أبحاث
التنبؤ التوافقي (Conformal Prediction) لتنبؤات السلاسل الزمنية: كيف نُغلّف كميات (quantiles) نموذج الأساس؟
Conformal Prediction for Time-Series Forecasts: How to Wrap Foundation Model Quantiles?
الجواب المباشر
الجواب المباشر
لا توجد أي مطالبة في مجموعة الأدلة هذه تُبلّغ عن أرقام تغطية أو عرض فترة (interval width) لتغليف كميات نموذج أساس (foundation model) للسلاسل الزمنية على بيانات OHLCV المالية بآفاق زمنية من 5 دقائق إلى يومية، ولا توجد أي مقارنة لهذه الأرقام مقابل الكميات الخام للنموذج [1]. الآليات موجودة ومحددة جيدا: الاستدلال التوافقي التكيفي (adaptive conformal inference, ACI)، وتحكم PID التوافقي (conformal PID control) (تتبع الكميات وتكامل الخطأ)، والتنبؤ التوافقي الموزون (weighted conformal prediction)، وBellman Conformal Inference، وطرق التجميع (EnCQR، EnbPI)، كلها تقدم وصفات لتحويل تنبؤات الكميات أو النقاط إلى فترات معايرة تحت انزياح التوزيع (distribution shift)، مع ضمانات تغطية مذكورة كمتوسطات طويلة المدى وليس ضمانات نقطية [1] [2] [4] [8]. ورقة واحدة فقط من أوراق السلاسل الزمنية الصناعية تُعطي رقما ملموسا للتغطية والعرض: تغطية 95.6% وتخفيض عرض بنسبة 15.70% مقارنة بمعيار مرجعي، لكن هذا على مجموعة بيانات إنتاج تلبيد (sintering production dataset)، وليس بيانات مالية [5]. لذا يجب على أي باني نظام أن يتعامل مع هذه المذكرة كمواصفة لتجربة لم تُجرَ بعد: تنفيذ الغلاف القائم على PID أو التوافقي الموزون الموصوف هنا، ثم قياس التغطية والعرض على بيانات OHLCV مباشرة، لأن الأدبيات لا توفر بعد هذا الرقم. كذلك لا يُحدَّد التنبؤ التوافقي الموزون لبيانات الأسعار المتدفقة (streaming) في هذه المصادر، لذا يبقى هذا التكييف أيضا مهمة يتولاها الباني [1].
لماذا يهم تغليف كميات نموذج الأساس بالنسبة لبيانات التداول
نموذج أساس (foundation model) للسلاسل الزمنية يُخرج تنبؤات كمية، مثل q10 وq50 وq90، يعطي تقديرا نقطيا وانتشارا تقريبيا، لكنه لا يضمن أن السعر الحقيقي سيقع داخل الفترة المذكورة بنسبة معروفة من الزمن. بيانات OHLCV المالية بآفاق زمنية من 5 دقائق إلى يومية هي بالضبط نوع السلاسل التي تتغير فيها عملية توليد البيانات: أنظمة التقلب (volatility regimes) تتحول، والأحداث الإخبارية تسبب قفزات، وبنية السوق الدقيقة (market microstructure) عند شموع 5 دقائق تختلف عنها عند الشموع اليومية. التنبؤ التوافقي (conformal prediction) مصمم لإعطاء ضمان على التغطية دون افتراض نموذج احتمالي لكيفية توليد البيانات، وهذا مهم لأنه لا يمكن لأحد أن يدّعي بصدق معرفة التوزيع الحقيقي لعوائد الأصول قبل حدوثها [1].
الضمان التوافقي الكلاسيكي يفترض تبادلية (exchangeability) بيانات المعايرة والاختبار، بمعنى أن أي ترتيب لنقاط البيانات محتمل بالتساوي [2]. السلاسل الزمنية المالية تنتهك هذا: الملاحظة من الثلاثاء الماضي ليست قابلة للتبادل مع ملاحظة اليوم لأن السوق قد تغير. لهذا السبب توجد النسخ الفورية (online) والتكيفية من التنبؤ التوافقي: فهي تتخلى عن افتراض التبادلية وتتعامل بدلا من ذلك مع المتغيرات التوضيحية (covariates) والاستجابات كسلسلة حتمية قد تكون عدائية، دون أي افتراض نموذج احتمالي على الإطلاق [1].
انزياح التوزيع (distribution drift) مذكور مباشرة كسبب فشل التنبؤ التوافقي العادي في بيئات النشر الفعلي: التنبؤ التوافقي صالح تحت التبادلية، لكن الانزياح ينتهك هذا الافتراض [8]. التنبؤ التوافقي الموزون (weighted conformal prediction) بُني خصيصا لسد هذه الفجوة عبر استخدام كميات موزونة بدلا من الكمية التجريبية المنتظمة لمجموعة المعايرة، مما يحسّن المتانة ضد الانزياح [8]. هذا مهم لمن يغلّف تنبؤات نموذج أساس على تدفقات أسعار حية، لأن تحديث مجموعة المعايرة يجب أن يستمر في العمل مع تغير نظام السوق تحته، ويجب أن تُبيّن النظرية ماذا يحدث عندما يتغير.
المخاطر العملية مرتبطة مباشرة بعرض الفترة. طريقة تحقق التغطية الاسمية عبر إخراج فترة عريضة إلى ما لا نهاية تكون صحيحة تقنيا لكنها عديمة الفائدة لنظام تداول أو مخاطر. عدة من الطرق أدناه مصممة صراحة لتجنب نمط الفشل هذا، وتقليل عرض الفترة مع الحفاظ على التغطية هو الكمية المركزية التي ينبغي على الباني تتبعها عند مقارنة أي من هذه الأغلفة مقابل الكميات الخام لنموذج الأساس.
ما هو الاستدلال التوافقي التكيفي والتنبؤ التوافقي المتسلسل
الاستدلال التوافقي التكيفي (adaptive conformal inference, ACI) هو طريقة لتغليف طرق التنبؤ ذات الصندوق الأسود (black-box)، سواء أنتجت تنبؤات نقطية أو كميات مقدرة، في فترات توافقية تستمر بالعمل تحت انزياح التوزيع [2]. يُنمذج انزياح التوزيع كمشكلة تعلم في معلمة (parameter) واحدة تتغير قيمتها المثلى مع الزمن وتُعاد تقديرها باستمرار [2]. هذا الاختيار التصميمي، وهو تتبع عددي (scalar) واحد فوريا، هو ما يسمح لـACI بالتكيف دون إعادة ملاءمة نموذج التنبؤ الأساسي على الإطلاق.
التنبؤ التوافقي المتسلسل (Sequential conformal prediction) هو الإطار الفوري الأعم: عند كل زمن t، يبني المجموعة C_t={y في فضاء المخرجات: s_t(x_t,y)≤q_t}، حيث q_t تقدير للكمية 1−α لدرجة عدم التوافق (nonconformity score) عند الزمن t [1]. هذا مُعَد عمدا لإعداد انزياح التوزيع الفوري، حيث قد تشكّل المتغيرات التوضيحية والاستجابات سلسلة زمنية حتمية عدائية محتملة، ولا يُفترض أي نموذج احتمالي للبيانات [1]. درجة توافق فورية صالحة في هذا الإطار يمكن أن تكون أي دالة سالبة التوجه s_t تُحوّل المتغيرات التوضيحية والمخرجات إلى عدد حقيقي، حيث تعني الدرجات الأقل دقة تنبؤ أكبر [1].
بالنسبة لنموذج ينتج كمية سفلى وعليا، كما تفعل معظم نماذج الأساس للسلاسل الزمنية، يُعرّف انحدار الكميات التوافقي (conformal quantile regression) الدرجة S(X_t,y) بأنها القيمة العظمى بين q(X_t;alpha/2) ناقص y وy ناقص q(X_t;1-alpha/2) [2]. هذه الدرجة هي بالضبط الشكل اللازم لتغليف نموذج أساس يُخرج بالفعل q10 وq90: تقيس الدرجة مدى خروج النتيجة الحقيقية عن أيّا من نطاقي الكميات انتُهك، وتكون صفرا أو سالبة عندما تقع y داخل الفترة.
الهدف الذي تسعى إليه هذه الطرق الفورية ليس التغطية النقطية بل التغطية طويلة المدى: متوسط معدل سوء التغطية عبر T من الخطوات الزمنية، أي 1/T مضروبا في مجموع err_t من t=1 إلى T، ينبغي أن يساوي alpha زائد حدا يتلاشى مع نمو T [1]. اختير هذا الهدف عمدا: دون أي افتراض على تسلسل البيانات، تحقيق التغطية عند كل خطوة زمنية فردية سيتطلب فترات تنبؤ ذات حجم لا نهائي، لذا يجب أن يكون الهدف التسلسلي طويل المدى وليس نقطيا [1].
تحكم PID التوافقي: حدود النسبية والتكاملية والتنبؤ بالدرجة
يُصيغ تحكم PID التوافقي (conformal PID control) التحديث الفوري للكمية كمشكلة تحكم، مستعيرا بنية التحكم النسبي التكاملي التفاضلي (proportional-integral-derivative) من نظرية التحكم. المعادلة العامة تضبط q_{t+1} مساويا لـq-hat_{t+1} زائد r_t مضروبا في المجموع التراكمي من i=1 إلى t لـ(err_i ناقص alpha)، حيث يمكن أن تكون q-hat_{t+1} أي دالة للمتغيرات التوضيحية والمخرجات وتقديرات الكميات السابقة حتى الزمن t [1]. هذه المعادلة الواحدة هي العمود الفقري لكل من متغيرَي تتبع الكميات وتكامل الخطأ الموصوفين أدناه.
تتبع الكميات (Quantile tracking) يطبّق الانحدار التدريجي المتصاعد الفوري (running online gradient descent) على دالة خسارة الكميات المجمّعة عبر الدرجات السابقة، ويوصف كحد التحكم النسبي في هذا الإطار [1]. يحقق تغطية طويلة المدى تحت درجات محدودة دون أي افتراضات إضافية، حتى عندما يكون حد الدرجات مجهولا للممارس [1]. ميزة عملية أساسية على ACI البسيط مذكورة مباشرة: خلافا لACI، لا يُعيد تتبع الكميات مجموعات تنبؤ لا نهائية بعد سلسلة من أحداث سوء التغطية [1]، وهذا مهم للباني لأن الفترة اللانهائية عديمة الفائدة تشغيليا في نظام تداول حي.
تكامل الخطأ (Error integration) هو حد التحكم التكاملي: يُدرج المجموع التراكمي لـ(err_i ناقص alpha) مباشرة في التحديث الفوري للكمية [1]. يحقق هذا المخطط تغطية طويلة المدى دون أي افتراضات على الدرجات على الإطلاق، بما في ذلك عندما تكون الدرجات غير محدودة [1]، وهو ضمان أقوى من متطلب الدرجات المحدودة لتتبع الكميات، على حساب عدم وراثة خاصية تجنب الفترة اللانهائية المحددة لتتبع الكميات كمطالبة منفصلة.
المكوّن الثالث، التنبؤ بالدرجة (scorecasting)، يُدرّب نموذجا ثانيا مهمته التنبؤ بكمية درجة عدم التوافق التالية [1]. هذا يتيح للإجراء الكلي أن يأخذ بعين الاعتبار الاتجاهات المنهجية في الدرجات، الموصوفة في المصدر كناشئة عن جوانب توزيع البيانات، سواء كانت ثابتة أو متغيرة [1]. بالنسبة لغلاف نموذج أساس، التنبؤ بالدرجة هو الجزء الذي يتيح للطبقة التوافقية أن تتوقع، على سبيل المثال، أن التقلب (وبالتالي حجم الدرجة) يميل إلى أن يكون أعلى في الساعة الأولى من التداول، رغم أن المطالبة الأساسية تنص فقط على أنها تلتقط جوانب ثابتة أو متغيرة من توزيع البيانات بشكل عام، وليس أي نمط مالي محدد.
مجموعات المعايرة، الكميات الملائمة، وضمان التبادلية
تحت التحديثات الفورية تكمن الآلية الأساسية للتوافق المنقسم (split-conformal)، التي يحتاج أي باني لفهمها قبل تكييفها للبيانات المتدفقة. مجموعة معايرة فورية تتكون من أزواج مُلاحظة سابقا وتُستخدم لتحديد مدى صغر درجة عدم التوافق اللازمة لقبول استجابة مرشحة [2]. تحديدا، تُعرّف الكمية الملائمة للدرجة Q-hat(p) بأنها الحد الأدنى (infimum) بين قيم s بحيث تكون نسبة أزواج المعايرة ذات درجة لا تتجاوز s على الأقل p، وتُقبل قيمة مرشحة y كلما كانت درجتها S(X_t,y) لا تتجاوز Q-hat(1-alpha) [2].
تحت تبادلية بيانات المعايرة والاختبار، مع كسر التعادل العشوائي المنتظم، تحقق مجموعة التنبؤ التوافقي المنقسم تغطية تساوي السقف (ceiling) لـ|D_cal| مضروبة في (1-alpha)، مقسومة على (|D_cal|+1) [2]. هذا هو الضمان الدقيق ذو العينة المحدودة الذي يقدمه التنبؤ التوافقي الكلاسيكي، وهو المعيار الذي تحاول كل المتغيرات الفورية والموزونة الحفاظ عليه، أو الاقتراب منه، بمجرد انهيار التبادلية. الضمان نفسه يتطلب تبادلية بيانات التدريب والاختبار، مذكورة صراحة كمتطلب لنتيجة التغطية الهامشية (marginal-coverage) التوافقية المعتادة [2].
التنبؤ التوافقي الموزون (weighted conformal prediction) يستهدف مباشرة الحالة التي يفشل فيها هذا المتطلب. يستخدم كميات موزونة، بدلا من الكمية التجريبية المنتظمة في المعادلة أعلاه، خصيصا لتحسين المتانة ضد انزياح التوزيع [8]. ولجعل هذا يعمل مع الخوارزميات التي لا تعامل كل نقطة بيانات بنفس الطريقة، يُدخل إطار التنبؤ التوافقي الموزون تقنية عشوائية (randomization) تسمح بهذه المعاملة غير المتماثلة [8].
ضمانان يحصران سلوك الطريقة الموزونة. تحت التبادلية، تحقق طرق التنبؤ التوافقي الموزون نفس ضمانات التغطية التي تحققها طرق التنبؤ التوافقي القائمة، بحيث لا يُفقد شيء عندما يصادف تحقق الافتراض [8]. وعندما تُنتهك التبادلية، سواء بانزياح التوزيع أو بسمات صعبة أخرى للبيانات الواقعية، تُظهر طرق التنبؤ التوافقي الموزون فقدانا أقل بكثير في التغطية مقارنة بالطرق القائمة [8]. هذه نتيجة مقارنة، نوعية، موصوفة بأنها
أغلفة بديلة: Bellman Conformal Inference، فترات صناعية ثنائية الجانب، وطرق التجميع
بعيدا عن عائلتَي PID والتنبؤ التوافقي الموزون، هناك عدة أغلفة توافقية أخرى موثقة يجب على الباني معرفتها قبل اختيار واحدة لكميات نموذج أساس. يوفر Bellman Conformal Inference فترات تنبؤ معايرة تقريبيا للتنبؤ بالسلاسل الزمنية، ويحقق تغطية طويلة المدى تحت انزياحات توزيع عشوائية واعتماد زمني (temporal dependence) [4]. خاصيته التجريبية المميزة مذكورة مباشرة: ينتج تجريبيا فترات تنبؤ أقصر بكثير من الطرق القائمة، ويتجنب نمط فشل الفترات ذات الطول اللانهائي غير المفيدة [4]. لا يُعطى في هذه المطالبة رقم محدد لعرض الفترة أو نسبة تغطية، فقط المقارنة النوعية مقابل طرق غير مسماة
ما الذي قيس فعليا، وعلى أي بيانات
الباني الذي يسأل تحديدا عن بيانات OHLCV المالية بآفاق من 5 دقائق إلى يومية يحتاج لمعرفة بدقة ما قيس وما لم يُقس في مجموعة الأدلة هذه. ورقة تحكم PID التوافقي تُبلّغ عن تجارب على عوائد السوق، لكن المقاطع المتاحة هنا لا تعطي أرقام تغطية أو عرض فترة لبيانات OHLCV المالية بآفاق من 5 دقائق إلى يومية، ولا تقارن هذه الأرقام مقابل كميات نموذج الأساس الخام [1]. هذه فجوة مهمة: تجارب عوائد السوق موجودة في تلك الورقة، لكن المقارنة المحددة التي يريدها الباني، فترة معايرة مقابل كمية خام، على شموع OHLCV، عند هذه الآفاق المحددة، غير موجودة في المطالبات المُتحقَّق منها.
الورقة الوحيدة في هذه المجموعة التي تعطي رقما ملموسا مسمى هي إطار عدم اليقين للسلاسل الزمنية الصناعية، ورقمها يأتي من مجموعة بيانات إنتاج تلبيد (sintering)، وليس بيانات مالية: تغطية 95.6% وتخفيض بنسبة 15.70% في عرض فترة التنبؤ مقارنة بأفضل نموذج معياري أداءً [5]. هذا يُظهر أن بنية درجة عدم التوافق الثنائية الجانب، الكلية-زائد-المحلية، يمكنها تحقيق تغطية عالية مع فترة أصغر بشكل معتبر من معيار قوي، لكنه لا يقول شيئا عما إذا كانت نفس البنية ستتصرف بنفس الطريقة على شموع الأسهم أو العملات المشفرة كل 5 دقائق، والتي لها تجمّع تقلب (volatility clustering) وبنية سوق دقيقة مختلفة عن بيانات عملية التلبيد.
تقييم EnCQR مذكور فقط بعبارات مقارنة، غير رقمية، في مجموعة الأدلة هذه: أبلغت التجارب أنه أنتج فترات تنبؤ أكثر حدة وإفادة وصلاحية من الطرق القائمة فقط على انحدار الكميات أو فقط على التنبؤ التوافقي [9]. لا توجد هنا نسبة تغطية محددة أو رقم تخفيض عرض، ولا مجموعة بيانات محددة مرفقة بهذه المطالبة، لذا لا يستطيع الباني الاستشهاد برقم لـEnCQR كما يمكنه الاستشهاد بـ95.6% و15.70% الخاصين بالإطار الصناعي.
ميزة التنبؤ التوافقي الموزون تحت الانزياح مُبلَّغ عنها كذلك بشكل نوعي، بوصفها
الحدود والأسئلة المفتوحة
الحد المركزي لسؤال البحث هذا مباشر ويجب ذكره بوضوح: لا توجد أي مطالبة مُتحقَّق منها تُبلّغ عن أرقام تغطية أو عرض فترة لبيانات OHLCV المالية بآفاق من 5 دقائق إلى يومية، ولا توجد أي مقارنة لأي غلاف توافقي مقابل الكميات الخام لنموذج أساس على هذا النوع من البيانات [1]. تجارب عوائد السوق في ورقة PID التوافقية موجودة لكنها غير مفصّلة هنا بأرقام [1]. أي شخص يستشهد بهذه المذكرة كدليل على رقم تغطية أو عرض محدد على بيانات الأسعار سيكون قد أساء قراءتها؛ فالمذكرة تحدد آليات وتعطي أرقاما فقط حيث ينص عليها مصدر ما، ولا شيء من هذه الأرقام لبيانات OHLCV.
حد ثانٍ يخص بيانات الأسعار المتدفقة تحديدا. المقاطع المقدمة لا تحدد تنفيذا للتنبؤ التوافقي الموزون لبيانات الأسعار المتدفقة [1]. خاصية متانة الانزياح للتنبؤ التوافقي الموزون مثبتة بشكل عام [8]، لكن ترجمة مخطط الترجيح إلى تحديث فوري ومتدفق لمجموعة المعايرة للتذبذبات (ticks) أو الشموع غير محدد في هذه المصادر، وأي باني يحاول ذلك يقوم بهندسة أصلية، وليس استنساخا لوصفة موثقة.
ثالثا، عدة نتائج رقمية في هذه المجموعة تأتي من مجال واحد لكل منها: تغطية 95.6% وتخفيض العرض بنسبة 15.70% للإطار الصناعي من مجموعة بيانات إنتاج تلبيد [5]، ولا يوجد رقم مكافئ هنا لـEnCQR أو EnbPI أو Bellman Conformal Inference. مقارنة هذه الطرق وجها لوجه على نفس مجموعة البيانات المالية لم تُجرَ في المطالبات المُتحقَّق منها، لذا أي ترتيب يضعه الباني بينها، قبل إجراء التجربة، هو تخمين، وليس نتيجة موثقة.
رابعا، ضمانات التغطية نفسها تأتي بشروط يجب عدم خلطها ببعضها. تغطية تتبع الكميات طويلة المدى تتطلب درجات محدودة، حتى لو كان الحد مجهولا [1]، بينما تغطية تكامل الخطأ طويلة المدى تصمد دون أي افتراض على الدرجات، محدودة كانت أم لا [1]. ضمان تغطية ACI يصمد دون افتراضات على توزيع توليد البيانات [2]، وتغطيته الهامشية التقريبية الإضافية عند معظم الخطوات الزمنية تصمد فقط تحت الشرط الإضافي بأن يكون انزياح التوزيع صغيرا وأن يكون لخوارزمية التنبؤ شكل بسيط محدد [2]. يجب على الباني تتبع أي شرط ينطبق على أي متغير يُنشر، لأن استبدال دالة درجة مختلفة أو نموذج أساسي مختلف يمكن أن ينقل الضمان بصمت من أحد هذه الشروط إلى آخر.
كيف يُبنى
كيفية بنائه، أو كيفية استخدامه
- حدد مخرجات الكميات الخام لنموذج الأساس كالكائن المراد تغليفه: لكل رمز وأفق وطابع زمني، خذ q10 وq50 وq90 تماما كما أُنتجت، مطابقة لأعمدة جدول forecasts. هذه الكميات الخام هي الأساس الذي يجب التفوق عليه في كل من التغطية والعرض [1].
- اختر درجة عدم التوافق. لتنبؤ كميات ثنائي الجانب، استخدم درجة انحدار الكميات التوافقي S(X_t,y) = max(q(X_t;alpha/2) - y, y - q(X_t;1-alpha/2)) [2]. هذه الدرجة سالبة عندما تقع y داخل النطاق وموجبة بمقدار الانتهاك عندما لا تقع، مطابقة لمتطلب أن تكون الدرجات الفورية الصالحة سالبة التوجه، حيث تشير القيم الأقل إلى دقة أكبر [1].
- اضبط alpha على معدل سوء التغطية المرغوب، مثلا 0.1 لتغطية مستهدفة 90%، وابدأ q_1 بكمية بداية معقولة، مثل الكمية التجريبية (1-alpha) للدرجات من نافذة معايرة أولية.
- عند كل خطوة زمنية جديدة t، شكّل مجموعة التنبؤ C_t = {y : s_t(x_t,y)
- حدّث q_t باستخدام قاعدة PID التوافقية: q_{t+1} = q-hat_{t+1} + r_t * sum_{i=1}^{t}(err_i - alpha) [1]. اختر حدود التحكم المراد تضمينها: تتبع الكميات وحده (تحكم نسبي، يحتاج درجات محدودة) [1] [1]، أو تكامل الخطأ وحده (تحكم تكاملي، دون افتراض حدود) [1] [1]، أو كلاهما مجتمعين كما في قاعدة PID العامة [1].
- أضف اختياريا التنبؤ بالدرجة (scorecasting): درّب نموذجا ثانيا للتنبؤ بكمية الدرجة التالية، بحيث يستطيع التحديث أن يأخذ بعين الاعتبار اتجاهات الدرجة المنهجية المرتبطة بجوانب ثابتة أو متغيرة من توزيع البيانات [1]. يمكن أن يكون هذا النموذج الثاني بسيطا مثل انحدار متجدد للدرجات السابقة على وقت اليوم أو مؤشرات التقلب، إذ لا تحدد المطالبة سوى الآلية العامة، وليس بنية محددة.
- حافظ على مجموعة المعايرة كمجموعة فورية من أزواج (X_r,Y_r) الملاحظة سابقا، واحسب الكمية الملائمة Q-hat(p) كالحد الأدنى s بحيث تصل نسبة أزواج المعايرة ذات درجة لا تتجاوز s إلى p، وتُقبل قيمة مرشحة y عندما تكون درجتها لا تتجاوز Q-hat(1-alpha) [2]. لبيانات الأسعار المتدفقة، قرّر بشأن نافذة متدحرجة ثابتة الحجم أو نافذة متوسعة لهذه المجموعة؛ تصف المصادر مجموعة المعايرة بأنها أزواج ملاحظة سابقا لكنها لا تحدد قاعدة تحديث متدفقة لبيانات الأسعار [2] [1].
- إذا كانت التبادلية مشكوكا فيها، وهي كذلك دوما بالنسبة للأسعار الحية، فكّر في التنبؤ التوافقي الموزون: استبدل الكمية التجريبية المنتظمة بكمية موزونة تُختار لتقليل وزن نقاط المعايرة الأقدم أو الأقل صلة [8]. لاحظ مرة أخرى أن لا مصدر هنا يعطي تنفيذا متدفقا ملموسا لبيانات الأسعار، لذا يجب هندسة مخطط الترجيح هذا والتحقق منه من قبل الباني، وليس نسخه من وصفة موثقة [1].
- كبديل أو غلاف مكمل، فكّر في Bellman Conformal Inference إذا كانت الأولوية لضمانات التغطية طويلة المدى تحت انزياح توزيع عشوائي واعتماد زمني، إذ صُمم خصيصا لهذا الإعداد ويُبلَّغ أنه يتجنب الفترات ذات الطول اللانهائي [4] [4].
- قِس شيئين عند كل أفق (5 دقائق، ساعي إن استُخدم، يومي): معدل سوء التغطية التجريبي طويل المدى، 1/T * sum(err_t)، الذي ينبغي أن يقترب من alpha [1]، ومتوسط عرض الفترة، أي عرض النطاق الذي تعنيه q_t، مقارنة بعرض نطاق كمية نموذج الأساس الخام كأساس مرجعي.
- راقب نقطتَي فشل شائعتين: الفترات اللانهائية أو شبه اللانهائية بعد سلسلة من أحداث سوء التغطية، والتي صُمم تتبع الكميات خصيصا لتجنبها [1]، ومجموعات المعايرة الراكدة التي لم تعد تعكس أنظمة التقلب الحالية، والتي يُقصد بكل من التنبؤ التوافقي الموزون والتنبؤ بالدرجة معالجتها بطرق مختلفة [8] [1].
- أبلغ عن النتائج بأمانة: اذكر مجموعة البيانات المرجعية الدقيقة، والأفق، والأساس المستخدم لكل رقم تغطية وعرض، متبعا نمط النتيجة الملموسة الوحيدة المتاحة من الصناعة (تغطية 95.6%، تخفيض عرض 15.70% مقابل أفضل معيار، على مجموعة بيانات تلبيد) [5]، ولا تدّعِ رقما لبيانات مالية إلا إذا قيس فعليا على بيانات OHLCV مالية.
الشيفرة
الكود: تنفيذ عملي
السكريبت أدناه ينفّذ تحديث تحكم PID التوافقي (الحد النسبي = تتبع الكميات، الحد التكاملي = تكامل الخطأ) [1] فوق درجة انحدار الكميات التوافقي [2]، ويقرأ تنبؤات الكميات الخام من جدول forecasts والأسعار الحقيقية من جدول bars في data.sqlite. يبني أساسا مرجعيا اصطناعيا (نطاق q10/q90 الخام من النموذج، غير معدَّل) ويقارنه بالنطاق المعدَّل فوريا من حيث التغطية التجريبية ومتوسط عرض الفترة. إذا كانت الجداول فارغة أو مفقودة، يولّد السكريبت مجموعة بيانات اصطناعية صغيرة داخليا بحيث يعمل دائما من البداية إلى النهاية في أقل من ثلاث دقائق على وحدة المعالجة المركزية (CPU). الأساس المرجعي المراد التفوق عليه هو تغطية وعرض نطاق الكمية الخام نفسه؛ يجب أن يقترب الغلاف التوافقي من التغطية المستهدفة (1-alpha) مع الحفاظ على عرض معقول. تحقق من الصحة بتأكيد أن التغطية التجريبية المطبوعة للطريقة المغلَّفة أقرب إلى الهدف من تغطية الأساس المرجعي الخام، وأن كلا رقمَي التغطية وكلا رقمَي العرض مطبوعان للمقارنة المباشرة.
import os
import sqlite3
import numpy as np
import pandas as pd
# CLAIM B: conformal quantile regression score
# S(X_t, y) = max(q_lo(X_t) - y, y - q_hi(X_t))
def cqr_score(y, q_lo, q_hi):
return max(q_lo - y, y - q_hi)
# CLAIM C, E: sequential conformal prediction set membership test
# a point y is inside the set if its score s_t(x_t, y) = len(ts_array):
idx = len(ts_array) - 1
actual_ts = ts_array[idx]
if abs(actual_ts - target_ts) > max(r["horizon"], 1) * 5:
continue
y_true = close_array[idx]
rows.append({
"symbol": symbol,
"made_at": r["made_at"],
"q10": r["q10"],
"q50": r["q50"],
"q90": r["q90"],
"y_true": y_true,
})
if not rows:
return None
df = pd.DataFrame(rows).sort_values(["symbol", "made_at"]).reset_index(drop=True)
return df
def make_synthetic(n_per_symbol=400, seed=0):
rng = np.random.default_rng(seed)
symbols = ["AAPL", "MSFT", "BTC-USD"]
rows = []
for symbol in symbols:
price = 100.0 if symbol != "BTC-USD" else 20000.0
for t in range(n_per_symbol):
drift = rng.normal(0, 0.001)
price = price * (1.0 + drift)
noise_scale = price * 0.01
q50 = price + rng.normal(0, noise_scale * 0.2)
half_width = abs(rng.normal(noise_scale, noise_scale * 0.3)) + 1e-6
q10 = q50 - half_width
q90 = q50 + half_width
y_true = price + rng.normal(0, noise_scale)
rows.append({
"symbol": symbol,
"made_at": t,
"q10": q10,
"q50": q50,
"q90": q90,
"y_true": y_true,
})
return pd.DataFrame(rows)
loaded = load_data(db_path)
if loaded is not None:
forecasts, bars = loaded
df = build_series(forecasts, bars)
if df is None or len(df) = lo_raw) and (y = lo_wrapped) and (y ما الذي سنبنيه
ما الذي سنبنيه
سنبني إطار تقييم صغير يغلّف تنبؤات الكميات لنموذج أساس مفتوح واحد للسلاسل الزمنية بتحديث PID التوافقي (تتبع الكميات زائد تكامل الخطأ) على شموع OHLCV حقيقية كل 5 دقائق ويومية لعدد قليل من الرموز السائلة، مخزنة في مخطط data.sqlite الموصوف أعلاه. في غضون أسابيع قليلة، يستطيع فريق من شخصين تنفيذ درجة CQR، ومجموعة المعايرة الفورية، وتحديث PID تماما كما هو محدد، وتشغيل كميات النموذج الخام كأساس مرجعي، وتسجيل التغطية التجريبية طويلة المدى ومتوسط عرض الفترة عند كلا الأفقين عبر نافذة اختبار خلفي (backtest) متعددة الأشهر تتضمن على الأقل تغيرا واضحا في نظام التقلب.
هذا سيُظهر، لأول مرة في قاعدة الأدلة هذه، مقارنة مباشرة وجها لوجه على بيانات OHLCV مالية بين كميات نموذج الأساس الخام وغلاف توافقي موثق، مما يسد الفجوة المحددة بالضبط في قسم الحدود. سيُحكم على النجاح برقمين: تغطية تجريبية أقرب إلى الهدف 1-alpha من تغطية الأساس المرجعي الخام، وعرض فترة لا ينفجر أثناء تغير النظام، مقاسا مقابل عرض النموذج الخام نفسه، وإذا سمح الوقت، مقابل غلاف ثانٍ (توافقي موزون أو Bellman Conformal Inference) للمقارنة.
ستكون التكلفة صغيرة: لا حاجة لوحدة معالجة رسوميات (GPU) للطبقة التوافقية نفسها، فقط وقت وحدة المعالجة المركزية للتحديثات الفورية، ويمكن حساب تنبؤات نموذج الأساس مسبقا مرة واحدة وتخزينها في جدول forecasts. التكلفة الرئيسية هي تخزين البيانات لشموع مستوى التذبذب (tick-level) أو كل 5 دقائق عبر نافذة الاختبار الخلفي ووقت الهندسة لبناء تحديث مجموعة المعايرة المتدفق، الذي لا تحدده المصادر والذي يمثل المساهمة الأصلية الرئيسية للفريق.
الادعاءات والمراجعة
الادعاءات والمراجعة
- methodمدعوم
Adaptive conformal inference (ACI) wraps black-box methods that produce point predictions or estimated quantiles for the response.
[2] Adaptive Conformal Inference Under Distribution Shift, section 1 Introduction“While exchangeability is a common assumption, there are many real-world applications in which we do not expect the marginal distribution of (Xt,Yt)(X_{t},Y_{t}) to be stationary. For example, in finance and economics market behaviour can shift drastically in response to new legis…”
- methodمدعوم
For a model producing lower and upper quantiles, conformal quantile regression uses the score S(X_t,y)=max{q^(X_t;α/2)−y,y−q^(X_t;1−α/2)}.
[2] Adaptive Conformal Inference Under Distribution Shift, section 1.1 Conformal inference“Suppose we are given a fitted regression model for predicting the value of YY from XX. Let yy be a candidate value for YtY_{t}. To determine if yy is a reasonable estimate of YtY_{t}, we define a conformity score S(X,Y)S(X,Y) that measures how well the value yy conforms with the…”
- methodمدعوم
Sequential conformal prediction constructs C_t={y∈𝒴:s_t(x_t,y)≤q_t}, where q_t estimates the 1−α quantile of the score at time t.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1 Introduction“The challenge in the sequential setting is as follows. We seek to invert the score function to construct a conformal prediction set, 𝒞t={y∈𝒴:st(xt,y)≤qt},\mathcal{C}_{t}=\{y\in\mathcal{Y}:s_{t}(x_{t},y)\leq q_{t}\}, (1) where qtq_{t} is an estimated 1−α1-\alpha quantile for the …”
- factمدعوم
In the online distribution-shift setting, the covariates and responses may form a potentially adversarial deterministic time series, and no probabilistic model for the data is assumed.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1 Introduction“Machine learning models run in production systems regularly encounter data distributions that change over time. This can be due to factors such as seasonality and time-of-day, continual updating and re-training of upstream machine learning models, changing user behaviors, and so …”
- methodمدعوم
A valid online conformal score can be any negatively oriented function s_t:𝒳×𝒴→ℝ, where lower values indicate greater forecast accuracy.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1 Introduction“Machine learning models run in production systems regularly encounter data distributions that change over time. This can be due to factors such as seasonality and time-of-day, continual updating and re-training of upstream machine learning models, changing user behaviors, and so …”
- methodمدعوم
The conformal PID update sets q_{t+1}=q^_{t+1}+r_t(∑_{i=1}^t(err_i−α)), where q^_{t+1} is any function of past x_i,y_i,q_i for i≤t.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1.1 Peek at results: methods“example is the tangent integrator rt(x)=KItan(xlog(t)/(tCsat))r_{t}(x)=K_{\text{I}}\tan(x\log(t)/(tC_{\text{sat}})), where we set tan(x)=sign(x)⋅∞\tan(x)=\mathrm{sign}(x)\cdot\infty for x∉[−π/2,π/2]x\notin[-\pi/2,\pi/2], and Csat,KI>0C_{\text{sat}},K_{\text{I}}>0 are cons…”
- methodمرفوض
Taking q^_{t+1}=ηg_t+g′_t recovers the formulation in which the scorecaster predicts the next score quantile.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1.1 Peek at results: methods“example is the tangent integrator rt(x)=KItan(xlog(t)/(tCsat))r_{t}(x)=K_{\text{I}}\tan(x\log(t)/(tC_{\text{sat}})), where we set tan(x)=sign(x)⋅∞\tan(x)=\mathrm{sign}(x)\cdot\infty for x∉[−π/2,π/2]x\notin[-\pi/2,\pi/2], and Csat,KI>0C_{\text{sat}},K_{\text{I}}>0 are cons…”
- methodمدعوم
Quantile tracking applies running online gradient descent to the quantile loss summed over past scores and is described as proportional control.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1.1 Peek at results: methods“Three design principles underlie our methods: 1. Quantile tracking (P control). Running online gradient descent on the quantile loss (summed over all past scores) gives rise to a method that we call quantile tracking, which achieves long-run coverage (2) under no assumptions exce…”
- resultمدعوم
Quantile tracking achieves long-run coverage under bounded scores without additional assumptions, even when the bound is unknown.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1.1 Peek at results: methods“Three design principles underlie our methods: 1. Quantile tracking (P control). Running online gradient descent on the quantile loss (summed over all past scores) gives rise to a method that we call quantile tracking, which achieves long-run coverage (2) under no assumptions exce…”
- limitationمدعوم
Unlike adaptive conformal inference (ACI), quantile tracking does not return infinite sets after a sequence of miscoverage events.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1.1 Peek at results: methods“Three design principles underlie our methods: 1. Quantile tracking (P control). Running online gradient descent on the quantile loss (summed over all past scores) gives rise to a method that we call quantile tracking, which achieves long-run coverage (2) under no assumptions exce…”
- methodمدعوم
Error integration incorporates the running sum ∑_{i=1}^t(err_i−α) into online quantile updates and is described as integral control.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1.1 Peek at results: methods“Three design principles underlie our methods: 1. Quantile tracking (P control). Running online gradient descent on the quantile loss (summed over all past scores) gives rise to a method that we call quantile tracking, which achieves long-run coverage (2) under no assumptions exce…”
- resultمدعوم
The error integration scheme achieves long-run coverage without any assumptions on the scores, including when the scores are unbounded.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1.1 Peek at results: methods“Three design principles underlie our methods: 1. Quantile tracking (P control). Running online gradient descent on the quantile loss (summed over all past scores) gives rise to a method that we call quantile tracking, which achieves long-run coverage (2) under no assumptions exce…”
- methodمدعوم مع تحفظات
Scorecasting trains a second model to predict the quantile of the next score, allowing the procedure to account for systematic score trends caused by seasonality, trends, or distributional changes.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1.1 Peek at results: methodsPassage says scorecasting trains 'a second model, namely, a scorecaster, to predict the quantile of the next score' and that it can 'account for systematic trends in the scores,' but the listed causes (seasonality, trends, distributional changes) are the claim's paraphrase—passage only says 'aspects of the data distribution, fixed or changing.'“Three design principles underlie our methods: 1. Quantile tracking (P control). Running online gradient descent on the quantile loss (summed over all past scores) gives rise to a method that we call quantile tracking, which achieves long-run coverage (2) under no assumptions exce…”
- resultمدعوم
The target for online conformal control is long-run miscoverage 1/T∑_{t=1}^T err_t=α+o(1) as T tends to infinity.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1 Introduction“under few or no assumptions, where o(1)o(1) denotes a quantity that tends to zero as T→∞T\to\infty. We note that (2) is not probabilistic at all, and every theoretical statement we will make in this paper holds deterministically. Furthermore, going beyond (2), we also seek to de…”
- limitationمدعوم
Without assumptions on the data sequence, achieving coverage at each individual time requires prediction intervals of infinite size, so the sequential objective is long-run rather than pointwise coverage.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1 Introduction“The challenge in the sequential setting is as follows. We seek to invert the score function to construct a conformal prediction set, 𝒞t={y∈𝒴:st(xt,y)≤qt},\mathcal{C}_{t}=\{y\in\mathcal{Y}:s_{t}(x_{t},y)\leq q_{t}\}, (1) where qtq_{t} is an estimated 1−α1-\alpha quantile for the …”
- methodمدعوم
ACI models distribution shift as a learning problem in a single parameter whose optimal value varies over time and is continuously re-estimated.
[2] Adaptive Conformal Inference Under Distribution Shift, abstract arXiv:2106.00170v3“We develop methods for forming prediction sets in an online setting where the data generating distribution is allowed to vary over time in an unknown fashion. Our framework builds on ideas from conformal inference to provide a general wrapper that can be combined with any black b…”
- resultمدعوم
ACI achieves the target coverage frequency over long time intervals without assumptions on the data-generating distribution.
[2] Adaptive Conformal Inference Under Distribution Shift, section 1 Introduction“While exchangeability is a common assumption, there are many real-world applications in which we do not expect the marginal distribution of (Xt,Yt)(X_{t},Y_{t}) to be stationary. For example, in finance and economics market behaviour can shift drastically in response to new legis…”
- resultمدعوم
When distribution shift is small and the prediction algorithm has a specified simple form, ACI additionally obtains approximate marginal coverage at most time steps.
[2] Adaptive Conformal Inference Under Distribution Shift, section 1 Introduction“While exchangeability is a common assumption, there are many real-world applications in which we do not expect the marginal distribution of (Xt,Yt)(X_{t},Y_{t}) to be stationary. For example, in finance and economics market behaviour can shift drastically in response to new legis…”
- methodمدعوم مع تحفظات
An online calibration set consists of previously observed pairs and is used to determine how small a conformity score must be for a candidate response to be accepted.
[2] Adaptive Conformal Inference Under Distribution Shift, section 1.1 Conformal inferencePassage says calibration set D_cal ⊆ {(X_r,Y_r)}_{1≤r≤t−1} is used to determine how small S(X_t,y) should be to accept y. It does not explicitly say 'previously observed pairs,' though that is clearly implied by the index r<t.“Suppose we are given a fitted regression model for predicting the value of YY from XX. Let yy be a candidate value for YtY_{t}. To determine if yy is a reasonable estimate of YtY_{t}, we define a conformity score S(X,Y)S(X,Y) that measures how well the value yy conforms with the…”
- methodمدعوم
The fitted score quantile is defined as Q^(p)=inf{s:(1/|D_cal|)∑_{(X_r,Y_r)∈D_cal}1{S(X_r,Y_r)≤s}≥p}, and a candidate y is accepted when S(X_t,y)≤Q^(1−α).
[2] Adaptive Conformal Inference Under Distribution Shift, section 1.1 Conformal inference“used to fit the regression model. Using this calibration set we define the fitted quantiles of the conformity scores to be Q^(p):=inf{s:(1|𝒟cal|∑(Xr,Yr)∈𝒟cal𝟙{S(Xr,Yr)≤s})≥p},\hat{Q}(p):=\inf\left\{s:\left(\frac{1}{|\mathcal{D}_{\text{cal}}|}\sum_{(X_{r},Y_{r})\in\mathcal{D}_{\te…”
- resultمدعوم
Under exchangeability with uniformly randomized tie breaking, the split-conformal prediction set has coverage ⌈|D_cal|(1−α)⌉/(|D_cal|+1).
[2] Adaptive Conformal Inference Under Distribution Shift, section 1.1 Conformal inference“used to fit the regression model. Using this calibration set we define the fitted quantiles of the conformity scores to be Q^(p):=inf{s:(1|𝒟cal|∑(Xr,Yr)∈𝒟cal𝟙{S(Xr,Yr)≤s})≥p},\hat{Q}(p):=\inf\left\{s:\left(\frac{1}{|\mathcal{D}_{\text{cal}}|}\sum_{(X_{r},Y_{r})\in\mathcal{D}_{\te…”
- limitationمدعوم
The usual conformal marginal-coverage guarantee requires exchangeability of the training and test data.
[2] Adaptive Conformal Inference Under Distribution Shift, section 1 Introduction“Perhaps the most powerful and flexible tools for solving this problem come from conformal inference [34, 16, 32, 22, 31, 15, 3, see e.g.] . This framework provides a generic methodology for transforming the outputs of any black box prediction algorithm into a prediction set. The …”
- resultمدعوم
Bellman Conformal Inference provides approximately calibrated prediction intervals for time-series forecasting and achieves long-term coverage under arbitrary distribution shifts and temporal dependence.
[4] Bellman Conformal Inference: Calibrating Prediction Intervals For Time Series, abstract S2 fe017333ffc7“We introduce Bellman Conformal Inference (BCI), a framework that wraps around any time series forecasting models and provides approximately calibrated prediction intervals. Unlike existing methods, BCI is able to leverage multi-step ahead forecasts and explicitly optimize the ave…”
- resultمدعوم
Bellman Conformal Inference empirically produces substantially shorter prediction intervals than existing methods and avoids uninformative intervals with infinite lengths.
[4] Bellman Conformal Inference: Calibrating Prediction Intervals For Time Series, abstract S2 fe017333ffc7“We introduce Bellman Conformal Inference (BCI), a framework that wraps around any time series forecasting models and provides approximately calibrated prediction intervals. Unlike existing methods, BCI is able to leverage multi-step ahead forecasts and explicitly optimize the ave…”
- uncertaintyمدعوم
The provided passages report experiments on market returns but do not give coverage or interval-width numbers for financial OHLCV data at 5-minute through daily horizons, nor do they compare such numbers with raw foundation-model quantiles.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, abstract arXiv:2307.16895v1“We study the problem of uncertainty quantification for time series prediction, with the goal of providing easy-to-use algorithms with formal guarantees. The algorithms we present build upon ideas from conformal prediction and control theory, are able to prospectively model confor…”
- uncertaintyمدعوم
The provided passages do not specify an implementation of weighted conformal prediction for streaming price data.
[1] Conformal PID Control for Time Series Prediction, section 1.1 Peek at results: methods“Three design principles underlie our methods: 1. Quantile tracking (P control). Running online gradient descent on the quantile loss (summed over all past scores) gives rise to a method that we call quantile tracking, which achieves long-run coverage (2) under no assumptions exce…”
- factمدعوم
Conformal prediction provides valid predictive inference under exchangeability, but distribution drift violates exchangeability in deployed settings.
[8] Conformal prediction beyond exchangeability, abstract DOI 10.1214/23-aos2276“Conformal prediction is a popular, modern technique for providing valid predictive inference for arbitrary machine learning models. Its validity relies on the assumptions of exchangeability of the data, and symmetry of the given model fitting algorithm as a function of the data. …”
- methodمدعوم
Weighted conformal prediction uses weighted quantiles to improve robustness against distribution drift.
[8] Conformal prediction beyond exchangeability, abstract DOI 10.1214/23-aos2276“Conformal prediction is a popular, modern technique for providing valid predictive inference for arbitrary machine learning models. Its validity relies on the assumptions of exchangeability of the data, and symmetry of the given model fitting algorithm as a function of the data. …”
- methodمدعوم
The weighted conformal framework introduces a randomization technique that permits algorithms that do not treat data points symmetrically.
[8] Conformal prediction beyond exchangeability, abstract DOI 10.1214/23-aos2276“Conformal prediction is a popular, modern technique for providing valid predictive inference for arbitrary machine learning models. Its validity relies on the assumptions of exchangeability of the data, and symmetry of the given model fitting algorithm as a function of the data. …”
- resultمدعوم
Under exchangeability, the weighted conformal methods achieve the same coverage guarantees as existing conformal prediction methods.
[8] Conformal prediction beyond exchangeability, abstract DOI 10.1214/23-aos2276“Conformal prediction is a popular, modern technique for providing valid predictive inference for arbitrary machine learning models. Its validity relies on the assumptions of exchangeability of the data, and symmetry of the given model fitting algorithm as a function of the data. …”
- resultمدعوم
When exchangeability is violated by distribution drift or other challenging features of real data, the weighted conformal methods exhibit substantially less loss of coverage than existing methods.
[8] Conformal prediction beyond exchangeability, abstract DOI 10.1214/23-aos2276“Conformal prediction is a popular, modern technique for providing valid predictive inference for arbitrary machine learning models. Its validity relies on the assumptions of exchangeability of the data, and symmetry of the given model fitting algorithm as a function of the data. …”
- methodمدعوم
The industrial time-series uncertainty framework constructs a prediction interval from two one-sided intervals.
[5] Uncertainty Quantification Based on Conformal Prediction for Industrial Time Series With Distribution Shift, abstract S2 816973db1f62“Conformal prediction (CP) is known to theoretically guarantee prediction interval coverage under the exchangeability assumption. However, industrial time series collected from real-world industrial processes often violates this assumption due to temporal dependencies and distribu…”
- methodمدعوم
The framework combines entire and local nonconformity-score information to adjust the confidence levels of two one-tailed intervals over time.
[5] Uncertainty Quantification Based on Conformal Prediction for Industrial Time Series With Distribution Shift, abstract S2 816973db1f62“Conformal prediction (CP) is known to theoretically guarantee prediction interval coverage under the exchangeability assumption. However, industrial time series collected from real-world industrial processes often violates this assumption due to temporal dependencies and distribu…”
- resultمرفوض
At a nominal confidence level of 95%, the industrial time-series framework achieved average empirical coverage of 95.0% and reduced prediction-interval width by 6.29% on the wastewater dataset compared with the best-performing benchmark model.
[5] Uncertainty Quantification Based on Conformal Prediction for Industrial Time Series With Distribution Shift, abstract S2 816973db1f62“Conformal prediction (CP) is known to theoretically guarantee prediction interval coverage under the exchangeability assumption. However, industrial time series collected from real-world industrial processes often violates this assumption due to temporal dependencies and distribu…”
- resultمدعوم
On the actual sintering production dataset, the industrial time-series framework achieved 95.6% coverage and reduced prediction-interval width by 15.70% compared with the best-performing benchmark model.
[5] Uncertainty Quantification Based on Conformal Prediction for Industrial Time Series With Distribution Shift, abstract S2 816973db1f62“Conformal prediction (CP) is known to theoretically guarantee prediction interval coverage under the exchangeability assumption. However, industrial time series collected from real-world industrial processes often violates this assumption due to temporal dependencies and distribu…”
- methodمدعوم
Ensemble conformalized quantile regression (EnCQR) applies conformal calibration on top of a generic forecasting model, including deep learning architectures.
[9] Ensemble Conformalized Quantile Regression for Probabilistic Time Series Forecasting, abstract arXiv:2202.08756v2“This paper presents a novel probabilistic forecasting method called ensemble conformalized quantile regression (EnCQR). EnCQR constructs distribution-free and approximately marginally valid prediction intervals (PIs), which are suitable for nonstationary and heteroscedastic time …”
- methodمدعوم
EnCQR uses a bootstrap ensemble estimator to apply conformal predictors to time series without requiring data exchangeability.
[9] Ensemble Conformalized Quantile Regression for Probabilistic Time Series Forecasting, abstract arXiv:2202.08756v2“This paper presents a novel probabilistic forecasting method called ensemble conformalized quantile regression (EnCQR). EnCQR constructs distribution-free and approximately marginally valid prediction intervals (PIs), which are suitable for nonstationary and heteroscedastic time …”
- methodمدعوم
EnCQR uses ensemble learners implemented as generic quantile-regression algorithms so that prediction-interval length adapts to local variability.
[9] Ensemble Conformalized Quantile Regression for Probabilistic Time Series Forecasting, abstract arXiv:2202.08756v2“This paper presents a novel probabilistic forecasting method called ensemble conformalized quantile regression (EnCQR). EnCQR constructs distribution-free and approximately marginally valid prediction intervals (PIs), which are suitable for nonstationary and heteroscedastic time …”
- resultمدعوم
Experiments reported that EnCQR produced sharper, more informative, and valid prediction intervals than methods based only on quantile regression or only on conformal prediction.
[9] Ensemble Conformalized Quantile Regression for Probabilistic Time Series Forecasting, abstract arXiv:2202.08756v2“This paper presents a novel probabilistic forecasting method called ensemble conformalized quantile regression (EnCQR). EnCQR constructs distribution-free and approximately marginally valid prediction intervals (PIs), which are suitable for nonstationary and heteroscedastic time …”
- methodمدعوم
EnbPI wraps around ensemble predictors, avoids data splitting and retraining, and is designed to produce sequential prediction intervals efficiently.
[13] Conformal prediction for time series, section Conformal prediction for time series“Chen Xu Note: cxu310@gatech.edu Affiliation: H. Milton Stewart School of Industrial and Systems Engineering, Georgia Institute of Technology. Yao Xie Note: yao.xie@isye.gatech.edu Affiliation: H. Milton Stewart School of Industrial and Systems Engineering, Georgia Institute of Te…”
المصادر
المصادر
- [1]Anastasios N. Angelopoulos, Emmanuel J. Candes, Ryan J. Tibshirani. Conformal PID Control for Time Series Prediction. arXiv, 2023.
- [2]Isaac Gibbs, Emmanuel Candès. Adaptive Conformal Inference Under Distribution Shift. arXiv, 2021.
- [3]Etienne Gauthier, Francis Bach, Michael I. Jordan. Adaptive Coverage Policies in Conformal Prediction. arXiv, 2025.
- [4]Zitong Yang, Emmanuel J. Candès, Lihua Lei. Bellman Conformal Inference: Calibrating Prediction Intervals For Time Series. arXiv.org, 2024.
- [5]Ruiyao Zhang, Ping Zhou. Uncertainty Quantification Based on Conformal Prediction for Industrial Time Series With Distribution Shift. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2025.
- [6]Ziling Ma, Junshu Jiang, Ángel López-Oriona, Ying Sun, H. Ombao. Adaptive Multi-Scale Forecasting and Gate-Localized Conformal Prediction for Multivariate Nonstationary Time Series. arXiv.org, 2026.
- [7]Luís Marques, Kristian Popov, Dmitry Berenson. Particle-Based Conformal Prediction for Contact-Aware Uncertainty Calibration in Stratified Configuration Spaces. arXiv, 2026.
- [8]Rina Foygel Barber, Emmanuel J. Candès, Aaditya Ramdas, Ryan J. Tibshirani. Conformal prediction beyond exchangeability. The Annals of Statistics, 2023.
- [9]Vilde Jensen, Filippo Maria Bianchi, Stian Norman Anfinsen. Ensemble Conformalized Quantile Regression for Probabilistic Time Series Forecasting. arXiv, 2022.
- [10]Yvet Renkema, Lennard Visser, Tarek A. AlSkaif. Enhancing the reliability of probabilistic PV power forecasts using conformal prediction. Solar Energy Advances, 2024.
- [11]Yaniv Romano, Evan Patterson, Emmanuel J. Candès. Conformalized Quantile Regression. arXiv (Cornell University), 2019.
- [12]Jef Jonkers, Diego Nieves Avendano, Glenn Van Wallendael, Sofie Van Hoecke. A novel day-ahead regional and probabilistic wind power forecasting framework using deep CNNs and conformalized regression forests. Applied Energy, 2024.
- [13]Chen Xu, Yao Xie. Conformal prediction for time series. arXiv, 2020.
- [14]Stefanos Bennett, Jase Clarkson. Time Series Prediction under Distribution Shift using Differentiable Forgetting. arXiv, 2022.
- [15]Hongyuan Zhan, Gabriel Gomes, Xiaoye S. Li, Kamesh Madduri, Kesheng Wu. Efficient Online Hyperparameter Optimization for Kernel Ridge Regression with Applications to Traffic Time Series Prediction. arXiv, 2018.