自适应子序列聚类:单层递增神经网络方法与案例分析

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"本文提出了一种基于单层自组织增量神经网络(SOINN)的自适应子序列聚类方法,旨在解决时间自组织神经网络(如TKM和RSOM)在子序列聚类中产生的碎片化问题以及多变量时间序列处理中的稳定性问题。通过引入递归滤波器,模型能够更有效地对神经元激活的量化进行建模,从而提高聚类效果和网络稳定性。" 在时间序列分析领域,自适应子序列聚类是关键任务之一,用于发现数据中的模式和结构。传统的时空神经网络,如Temporal Kohonen Map (TKM) 和 Recurrent Self-Organizing Map (RSOM),虽然因其在线学习和解释性能力而受到青睐,但在处理子序列聚类时存在一些挑战。它们可能产生大量难以分类的碎片,这在处理复杂的时间序列数据时可能导致聚类质量下降。 为了解决这个问题,作者提出了一种新的方法,即基于SOINN的自适应子序列聚类。SOINN是一种单层自组织网络,它能够自适应地学习和更新其权重,以适应不断变化的数据流。在新方法中,他们引入了一个递归滤波器来模型神经元激活的量化,将每个变量的历史活动作为一个标量进行建模。这种方法的优点在于,它能够考虑不同变量之间的相互依赖性,从而改善了多变量时间序列的处理能力,提高了网络的稳定性和聚类性能。 在实际应用中,递归滤波器能够捕捉时间序列中的动态变化,并通过连续的反馈机制来优化神经元的分配,使得子序列的聚类更加连续和连贯。此外,这种方法的自适应特性使其能够在数据流中实时调整,适应新的输入,这在动态环境下的时间序列分析中尤其重要。 通过案例研究,作者展示了所提方法在真实世界数据集上的有效性。这些案例可能涉及金融市场的波动分析、生物医学信号处理或工业过程监控等场景,证明了该方法在应对复杂时间序列聚类任务时的优越性。这项研究为时间序列分析提供了一种新的工具,提高了子序列聚类的准确性和效率,对于理解和挖掘大量时间序列数据的内在结构具有重要意义。