en) | 2019-08-21 |
Family
ID=59971268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016060912A Active JP6563357B2 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Model judgment apparatus, model judgment method, and program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6563357B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6993559B2 (en) * | 2017-05-16 | 2022-01-13 | 富士通株式会社 | Traffic management equipment, traffic management methods and programs |
| JP6929260B2 (en) | 2018-11-01 | 2021-09-01 | 株式会社東芝 | Time-series feature extraction device, time-series feature extraction method and program |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3648429B2 (en) * | 1999-05-27 | 2005-05-18 | 日本電信電話株式会社 | Communication quality estimation method and apparatus |
| US6928398B1 (en) * | 2000-11-09 | 2005-08-09 | Spss, Inc. | System and method for building a time series model |
| JP5012579B2 (en) * | 2008-03-04 | 2012-08-29 | 富士通株式会社 | Voice detection method, voice detection apparatus, and voice detection program |
-
2016
- 2016-03-24 JP JP2016060912A patent/JP6563357B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017174234A (en) | 2017-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111459778B (en) | Optimization method, device and storage medium for abnormal indicator detection model of operation and maintenance system | |
| EP3961168B1 (en) | Abnormal temperature detection device, abnormal temperature detection method, and storage medium | |
| US11216741B2 (en) | Analysis apparatus, analysis method, and non-transitory computer readable medium | |
| JP6686056B2 (en) | Computer mounting method, computer system, and computer apparatus | |
| CN107086944B (en) | Anomaly detection method and device | |
| CN111639798A (en) | Intelligent prediction model selection method and device | |
| CN109697207A (en) | The abnormality monitoring method and system of time series data | |
| CN106951984B (en) | Dynamic analysis and prediction method and device for system health degree | |
| Zhang | Time series: Autoregressive models ar, ma, arma, arima | |
| CN101739819A (en) | Method and device for predicting traffic flow | |
| Taslim et al. | Comparative analysis of ARIMA and LSTM for predicting fluctuating time series data | |
| CN118501795A (en) | Electric energy meter abnormality detection method and device based on diffusion model | |
| Behrendt et al. | Estimation of an imprecise power spectral density function with optimised bounds from scarce data for epistemic uncertainty quantification | |
| CN119740197A (en) | Fault diagnosis and maintenance method and system for smart street lamps | |
| JP6563357B2 (en) | Model judgment apparatus, model judgment method, and program | |
| CN117172836A (en) | A method of big data analysis to predict the changing trend of electronic components trading | |
| CN113255920B (en) | Big data based dynamic system disaster cause and effect inference method and system | |
| Kuhi et al. | Using probabilistic models for missing data prediction in network industries performance measurement systems | |
| CN118505149B (en) | A construction project surveying and mapping data management system | |
| CN107783942B (en) | Abnormal behavior detection method and device | |
| JP2015187773A (en) | Data analysis apparatus, data analysis program, and data analysis method | |
| Tuomaala | The Bayesian synthetic control: Improved counterfactual estimation in the social sciences through probabilistic modeling | |
| CN117786566A (en) | Load prediction model training method, server load prediction method and device | |
| Cao et al. | Multi-Phase Degradation Modeling Based on Uncertain Random Process for Remaining Useful Life Prediction Under Triple Uncertainties | |
| JPH0993665A (en) | Monitor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180725 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190328 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190423 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190624 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190709 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190724 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6563357 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |