多维时序 | MATLAB实现SAO-CNN-BiGRU-Multihead-Attention多头注意力机制多变量时间序列预测

多维时序 | MATLAB实现SAO-CNN-BiGRU-Multihead-Attention多头注意力机制多变量时间序列预测

预测效果

基本介绍

MATLAB实现SAO-CNN-BiGRU-Multihead-Attention多头注意力机制多变量时间序列预测。

模型描述

MATLAB实现SAO-CNN-BiGRU-Multihead-Attention雪消融算法优化结合卷积神经网络 (CNN) 和双向门控循环单元 (BiGRU）融合多头自注意力机制的多变量时间序列预测，用于处理时间序列数据；适用平台：Matlab 2023及以上
1.data为数据集，格式为excel，4个输入特征，1个输出特征，考虑历史特征的影响，多变量时间序列预测；
2.主程序文件，运行即可；
3.命令窗口输出R2、MAE、MAPE、MSE和MBE，可在下载区获取数据和程序内容；
注意程序和数据放在一个文件夹，运行环境为Matlab2023b及以上。

多头自注意力机制使得模型能够更灵活地对不同时间步的输入信息进行加权。这有助于模型更加集中地关注对预测目标有更大影响的时间点。​自注意力机制还有助于处理时间序列中长期依赖关系，提高了模型在预测时对输入序列的全局信息的感知。

SAO算法相较于其他优化算法的优势在于其独特的双重种群机制、高效的探索与利用策略以及灵活的位置更新方程。这些特点使其在处理复杂优化问题时表现出更好的平衡能力、搜索效率和适应性，特别是在多峰值和高维问题上。此外，SAO算法的物理背景和数学原理为解决实际问题提供了新的视角。CNN可以用于提取时间序列数据中的局部特征。通过使用卷积层和池化层，CNN可以捕捉到时间序列中的空间和时间依赖关系。卷积层可以识别不同频率的模式，而池化层可以减少特征维度并保留最重要的信息。
接下来，使用双向门控循环单元（BiGRU）来学习时间序列数据中的长期依赖性。BiGRU结构可以同时考虑过去和未来的信息，从而更好地捕捉时间序列中的动态模式。通过双向结构，模型可以利用过去和未来的上下文信息来进行更准确的预测。
最后，引入多头自注意力机制，可以进一步提高模型的性能。自注意力机制允许模型自动学习时间序列数据中不同位置的重要性权重，从而更好地关注关键的时间步。多头自注意力机制可以并行地学习多个不同的注意力权重，以捕捉不同的关注点。
通过将CNN、BiGRU和多头自注意力机制结合起来，可以构建一个强大的模型，用于雪消融的多变量时间序列预测。模型可以同时考虑局部特征、长期依赖性和重要性权重，从而提高预测的准确性。

程序设计

• 完整程序和数据获取方式1：同等价值程序兑换；
• 完整程序和数据获取方式2：私信博主回复MATLAB实现SAO-CNN-BiGRU-Multihead-Attention多头注意力机制多变量时间序列预测获取。

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%%  数据集分析
outdim = 1;                                  % 最后一列为输出
num_size = 0.7;                              % 训练集占数据集比例
num_train_s = round(num_size * num_samples); % 训练集样本个数
f_ = size(res, 2) - outdim;                  % 输入特征维度
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%%  划分训练集和测试集
P_train = res(1: num_train_s, 1: f_)';
T_train = res(1: num_train_s, f_ + 1: end)';
M = size(P_train, 2);
%---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
P_test = res(num_train_s + 1: end, 1: f_)';
T_test = res(num_train_s + 1: end, f_ + 1: end)';
N = size(P_test, 2);
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原文链接：https://blog.csdn.net/kjm13182345320/article/details/130471154

参考资料

[1] http://t.csdn.cn/pCWSp
[2] https://download.csdn.net/download/kjm13182345320/87568090?spm=1001.2014.3001.5501
[3] https://blog.csdn.net/kjm13182345320/article/details/129433463?spm=1001.2014.3001.5501