[PYTHON] LSTM multivarié avec Keras

Je vois souvent des séries chronologiques univariées dans les keras, mais comme plusieurs facteurs sont impliqués dans la prédiction des prix des actions, des ventes, etc., cette fois, j'ai essayé de prédire en utilisant plusieurs données de séries chronologiques. ..

Introduction de la source

code

Basé sur le code introduit dans "MACHINE LEARNING MASTERY", il est compatible avec plusieurs variables. Time Series Prediction with LSTM Recurrent Neural Networks in Python with Keras

Cliquez ici pour le code complet qui peut être vu sur jupyter https://github.com/tizuo/keras/blob/master/LSTM%20with%20multi%20variables.ipynb

Les données

Des exemples de données sont empruntés à ce qui suit. Prédisez les ventes de glace les plus à gauche. Comment vendre de la glace

Standardisation des données

Standardisez les données. Il a été expliqué que LSTM est sensible et que les nombres qu'il gère doivent être normalisés.

python

scaler = MinMaxScaler(feature_range=(0, 1))
dataset = scaler.fit_transform(dataset)

Données de test séparées

Cette fois, nous allons prédire les données de ce dernier demi-tiers, donc nous allons les séparer de celles pour l'apprentissage.

python

train_size = int(len(dataset) * 0.67)
test_size = len(dataset) - train_size
train, test = dataset[0:train_size,:], dataset[train_size:len(dataset),:]

Mise en forme des données

Étant donné que la valeur du mois suivant sera apprise en utilisant la valeur d'il y a jusqu'à 3 mois, formatez-la comme suit. Créez des variables qui l'utilisent et stockez-les dans les données à un moment donné.

Cette fois, nous le considérons comme un ensemble par an et l'analyse rétrospective crée des données avec 12.

python

def create_dataset(dataset, look_back=1):
    dataX, dataY = [], []
    for i in range(len(dataset)-look_back-1):
        xset = []
        for j in range(dataset.shape[1]):
            a = dataset[i:(i+look_back), j]
            xset.append(a)
        dataY.append(dataset[i + look_back, 0])      
        dataX.append(xset)
    return numpy.array(dataX), numpy.array(dataY)

look_back = 12
trainX, trainY = create_dataset(train, look_back)
testX, testY = create_dataset(test, look_back)

Convertissez ces données dans un format accepté par keras LSTM. [Nombre de lignes]> [Nombre de variables]> [Nombre de colonnes (nombre de recherches)]

python

trainX = numpy.reshape(trainX, (trainX.shape[0], trainX.shape[1], trainX.shape[2]))
testX = numpy.reshape(testX, (testX.shape[0], testX.shape[1], testX.shape[2]))

La modélisation

input_shape contient le nombre de variables et le nombre de recherches. Le nombre de sorties est fixé à 4 comme dans l'échantillon sans le prendre en compte.

python

model = Sequential()
model.add(LSTM(4, input_shape=(testX.shape[1], look_back)))
model.add(Dense(1))
model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='adam')
model.fit(trainX, trainY, epochs=1000, batch_size=1, verbose=2)

Vérification

La prédiction est la même que d'habitude.

python

trainPredict = model.predict(trainX)
testPredict = model.predict(testX)

Après cela, renvoyez Y au nombre non standardisé. Étant donné que la mise à l'échelle n'est acceptée que si elle a la même forme que l'ensemble de données d'origine, la valeur est remplie avec 0 pour le nombre de colonnes qui existaient. S'il vous plaît laissez-moi savoir s'il existe un moyen plus intelligent.

python

pad_col = numpy.zeros(dataset.shape[1]-1)
def pad_array(val):
    return numpy.array([numpy.insert(pad_col, 0, x) for x in val])
    
trainPredict = scaler.inverse_transform(pad_array(trainPredict))
trainY = scaler.inverse_transform(pad_array(trainY))
testPredict = scaler.inverse_transform(pad_array(testPredict))
testY = scaler.inverse_transform(pad_array(testY))

Enfin, l'écart type est donné.

python

trainScore = math.sqrt(mean_squared_error(trainY[:,0], trainPredict[:,0]))
print('Train Score: %.2f RMSE' % (trainScore))
testScore = math.sqrt(mean_squared_error(testY[:,0], testPredict[:,0]))
print('Test Score: %.2f RMSE' % (testScore))

Après avoir changé le nombre de variables, il est devenu comme suit. Bien sûr, vous devez choisir la variable à lancer.