SCI一区 | MATLAB实现BO-CNN-GRU-Mutilhead-Attention贝叶斯优化卷积神经网络-门控循环单元融合多头注意力机制多变量时间序列预测

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内容介绍

GRU回归预测是一种常见的时间序列预测方法，它可以有效地处理具有长期依赖关系的数据。在这篇博客中，我们将介绍如何使用贝叶斯优化卷积神经网络-门控循环单元融合多头注意力机制（BO-CNN-GRU-Mutilhead-Attention）来实现数据多维输入单输出的预测。

首先，让我们简要介绍一下贝叶斯优化。贝叶斯优化是一种用于优化黑盒函数的方法，它通过在函数的输入空间中建立概率模型来寻找最优解。在我们的模型中，我们将使用贝叶斯优化来调整卷积神经网络和门控循环单元的超参数，以优化模型的性能。

接下来，让我们来详细介绍我们的模型架构。我们的模型由三部分组成：卷积神经网络（CNN）、门控循环单元（GRU）和多头注意力机制。CNN用于处理输入数据的空间特征，GRU用于捕捉数据的时间依赖关系，而多头注意力机制则可以帮助模型更好地理解输入数据之间的关系。

在实际应用中，我们首先将输入数据通过卷积神经网络进行特征提取，然后将提取的特征输入到门控循环单元中进行时间序列建模。最后，我们使用多头注意力机制来融合CNN和GRU的输出，并将其用于预测单一输出。

为了优化模型的性能，我们使用贝叶斯优化来调整模型的超参数，例如卷积核大小、GRU的隐藏单元数以及注意力机制的头数等。通过在训练集上进行交叉验证，我们可以找到最优的超参数组合，从而提高模型的泛化能力。

最后，让我们来讨论一下我们模型的应用场景。由于我们的模型可以处理多维输入数据，并且能够捕捉数据之间的复杂关系，因此它非常适合用于时间序列预测、金融数据分析、气象预测等领域。通过调整模型的超参数，我们可以根据不同的应用场景来优化模型的性能，从而更好地满足实际需求。

总之，通过贝叶斯优化卷积神经网络-门控循环单元融合多头注意力机制，我们可以实现数据多维输入单输出的预测，并且可以通过调整超参数来优化模型的性能。希望本篇博客能够帮助读者更好地理解和应用这一方法，从而在实际问题中取得更好的预测效果。

部分代码

%%  清空环境变量warning off             % 关闭报警信息close all               % 关闭开启的图窗clear                   % 清空变量clc                     % 清空命令行​%%  导入数据res = xlsread('数据集.xlsx');​%%  划分训练集和测试集temp = randperm(357);​P_train = res(temp(1: 240), 1: 12)';T_train = res(temp(1: 240), 13)';M = size(P_train, 2);​P_test = res(temp(241: end), 1: 12)';T_test = res(temp(241: end), 13)';N = size(P_test, 2);​%%  数据归一化[p_train, ps_input] = mapminmax(P_train, 0, 1);p_test  = mapminmax('apply', P_test, ps_input);t_train = ind2vec(T_train);t_test  = ind2vec(T_test );

⛳️ 运行结果

参考文献

[1] 从筱卿.基于深度学习的混合股指预测模型研究[D].江西财经大学,2020.

[2] 吴晓刚,阎洁,葛畅,等.基于改进GRU-CNN的风光水一体化超短期功率预测方法[J].中国电力, 2023, 56(9):178-186.

[3] 林靖皓,秦亮曦,苏永秀,et al.基于自注意力机制的双向门控循环单元和卷积神经网络的芒果产量预测[J].计算机应用, 2020, 40(S01):5.DOI:10.11772/j.issn.1001-9081.2019091537.

[4] 张腾,刘新亮,高彦平.基于卷积神经网络和双向门控循环单元网络注意力机制的情感分析[J].科学技术与工程, 2021, 021(001):269-274.

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1 各类智能优化算法改进及应用

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2 机器学习和深度学习方面

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2.图像处理方面

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3 路径规划方面

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5 无线传感器定位及布局方面

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6 信号处理方面

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7 电力系统方面

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8 元胞自动机方面

交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长

9 雷达方面

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