[Paper Review] Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting

Paper Review
작성자
Jinwoo Park
작성일
2024-08-16 19:50
조회
2690
1. 논문 제목: Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting (NeurIPS 2023)
- 논문 링크: https://arxiv.org/abs/2311.06184
- 논문 코드: https://github.com/aikunyi/FreTS

2. 논문 Overview
- 간단한 구조의 MLP 모델들은 Point-wise mapping에 의존하여 시계열 데이터에 내재된 Global dependency를 다루는 능력이 부족하며, 비교적 단순한 패턴만을 학습할 수 있다는 단점이 존재
- 해당 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 Sparse한 정보가 많은 Time-domain이 아닌, Frequency domain내에서 직접적으로 MLP를 적용함으로써 필요한 정보들을 바탕으로 예측이 진행될 수 있도록 할 수 있는 방법론 제안

3. 발표자료 및 발표영상
- 발표자료: 하단 첨부
- 발표영상: 추후 게시
전체 9

  • 2024-08-17 16:51

    이번 세미나에서는 시계열 데이터의 전통적인 분석 방법이 가지는 한계를 극복하고자 Frequency Domain에서의 MLP 적용을 제안한 “Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting” 논문에 대해서 발표해 주셨습니다. 해당 논문은 시계열 데이터의 Global Dependency를 더 효과적으로 모델링할 수 있는 방법론을 제시함으로써, 기존 Pointwise 방식의 MLP가 가진 한계를 극복하고자 하였습니다. 특히, Frequency-domain에서의 작업을 통해 시간 도메인의 데이터보다 풍부한 정보를 추출하고 이를 통해 더 정확한 예측이 가능하다는 것을 실험적으로 보여줍니다. 이러한 방식은 특히 시계열 데이터의 복잡성과 다변량 특성을 감안할 때, 보다 정교한 예측이 가능하게 해준다는 것을 알게 되었습니다. 또한, 논문에서 제시한 모델은 계산 비용을 줄이면서도 예측 성능을 개선할 수 있다는 점에서 큰 잠재력을 보여주었습니다. 해당 연구를 통해, 제가 일반적으로 사용하는 시계열 분석 방법에 대해 다시 생각해볼 좋은 기회가 되었고, 앞으로의 프로젝트에 이러한 새로운 기법을 적용해 볼 수 있을 것 같다는 생각이 들었습니다. 흥미로운 주제로 좋은 발표해 주셔서 감사합니다.


  • 2024-08-18 16:34

    이번 세미나는 기존 MLP 기반의 시계열 예측 모델들이 point-wise mapping 방식으로 각 시점의 데이터를 처리함으로서 가지는 문제점들을 해결하고자 하는 FreTS를 제안한 “Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting”라는 논문에 대한 발표를 중심으로 진행되었습니다. 본 논문에서 지적하는 기존 MLP 기반의 시계열 예측 모델들의 문제점은 Point-Wise Mapping 방식으로 인해 장기적인 상관관계를 포착하지 못하고, 특정 시점이 지배적으로 작용하여 정보 손실 및 불필요한 정보가 포함될 수 있다는 점입니다. 이를 해결하기 위해 FreTS는 입력을 더 풍부한 Representation으로 변환시켜주는 Dimension Extension, Channel 간의 상관 관계를 포착하는 Frequency Channel Learner, Frequency Domain에서의 Temporal Pattern을 학습하는 Frequency Temporal Learner, 그리고 예측값을 도출하는 Projection Head 모듈을 구성합니다. 최종적으로는 Channel/Temporal Dependency가 모두 고려된 Representation을 생성하여 좋은 예측을 수행합니다. 대부분의 분야에서 Transformer에 기반한 모델들의 성능이 압도적인 상황에서 시계열 예측 분야에서는 MLP 기반의 모델들이 좋은 성능을 보이고 있고, 본 논문 또한 Frequency-Domain에서도 MLP를 적용할 수 있는 방법을 구상해서 좋은 성능을 보이는 것이 매우 흥미로웠습니다. 좋은 발표 해주셔서 감사합니다.


  • 2024-08-28 18:40

    이번 세미나에서는 "Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting"이라는 논문에 대한 소개를 중심으로 진행되었습니다. 이 논문은 기존의 MLP 모델이 시계열 데이터에서 전역적 종속성을 모델링하는 데 한계가 있음을 지적하고, 이를 해결하기 위해 Frequency Domain에서 MLP를 적용하는 방법을 소개합니다. Frequency Domain의 접근은 복잡한 시계열 데이터에서 중요한 정보를 더욱 효과적으로 추출할 수 있게 하며, 이는 전통적인 Time Domain 방식보다 우수한 예측 성능을 가능하게 합니다. 특히, 이 연구에서는 Frequency Domain 변환을 통해 얻어진 스펙트럼을 활용하여 MLP의 학습을 재구성함으로써, 전역적 시간적/공간적 종속성을 더 잘 학습할 수 있도록 하였습니다. 이 과정에서 데이터의 주요한 주파수 성분만을 집중적으로 다루며, Energy Compaction을 통해 불필요한 잡음의 영향을 줄일 수 있던 연구입니다. 해당 연구를 설명해주시는 과정에서 필요한 관련 공식과 개념이 방대할 수 있는데, 듣고 이해할 수 있도록 설명해주셔서 좋았습니다. 좋은 발표 준비해주셔서 감사합니다.


  • 2024-09-02 04:23

    이번 논문 세미나는 "Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting"에 대해 소개해주셨습니다. 해당 논문은 주파수 도메인에서 MLPs가 시간 시계열 예측에서 더 효과적임을 주장합니다. 기존의 시간 도메인에서의 방법론과 비교하여 주파수 도메인에서의 학습은 시간 시계열 데이터의 주기적 특성과 노이즈를 보다 효과적으로 처리할 수 있다고 주장하고 있습니다. 주파수 도메인에서의 특성 추출이 데이터의 잠재된 패턴을 더욱 명확히 드러낼 수 있다고 보며 다양한 벤치마크 데이터셋에서 효과성을 입증하고 있습니다. 시계열 분야는 이러한 데이터 표현 방식이 중요하다는 점을 배울 수 있었습니다. 다만, 주파수 도메인 변환으로 인한 한계점에 대해 추가적인 분석이 필요로 해 보입니다. 좋은 발표 감사합니다.


  • 2024-09-02 12:45

    이번 세미나에서 발표된 "Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting" 논문은 시계열 예측에서 주파수 도메인 접근의 장점을 강조하며, 기존 시간 도메인 방식의 한계를 극복하는 방법론을 제시했습니다. 특히, MLP 기반의 모델이 전역적 종속성을 효과적으로 학습하지 못하는 문제를 해결하기 위해, 주파수 변환을 통해 데이터를 더욱 풍부하게 표현하고, 이를 활용해 MLP가 더 나은 예측 성능을 발휘하도록 설계한 점이 인상 깊었습니다. 다양한 벤치마크 실험을 통해 이 방법이 기존 모델보다 성능이 우수하다는 것을 입증한 점도 흥미로웠습니다. 앞으로 시계열 분석에서 주파수 도메인 기반 접근의 가능성에 대해 더 많은 연구가 기대됩니다. 좋은 발표 감사합니다.


  • 2024-09-02 12:55

    금일 세미나는 'Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting'라는 논문을 소개해 주셨습니다. 해당 논문에서는 다변량 시계열 데이터에 내재된 장기적인 상관관계를 포착하지 못한다는 점과 Point-wise mapping에 의해 개별적으로 처리하기 떄문에, 특정 시점에 dominant한 영향을 받는다는 문제점을 지적하며, Channel축으로 Fourier transform하는 방법과 주파수 성분을 실수, 허수 부분으로 나누어 각각 처리하는 새로운 Frequency-domain MLP 구조를 제안하고 있습니다. 실험 결과로 FreMLP의 기반이 된 DLinear, NLinear 모델과의 성능 비교를 진행한 결과, 시계열 예측에서 일반적인 MLP 기반의 Layer보다는 제안하는 FreTS를 사용하는 것이 더 효과적임을 보여주고 있습니다. 개인적으로는 해당 논문의 Energy compaction 파트 부분에서 독립적으로 하나의 패턴을 구축하도록 잘 학습함을 보여주고자 Frequency-domain MLP의 weight를 시각화하는 방식이 처음 보는 방식이라 인상적이었던 것 같습니다. 좋은 발표 감사드립니다!


  • 2024-08-17 13:25

    이번 세미나에서는 "Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting" 논문이 소개되었습니다. 이 논문은 시계열 예측에서 기존 MLP 모델들이 가지는 제약을 극복하기 위해 Frequency Domain에서의 MLP 활용을 제안합니다. 기존의 Point-wise 방식으로는 시계열 데이터의 장기적 종속성을 효과적으로 모델링하기 어려움이 있었고, 특히 특정 시점의 데이터가 지배적인 영향을 미치는 문제점을 해결하고자 하였습니다. 이에 대한 해결책으로 제시된 것은, 주파수 도메인에서의 변환을 통해 시간 도메인의 데이터보다 더 풍부한 정보를 얻어내고, 이를 활용해 더 정교한 예측을 가능하게 하는 접근 방식입니다. 연구에서 제안한 방법론은 Frequency Domain 변환을 통해 데이터의 중요한 주파수 성분을 집중적으로 학습하고, Energy Compaction을 통해 불필요한 잡음의 영향을 줄여 효율적인 학습을 유도합니다. 실험 결과, 이 방법은 다양한 벤치마크 데이터셋에서 기존의 시간 도메인 기반 예측 모델들보다 우수한 성능을 보였으며, 계산 비용을 줄이면서도 예측의 정확도를 높일 수 있음을 입증했습니다. 또한, 이 연구는 주파수 도메인에서 시계열 데이터의 복잡성을 더 잘 포착할 수 있음을 시각적으로도 보여주었습니다. 개인적으로, 주파수 도메인 접근이 시계열 분석에 미치는 영향과 그 효과를 검증한 방식이 매우 흥미로웠으며, 특히 이러한 새로운 접근법이 앞으로 더 많은 연구와 실험으로 확장될 가능성이 있다고 생각합니다. 좋은 발표 준비해 주셔서 감사드립니다.


  • 2024-08-17 11:57

    이번 세미나에서는 “Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting” 논문이 소개되었습니다. 본 연구는 시계열 예측에서 기존 MLP 기반 모델들이 가지는 제약을 극복하기 위해, 주파수 도메인에서 데이터를 처리하는 새로운 MLP 구조인 FreTS (Frequency Temporal Structure)를 제안했습니다. 기존 MLP 기반 모델들이 Point-wise Mapping 방식으로 인해 시계열 데이터의 장기적 종속성을 포착하지 못하고 특정 시점에 의존하는 문제를 지적하며, 이를 해결하기 위해 FreTS는 입력 데이터를 주파수 도메인으로 변환하여 Channel 간의 관계를 학습하는 Frequency Channel Learner와 주파수 기반 Temporal 패턴을 학습하는 Frequency Temporal Learner를 설계했습니다. 이 구조는 장기적인 상관관계와 Channel/Temporal 종속성을 효과적으로 반영한 예측을 가능하게 합니다. 실험 결과, FreTS는 다양한 시계열 벤치마크 데이터셋에서 기존 MLP 모델과 Transformer 기반 모델을 포함한 최신 방법들을 능가하는 성능을 보였습니다. 특히, 주파수 도메인의 Energy Compaction을 활용하여 중요한 주파수 성분에 집중하고 불필요한 잡음을 줄이는 방식이 효율성을 높이는 데 기여했습니다. 또한, 모델의 Weight를 시각화하여 주파수 도메인에서 데이터의 복잡성을 효과적으로 캡처하는 능력을 보여준 점도 흥미로웠습니다. Transformer 기반 모델들이 주도하는 시계열 예측 분야에서 MLP 기반 모델의 가능성을 확장한 이 연구는 매우 인상적이었으며, 주파수 도메인 접근이 향후 더 많은 시계열 문제에 적용될 가능성을 보여줬습니다. 발표 덕분에 논문의 주요 개념을 쉽게 이해할 수 있었고, 새로운 접근법에 대해 배울 수 있었습니다. 좋은 발표 준비에 감사드립니다!


  • 2025-01-30 12:26

    이번 세미나에서는 시계열 예측에서의 기존 MLP 기반 모델들의 한계를 극복하기 위한 "Frequency-domain MLPs are More Effective Learners in Time Series Forecasting" 논문이 소개되었습니다. 이 연구는 Frequency Domain에서 MLP를 활용하여 시계열 데이터의 Global Dependency를 효과적으로 모델링하는 방법을 제시하였으며, 기존의 Pointwise 방식이 가지는 장기적인 상관관계 부족 문제를 해결했습니다. 특히, Frequency Domain에서 시간 도메인보다 더 풍부한 정보를 추출하여 예측 성능을 개선할 수 있다는 점을 실험적으로 보여주었고, 이를 통해 계산 비용을 절감하면서도 정확한 예측이 가능함을 입증했습니다. 이 연구는 시계열 데이터 분석 방법에 대한 새로운 접근을 제시하며, 향후 프로젝트에 이러한 기법을 적용해 볼 수 있는 가능성을 제시해 주었습니다.


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