📌FedSTGD论文实验
1. 选择数据集
这里的节点是指站点,比如杭州地铁有80个站点;数据大致长下面样子
2. 选择模型
这篇论文使用的核心模型是 TGCRN,全称是:Time-aware Graph Convolutional Recurrent Network(时间感知图卷积循环网络)
模型的输入就是上面第1节的图片2那张表!输出是“预测时间点时,各节点的流量”。
3. 对比算法
Central:把所有数据集中起来训练
FLoS:不上传原始数据,但使用固定交通关系图(与本文方法相比,没有体现实时变化关系的特性)。
FedGTP:尝试学习客户端之间的关系,但主要是静态关系(和FLoS类似,节点之间关系不变)
FedSTGD:本文方法,学习动态的客户端间关系
还有一堆其它乱七八糟的,就不写了……
4. 评价指标
有 3个评价指标:
RMSE:均方根误差;
MAE:平均绝对误差;
MAPE:平均绝对百分比误差。
5. 模块分解
联邦非线性计算分解模块(FNCD)
图节点嵌入增强模块(GNEA)
6. 实验(图)
6.1 图1解释
(a)不同日期的交通节点关系会变化
横轴和纵轴是不同的交通节点编号,例如 14、30、34、38、47、53、56、64、68、69。这里的节点可以理解为杭州地铁中的不同地铁站。每个小方格表示两个地铁站之间的空间依赖关系。颜色越明显,表示两个节点之间的交通联系越强或越明显。【地铁站之间的交通关系不是固定不变的,而是会随着星期和时间变化。】
(b)把交通节点分给不同客户端
针对杭州的数据集,把这数据集分成3个客户端,实线代表客户端内部的空间依赖关系;虚线代表不同客户端之间的空间依赖关系。
(c)FedSTGD 和其他方法的预测效果比较,rmse是预测误差,越小越好;
(d)FedSTGD 的联邦非线性计算分解方法,和其他方法使用的 AdptPoLU 非线性近似方法。【证明第5章节模块1】
x轴:k=2、k=3、k=4 表示 AdptPoLU 使用的多项式近似阶数;FedSTGD 表示本文方法使用的 FNCD 联邦非线性计算分解模块。
y轴:3个误差与运行时间,都是越小越好。
这张图要详细讲下非线性关系是什么东西,先讲下线性关系
非线性就是更复杂一点的,客流变化与其它站点的不是成比例!
(e)主要 是用来验证图节点嵌入增强模块 GNEA 到底有没有用。【第5章节模块2】
x轴:集中学习(参考上限);w/o GNEA(去掉模块);FedSTGD(使用模块)
y軕:一堆误差,都是越小越好……
6.2 图2解释
左边3个:其实就是第5章节的2个模块。
中间那3层,第一层与第三层对应那2个模块的详细解读
第二层就是联邦流程……
6.3 图3解释
一个参数敏感性分析图。它想研究:FedSTGD中的一些设置改变后,预测效果会不会发生明显变化。
研究参数有3个:客户端数量,神经网络中负责处理复杂变化的计算部件,数据非独立程度(左边使用HZMetro数据集,右边使用NYC-Taxi数据集)
(ab)比较了使用 2个、4个、8个客户端时的效果。
(cd)使用不同计算部件时的影响。
(ef)不同数据非独立程度的影响
7. 实验(表)
7.1 表1解释
HZMetro:杭州地铁,包含80个地铁站,每15分钟记录一次数据,时间范围是2019年1月1日至1月25日,数据规模为2.35M。
SHMetro:上海地铁,包含288个地铁站,每15分钟记录一次数据,时间范围是2016年7月1日至9月30日,数据规模为811.8M。
NYC-Bike:纽约共享单车,包含250个单车站点,每30分钟记录一次,时间范围是2016年4月1日至6月30日,数据规模为30.7M。
NYC-Taxi:纽约出租车,包含266个出租车统计区域,每30分钟记录一次,时间范围同样是2016年4月1日至6月30日,数据规模为35M。
7.2 表2解释
MFSTGNN、FLoS:关系提前规定好
FCGCN、CTFL:假设大家有一张公开或统一的图
FASTGNN、FedSTG、DSTGCRN、FUELS:尝试利用客户端之间的信息
FedGTP:能恢复关系,但主要是静态关系
FedSTGD:动态学习客户端之间的关系
7.3 表3解释
表3主要证明了四件事:
- GNEA有用,去掉后效果会下降;
- 动态关系有用,只使用静态关系会变差;
- 客户端之间的关系很重要,不同区域之间确实会相互影响;
- 客户端内部关系也重要,不能只看不同客户端之间的联系。
每一列是什么意思






