本技术涉及温度预测技术,详细描述了一种利用深度可逆网络实现的时空温度预测方法。该技术通过像素混洗层、正向编码器、反向解码器等组件构建预测模型,旨在提高温度预测的准确性和效率。
背景技术
温度时空预测是指预测特定区域在未来一段时间内的温度变化,温度数据具有很强的时空相关性,故对时间和空间维度之间的相关性进行充分建模是实现温度准确预测的关键。
目前,温度时空预测方法大致可以分为两类。第一类是基于物理的数值模拟方法,依据相关的物理、化学理论,通过采集相关数据建立复杂的数学模型,再使用高性能计算机对温度在空间中的动态变化进行模拟以达到预测目的。第二类是基于数据驱动的深度学习方法,其主要有两种思路。一种是基于单输入单输出(SISO)结构的复杂模型,例如循环神经网络、卷积长短期记忆及其变体,模型通过学习历史信息的隐藏状态,根据当前帧预测生成下一帧,当生成的帧变长时,误差也不断累积,微小的误差随着时间推移很容易被放大为严重的复合误差,导致后生成帧的质量和准确性迅速下降。另一种是基于多输入多输出(MIMO)结构的模型,将所有已知帧输入到编码器,从解码器中一次性输出所有未知帧。
现有的基于深度学习的时空温度预测方法更加关注如何更好地量化真实帧和预测帧之间的差异,但是如何更充分地利用图像帧的帧内与帧间关系进行预测,使得模型能够更充分地利用长期和短期时空信息,以及在特征提取过程中进一步保留时空信息,降低内存需求和计算成本,最大程度上保证不丢失信息也很重要。
在深度学习或概率建模中,可逆性通常是一种有用的特性,其允许在不丢失信息的情况下对数据进行变换,从而解决传统神经网络在前向传播时会对输入数据进行压缩和映射,导致部分信息丢失的问题。可逆网络允许通过逆向操作恢复输入数据,确保整个网络的每一步都保留了完整的信息,这对于温度预测等精度要求较高的任务非常重要,避免信息损失有助于提高预测结果的准确性。基于前述问题,本发明提出一种基于深度可逆网络的时空联合温度预测方法。
实现思路