預訓練時間序列模型愈來愈多,資料分析師仍得先決定要用哪一個。IBM 在 10 月 22 日介紹的 Granite Timeseries Ensemble,把四個既有模型整理成一套可直接載入的組合,免重新訓練,就能同時取得中位數與預測範圍。
這套組合的價值,在於讓還沒選定模型的團隊先有一個可比較的起點。IBM 公布的測試顯示,它的點預測誤差略優於最強單一成員,但不同指標各有勝負。已有穩定預測流程的團隊,則要進一步衡量增加的運算是否值得。
四模型如何合成一份預測
預設組合包含 PatchTST-FM-r1、PatchTST-FM-r2、FlowState-r1.1 與 TTM-r3。它們使用不同架構,對趨勢、季節變化與局部波動有不同處理方式;把預測合起來,目的就是降低只押一種架構的風險。
下載的內容是一份組態,會在執行時載入各成員權重,並沒有合成新的單一參數檔。對使用者來說,介面統一了,背後仍有四個模型要運算,記憶體與等待時間也跟著增加。若想先了解單一模型的輸出,可對照站內 Timestral 的 CPU 範例。
預設方法讓各成員等權參與,將它們預測的分位數放進同一個集合,再取出新的中位數與區間。因此,模型彼此的分歧也會反映在結果裡。另一種 IQR 方法則讓區間較窄的成員影響更大;兩者都不用先從歷史誤差學習組合權重。
這項差異值得留意:IQR 是按模型表現出的不確定程度分配影響力,並沒有先證明誰比較準。模型若過度自信,也可能獲得較大權重。初次使用時,從預設的等權組合開始,較容易把成員差異和加權方法的效果分開比較。
增加運算後,改善有多大?
IBM 以 97 組 GIFT-Eval 資料設定比較兩種組合和各成員。以下摘錄官方保存於 10 月 20 日的結果,兩欄誤差都是愈低愈好:MASE 看點預測,CRPS/MWQL 則評估機率預測。這些是跨資料設定彙總的分數,不是本文的實測結果。
| 預測方式 | MASE | CRPS/MWQL |
|---|---|---|
| 預設等權組合 | 0.683 | 0.471 |
| IQR 加權組合 | 0.684 | 0.471 |
| 最強單一成員 | 0.685 | 0.467 |
數字呈現的取捨很清楚。預設組合的點預測誤差較低,但領先幅度不大;單一 PatchTST-FM-r2 的機率預測彙總誤差反而較低。還沒選好模型時,四模型組合能省下一開始猜架構的功夫;若已找到適合資料的單一模型,則有充分理由保留它作比較,不能只因新方案成員更多就換掉。
實作可從官方模型卡的最小範例開始。它以按時間排列的資料產生中位數與分位數輸出;範例筆記本則示範保留後段真值,將預測區間和實際結果畫在一起。這比只看一張平滑的預測曲線,更容易看出誤差集中在哪些時段。
對處理門市需求或設備負載的台灣分析師,接資料時還有一項直接影響選型的設計:目前各序列獨立預測,不使用欄位之間的關聯。把用電與氣溫放在同一份表格,不會自動得到天氣對用電的影響;需要這種關係時,應另看多變量預測的輸入方式。原始資料的時間粒度與缺值,則可依資料清理方法先整理。
我的判斷是:這次更新讓「先有一套能比較的預測」變得方便,但還沒有替團隊決定最佳部署方案。評估時把最強單一成員留在場上,同時記錄誤差、執行時間和記憶體,才看得出四模型帶來的改善是否值得付出額外運算。
常見問題
需要先用自己的資料訓練嗎?
預設組合不必重新訓練成員,也不用先學習組合權重。使用者仍要提供歷史時間序列,並設定要預測的長度;首次執行還會下載各成員的預訓練權重。
如何確認四個模型都有執行?
查看執行紀錄。公開實作會記錄失敗的成員,並嘗試用其餘成員繼續產生預測,因此有輸出不代表四模型都成功。重現官方設定時,要確認四個成員均完成推論。
預設與擴充組合有何差別?
預設使用四個 Granite 成員,組態與實作採 Apache-2.0,權重依各模型庫授權。擴充組合另加入 IBM Research 模型,可能有非商業或研究用途限制;選擇時須逐一核對成員條件。