Добірка наукової літератури з теми "Prédiction des séries temporelles multivariées"

Cette étude présente l'application d'un modèle stochastique de prédiction de la température de l'eau en rivière. L'analyse porte sur les variations imputables aux conditions naturelles et sur une évaluation des performances du modèle une fois appliqué au ruisseau Catamaran au Nouveau-Brunswick (Canada). Ce modèle stochastique est développé selon l'approche de Box et Jenkins (1976) basée sur les séries temporelles des températures de l'eau et de l'air. Le modèle a été calibré avec des données de 1990. L'évaluation de performance comprend une analyse des séries résiduelles et le calcul des erreurs quadratiques moyennes. Les résultats montrent que l'erreur quadratique mensuelle varie de 0,42 °C en juillet 1990 (année de calibration) jusqu'à 2,96 °C en septembre 1992. Finalement, une discussion est menée pour souligner les avantages et les inconvénients relatifs à cette approche.

La température de l'eau en rivière est un paramètre ayant une importance majeure pour la vie aquatique. Les séries temporelles décrivant ce paramètre thermique existent, mais elles sont moins nombreuses et souvent courtes, ou comptent parfois des valeurs manquantes. Cette étude présente la modélisation de la température de l'eau en utilisant des réseaux de neurones et la régression linéaire multiple pour relier la température de l'eau à celle de l'air et le débit du ruisseau Catamaran, situé au Nouveau-Brunswick, Canada. Une recherche multidisciplinaire à long terme se déroule présentement sur ce site. Les données utilisées sont de 1991 à 2000 et comprennent la température de l'air de la journée en cours, de la veille et de l'avant-veille, le débit ainsi que le temps transformé en série trigonométrique. Les données de 1991 à 1995 ont été utilisées pour l'entraînement ou la calibration du modèle tandis que les données de 1996 à 2000 ont été utilisées pour la validation du modèle. Les coefficients de détermination obtenus pour l'entraînement sont de 94,2 % pour les réseaux de neurones et de 92,6 % pour la régression linéaire multiple, ce qui donne un écart-type des erreurs de 1,01 C pour les réseaux de neurones et de 1,05 C pour la régression linéaire multiple. Pour la validation, les coefficients de détermination sont de 92,2 % pour les réseaux de neurones et de 91,6 % pour la régression linéaire multiple, ce qui se traduit en un écart-type des erreurs de 1,10 C pour les réseaux de neurones et de 1,25 C pour la régression linéaire multiple. Durant la période d'étude (1991-2000), le biais a été calculé à +0,11 C pour le modèle de réseaux de neurones et à -0,26 °C pour le modèle de régression. Ces résultats permettent de conclure qu'il est possible de prévoir la température de l'eau de petits cours d'eau en utilisant la température de l'air et le débit, aussi bien avec les réseaux de neurones qu'avec la régression linéaire multiple. Les réseaux de neurones semblent donner un ajustement aux données légèrement meilleur que celui offert par la régression linéaire multiple, toutefois ces deux approches de modélisation démontrent une bonne performance pour la prédiction de la température de l'eau en rivière.

L’objectif de cette étude est de mettre en lumière empiriquement les enjeux de la dépendance de la filière de blé en Algérie vis-à-vis du marché extérieur, en utilisant des techniques de séries temporelles et de prédiction. L’étude investigue le processus d’ajustement aux déséquilibres des prix afin d’évaluer le fonctionnement de la filière de blé en termes de la production nationale et le secteur de l’importation. L’intervalle de temps pour l’étude s’étale de 1965 jusqu’à 2019 par l’utilisation des données des organisations officielles. Le modèle de correction d’erreur asymétrique est utilisé mettant en évidence les asymétries de réponse de l’offre aux prix. Les principaux résultats du modèle et les prédictions faites à l’horizon 2040 stipulent explicitement que les enjeux auxquels fait face la filière de blé en Algérie sont : une incapacité croissante de satisfaire la demande interne en blé dur, une disparition totale de la production locale de blé tendre et un recours plus exagéré à l’importation de blés. Des implications pour la politique publique sont dégagées en termes de sécurité alimentaire.

De nos jours, les systèmes modernes sont censés stocker et traiter des séries temporelles massives. Comme le nombre de variables observées augmente très rapidement, leur prédiction devient de plus en plus compliquée, et l’utilisation de toutes les variables pose des problèmes pour les modèles classiques.Les modèles de prédiction sans facteurs externes sont parmi les premiers modèles de prédiction. En vue d’améliorer la précision des prédictions, l’utilisation de multiples variables est devenue commune. Ainsi, les modèles qui tiennent en compte des facteurs externes, ou bien les modèles multivariés, apparaissent, et deviennent de plus en plus utilisés car ils prennent en compte plus d’informations.Avec l’augmentation des données liées entre eux, l’application des modèles multivariés devient aussi discutable. Le challenge dans cette situation est de trouver les facteurs les plus pertinents parmi l’ensemble des données disponibles par rapport à une variable cible.Dans cette thèse, nous étudions ce problème en présentant une analyse détaillée des approches proposées dans la littérature. Nous abordons le problème de réduction et de prédiction des données massives. Nous discutons également ces approches dans le contexte du Big Data.Ensuite, nous présentons une méthodologie complète pour la prédiction des séries temporelles larges. Nous étendons également cette méthodologie aux données très larges via le calcul distribué et le parallélisme avec une implémentation du processus de prédiction proposé dans l’environnement Hadoop/Spark
Nowadays, storage and data processing systems are supposed to store and process large time series. As the number of variables observed increases very rapidly, their prediction becomes more and more complicated, and the use of all the variables poses problems for classical prediction models.Univariate prediction models are among the first models of prediction. To improve these models, the use of multiple variables has become common. Thus, multivariate models and become more and more used because they consider more information.With the increase of data related to each other, the application of multivariate models is also questionable. Because the use of all existing information does not necessarily lead to the best predictions. Therefore, the challenge in this situation is to find the most relevant factors among all available data relative to a target variable.In this thesis, we study this problem by presenting a detailed analysis of the proposed approaches in the literature. We address the problem of prediction and size reduction of massive data. We also discuss these approaches in the context of Big Data.The proposed approaches show promising and very competitive results compared to well-known algorithms, and lead to an improvement in the accuracy of the predictions on the data used.Then, we present our contributions, and propose a complete methodology for the prediction of wide time series. We also extend this methodology to big data via distributed computing and parallelism with an implementation of the prediction process proposed in the Hadoop / Spark environment

La modélisation prédictive au sein des bâtiments est essentielle pour le contrôle intelligent, la coordination et la planification efficaces des réseaux d'énergie. L'un des moyens de modélisation prédictive utilise l'apprentissage automatique. En plus de leur bonne performance, ces approches sont rapides et permettent une intégration facile du bâtiment dans des systèmes intelligents. Cependant, un modèle d'apprentissage précis s'appuie essentiellement sur la disponibilité des données historiques en quantité suffisante, notamment quand l'apprentissage profond est utilisé. Dans le domaine d'énergie des bâtiments, les données historiques ne sont pas disponibles pour l'entraînement, notamment dans le cas des bâtiments nouvellement construits et nouvellement rénovés. En outre, il est fréquent d'évaluer l'efficacité énergétiques des bâtiments avant leur construction ou rénovation. Dans de tels cas, on dispose uniquement d'une description contextuelle du bâtiment futur et de sa conception. Cette thèse s'intéresse à la tâche de modélisation prédictive de la consommation énergétique des bâtiments quand aucune donnée historique n'est disponible. Pour cela, des données collectées à partir de plusieurs différents bâtiments sources sont exploitées. Ceci est de plus en plus pertinent compte tenu la croissance des initiatives de données ouvertes dans plusieurs secteurs, dont celui de l'énergie. Ainsi, l'idée est de transférer la connaissance entre les modèles de bâtiments. Peu de travaux de recherche sont menés à l'intersection des domaines de modélisation de l'énergie des bâtiments et le transfert d'apprentissage. Le traitement de données multi-sources constitue un défi majeur, vu l'écart de concept qui peut exister entre les différents sources et aussi entre chaque source et cible. Comme contribution, on propose une méthodologie de modélisation prédictive adaptative aux requêtes des utilisateurs. Le premier processus est responsable de la recommandation de données d'apprentissage pertinentes vis-à-vis un bâtiment cible, seulement en utilisant une description contextuelle minimale sur ce dernier (métadonnées). La description contextuelle est modélisée en tant que requête utilisateur. Pour permettre des recommandations spécifiques à la tâche cible, notre approche se base sur l'apprentissage profond de métrique de similarité. Le second processus est responsable de l'entraînement de plusieurs modèles prédictifs sur les données d'apprentissage recommandées par le processus précédent. Ces modèles sont combinés avec une méthode ensembliste pour assurer une bonne performance. L'implémentation de la méthodologie est basée sur les microservices. Les processus indépendants sont, par conséquent, modélisés en tant que microservices à but unique et à source de données séparée. Les métadonnées des bâtiments et leurs séries temporelles recueillies auprès de nombreuses sources sont intégrées au sein d'une vue unifiée et basée sur des ontologies. Les évaluations expérimentales de la méthodologie valident son efficacité et son applicabilité à la tâche de modélisation énergétique des bâtiments. Par ailleurs, vu le caractère générique de sa conception, la méthodologie peut être réutilisée dans d'autres applications dans divers secteurs
Predictive modeling of energy consumption in buildings is essential for intelligent control and efficient planning of energy networks. One way to perform predictive modeling is through machine learning approaches. Alongside their good performance, these approaches are time efficient and facilitates the integration of buildings into smart environments. However, accurate machine learning models rely heavily on collecting relevant building operational data in a sufficient amount, notably when deep learning is used. In the field of buildings energy, historical data are not available for training, such is the case in newly built or newly renovated buildings. Moreover, it is common to verify the energy efficiency of buildings before construction or renovation. For such cases, only a contextual description about the future building and its design is available. The goal of this dissertation is to address the predictive modeling tasks of building energy consumption when no historical data are available for the given target building. To that end, existing data collected from multiple different source buildings are leveraged. This is increasingly relevant with the growth of open data initiatives in various sectors, namely building energy. The main idea is to transfer knowledge across building models. There is little research at the intersection of building energy modeling and knowledge transfer. An important challenge arises when dealing with multi-source data, since large domain shift may exist between different sources and also between each source and the target. As a contribution, a two-fold query-adaptive methodology is developed for cross-building predictive modeling. The first process recommends relevant training data to a target building solely by using a minimal contextual description on it (metadata). Contextual descriptions are provided as user queries. To enable a task-specific recommendation, a deep similarity learning framework is used. The second process trains multiple predictive models based on recommended training data. These models are combined together using an ensemble learning framework to ensure a robust performance. The implementation of the proposed methodology is based on microservices. Logically independent workflows are modeled as microservices with single purposes and separate data sources. Building metadata and time series data collected from multiple sources are integrated into an unified ontology-based view. Experimental evaluation of the predictive model factory validates the effectiveness and the applicability for the use case of building energy modeling. Moreover, because of its generic design, the methodology for query-adaptive cross-domain predictive modeling can be re-used for a diverse range of use cases in different fields

Dans un premier chapitre, on presente differentes hypotheses permettant, si elles sont verifiees, d'obtenir de meilleures vitesses de convergence pour des estimateurs utilisant ces proprietes. Les deux chapitres suivants s'interessent a l'estimation de mesures caracterisant ces hypotheses de dependance: on etudie la convergence presque sure et la loi limite d'estimateurs non parametriques de contrastes de kullback. Le dernier chapitre s'interesse a un probleme different, de choix de modeles. On propose des tests pour determiner si une marche aleatoire est de type geometrique ou arithmetique

Nous nous intéressons au développement de méthodes qui répondent aux difficultés posées par l’analyse des séries temporelles. Nos contributions se focalisent sur deux tâches : la prédiction de séries temporelles et la classification de séries temporelles. Notre première contribution présente une méthode de prédiction et de complétion de séries temporelles multivariées et relationnelles. Le but est d’être capable de prédire simultanément l’évolution d’un ensemble de séries temporelles reliées entre elles selon un graphe, ainsi que de compléter les valeurs manquantes dans ces séries (pouvant correspondre par exemple à une panne d’un capteur pendant un intervalle de temps donné). On se propose d’utiliser des techniques d’apprentissage de représentation pour prédire l’évolution des séries considérées tout en complétant les valeurs manquantes et prenant en compte les relations qu’il peut exister entre elles. Des extensions de ce modèle sont proposées et décrites : d’abord dans le cadre de la prédiction de séries temporelles hétérogènes puis dans le cas de la prédiction de séries temporelles avec une incertitude exprimée. Un modèle de prédiction de séries spatio-temporelles est ensuiteproposé, avec lequel les relations entre les différentes séries peuvent être exprimées de manière plus générale, et où ces dernières peuvent être apprises.Enfin, nous nous intéressons à la classification de séries temporelles. Un modèle d’apprentissage joint de métrique et de classification de séries est proposé et une comparaison expérimentale est menée
This thesis deals with the development of time series analysis methods. Our contributions focus on two tasks: time series forecasting and classification. Our first contribution presents a method of prediction and completion of multivariate and relational time series. The aim is to be able to simultaneously predict the evolution of a group of time series connected to each other according to a graph, as well as to complete the missing values ​​in these series (which may correspond for example to a failure of a sensor during a given time interval). We propose to use representation learning techniques to forecast the evolution of the series while completing the missing values ​​and taking into account the relationships that may exist between them. Extensions of this model are proposed and described: first in the context of the prediction of heterogeneous time series and then in the case of the prediction of time series with an expressed uncertainty. A prediction model of spatio-temporal series is then proposed, in which the relations between the different series can be expressed more generally, and where these can be learned.Finally, we are interested in the classification of time series. A joint model of metric learning and time-series classification is proposed and an experimental comparison is conducted

Cette thèse présente une méthode pour la détection hors-ligne de multiples ruptures dans des séries temporelles multivariées, et propose d'en exploiter les résultats pour estimer les relations de dépendance entre les variables du système. L'originalité du modèle, dit du Bernoulli Detector, réside dans la combinaison de statistiques locales issues d'un test robuste, comparant les rangs des observations, avec une approche bayésienne. Ce modèle non paramétrique ne requiert pas d'hypothèse forte sur les distributions des données. Il est applicable sans ajustement à la loi gaussienne comme sur des données corrompues par des valeurs aberrantes. Le contrôle de la détection d'une rupture est prouvé y compris pour de petits échantillons. Pour traiter des séries temporelles multivariées, un terme est introduit afin de modéliser les dépendances entre les ruptures, en supposant que si deux entités du système étudié sont connectées, les événements affectant l'une s'observent instantanément sur l'autre avec une forte probabilité. Ainsi, le modèle s'adapte aux données et la segmentation tient compte des événements communs à plusieurs signaux comme des événements isolés. La méthode est comparée avec d'autres solutions de l'état de l'art, notamment sur des données réelles de consommation électrique et génomiques. Ces expériences mettent en valeur l'intérêt du modèle pour la détection de ruptures entre des signaux indépendants, conditionnellement indépendants ou complètement connectés. Enfin, l'idée d'exploiter les synchronisations entre les ruptures pour l'estimation des relations régissant les entités du système est développée, grâce au formalisme des réseaux bayésiens. En adaptant la fonction de score d'une méthode d'apprentissage de la structure, il est vérifié que le modèle d'indépendance du système peut être en partie retrouvé grâce à l'information apportée par les ruptures, estimées par le modèle du Bernoulli Detector
This thesis presents a method for the multiple change-points detection in multivariate time series, and exploits the results to estimate the relationships between the components of the system. The originality of the model, called the Bernoulli Detector, relies on the combination of a local statistics from a robust test, based on the computation of ranks, with a global Bayesian framework. This non parametric model does not require strong hypothesis on the distribution of the observations. It is applicable without modification on gaussian data as well as data corrupted by outliers. The detection of a single change-point is controlled even for small samples. In a multivariate context, a term is introduced to model the dependencies between the changes, assuming that if two components are connected, the events occurring in the first one tend to affect the second one instantaneously. Thanks to this flexible model, the segmentation is sensitive to common changes shared by several signals but also to isolated changes occurring in a single signal. The method is compared with other solutions of the literature, especially on real datasets of electrical household consumption and genomic measurements. These experiments enhance the interest of the model for the detection of change-points in independent, conditionally independent or fully connected signals. The synchronization of the change-points within the time series is finally exploited in order to estimate the relationships between the variables, with the Bayesian network formalism. By adapting the score function of a structure learning method, it is checked that the independency model that describes the system can be partly retrieved through the information given by the change-points, estimated by the Bernoulli Detector

L’utilisation de séries temporelles multi-variées est une procédure standard pour décrire et analyser des mesures enregistrées par plusieurs capteurs au cours d’une expérience. Dans ce travail, nous discutons certains aspects de ces représentations temporelles, invariants aux transformations qui peuvent se produire en situations pratiques. Nos recherches s’inspirent en grande partie d’expériences neurophysiologiques reposant sur l’enregistrement de l’activité cérébrale au moyen de l'électroencéphalographie (EEG), mais les idées que nous présentons ne sont pas restreintes à ce cas particulier et peuvent s’étendre à d'autres types de séries temporelles.La première invariance sur laquelle nous portons notre attention est celle de la dimensionalité des séries temporelles multi-variées. Bien souvent, les signaux enregistrés par des capteurs voisins présentent une forte dépendance statistique entre eux. Nous introduisons donc l’utilisation de techniques permettant d’éliminer la redondance des signaux corrélés et d’obtenir de nouvelles représentations du même phénomène en dimension réduite.La deuxième invariance que nous traitons est liée à des séries temporelles qui décrivent le même phénomène mais sont enregistrées dans des conditions expérimentales différentes. Par exemple, des signaux enregistrés avec le même appareil expérimental, mais à différents jours de la semaine ou sur différents sujets, etc. Dans de tels cas, malgré une variabilité sous-jacente, les séries temporelles multi-variées partagent certains points communs qui peuvent être exploités par une analyse conjointe. En outre, la réutilisation des informations déjà disponibles à partir d'autres jeux de données est une idée très séduisante et permet l’utilisation de méthodes d'apprentissage automatiques dites «data-efficient». Nous présentons une procédure originale d’apprentissage par transfert qui transforme les séries temporelles de telle sorte que leurs distributions statistiques soient alignées et puissent être regroupées pour une analyse statistique plus poussée.Enfin, nous étendons le cas précédent au contexte où les séries temporelles sont obtenues à partir de différentes conditions expérimentales et de différentes configurations d’enregistrement de données. Nous présentons une méthode originale qui transforme ces séries temporelles multi-variées afin qu'elles deviennent compatibles en termes de dimensionalité et de distributions statistiques.Nous illustrons les techniques citées ci-dessus en les appliquant à des signaux EEG enregistrés dans le cadre d’expériences d’interface cerveau-ordinateur (BCI). Nous montrons sur plusieurs exemples, avec des simulations et des données réelles, que la réduction de dimension - judicieusement choisie - de la série temporelle multi-variée n’affecte pas les performances de classifieurs statistiques utilisés pour déterminer la classe des signaux, et que notre méthode de transfert d'apprentissage et de compatibilité de dimensionalité apporte des améliorations remarquables en matière de classification inter-sessions et inter-sujets.Pour explorer les invariances présentées ci-dessus, nous nous appuyons sur l’utilisation de matrices Hermitiennes définies positives (HPD) afin de décrire les statistiques des séries temporelles multi-variées. Nous manipulons ces matrices en considérant qu’elles reposent dans une variété Riemannienne pour laquelle une métrique adéquate est choisie. Nous utilisons des concepts issus de la géométrie Riemannienne pour définir des notions telles que la distance géodésique, le centre de masse ou encore les classifieurs statistiques de séries temporelles. Cette approche repose sur les résultats fondamentaux de la géométrie différentielle pour les matrices Hermitiennes définies positives et est liée à d'autres domaines bien établis en mathématiques appliquées, tels que la géométrie de l'information et le traitement du signal
Multivariate time series are the standard tool for describing and analysing measurements from multiple sensors during an experiment. In this work, we discuss different aspects of such representations that are invariant to transformations occurring in practical situations. The main source of inspiration for our investigations are experiments with neural signals from electroencephalography (EEG), but the ideas that we present are amenable to other kinds of time series.The first invariance that we consider concerns the dimensionality of the multivariate time series. Very often, signals recorded from neighbouring sensors present strong statistical dependency between them. We present techniques for disposing of the redundancy of these correlated signals and obtaining new multivariate time series that represent the same phenomenon but in a smaller dimension.The second invariance that we treat is related to time series describing the same phenomena but recorded under different experimental conditions. For instance, signals recorded with the same experimental apparatus but on different days of the week, different test subjects, etc. In such cases, despite an underlying variability, the multivariate time series share certain commonalities that can be exploited for joint analysis. Moreover, reusing information already available from other datasets is a very appealing idea and allows for “data-efficient” machine learning methods. We present an original transfer learning procedure that transforms these time series so that their statistical distributions become aligned and can be pooled together for further statistical analysis.Finally, we extend the previous case to when the time series are obtained from different experimental conditions and also different experimental setups. A practical example is having EEG recordings from subjects executing the same cognitive task but with the electrodes positioned differently. We present an original method that transforms these multivariate time series so that they become compatible in terms of dimensionality and also in terms of statistical distributions.We illustrate the techniques described above on EEG epochs recorded during brain-computer interface (BCI) experiments. We show examples where the reduction of the multivariate time series does not affect the performance of statistical classifiers used to distinguish their classes, as well as instances where our transfer learning and dimension-matching proposals provide remarkable results on classification in cross-session and cross-subject settings.For exploring the invariances presented above, we rely on a framework that parametrizes the statistics of the multivariate time series via Hermitian positive definite (HPD) matrices. We manipulate these matrices by considering them in a Riemannian manifold in which an adequate metric is chosen. We use concepts from Riemannian geometry to define notions such as geodesic distance, center of mass, and statistical classifiers for time series. This approach is rooted on fundamental results of differential geometry for Hermitian positive definite matrices and has links with other well established areas in applied mathematics, such as information geometry and signal processing

La mesure des différents phénomènes terrestres et l’échange d’informations ont permis l’émergence d’un type de données appelé série temporelle. Celle-ci se caractérise par un grand nombre de points la composant et surtout par des interactions entre ces points. En outre, une série temporelle est dite multivariée lorsque plusieurs mesures sont captées à chaque instant de temps. Bien que l’analyse des séries temporelles univariées, une mesure par instant, soit très développée, l’analyse des séries multivariées reste un challenge ouvert. En effet, il n’est pas possible d’appliquer directement les méthodes univariées sur les données multivariées, car il faut tenir compte des interactions entre séries de mesures.De plus, dans le cadre d’applications industrielles, les séries temporelles ne sont pas composées d’un même nombre de mesures, ce qui complique encore leur analyse. Or les méthodes mises à disposition, aujourd’hui, pour la classification supervisée de ces séries, ne permettent pas de répondre de manière satisfaisante à cette problématique en plus d’une gestion rapide et efficace des données. Cette approche emploie donc un nouvel outil, qui n’a jamais été utilisé dans le domaine de la classification de séries temporelles multivariées, qui est le M-histogramme pour répondre à cette question.Un M-histogramme est à la base une méthode de visualisation sur M axes de la fonction de densité sous-jacente à un échantillon de données. Son utilisation ici permet de produire une nouvelle représentation de nos données afin de mettre en évidence les interactions entre dimensions.Cette recherche de liens entre dimensions correspond aussi tout particulièrement à un sous-domaine d’apprentissage, appelé l’apprentissage multi-vues. Où une vue est une extraction de plusieurs dimensions d’un ensemble de données, de même nature ou type. L’objectif est alors d’exploiter le lien entre ces dimensions afin de mieux classifier les dites données, au travers d’un modèle ensembliste permettant d’agréger les prédictions émises à partir de chaque vue. Dans cette thèse, nous proposons donc une méthode multi-vues ensembliste de M-histogrammes afin de classifier les Séries Temporelles Multivariées (STM). Cela signifie que plusieurs M-histogrammes sont créés à partir de plusieurs vues des STM exploitées. Une prédiction est ensuite réalisée grâce à chaque M-histogramme. Enfin ces prédictions sont ensuite agrégées afin de produire une prédiction finale.Il est montré dans la suite que la méthode ainsi créée est capable de répondre au problème général de la classification supervisée de STM et son efficacité est exposée sur un cas applicatif Michelin
Recording measurements about various phenomena and exchanging information about it, participate in the emergence of a type of data called time series. Today humongous quantities of those data are often collected. A time series is characterized by numerous points and interactions can be observed between those points. A time series is multivariate when multiple measures are recorded at each timestamp, meaning a point is, in fact, a vector of values. Even if univariate time series, one value at each timestamp, are well-studied and defined, it’s not the case of multivariate one, for which the analysis is still challenging. Indeed, it is not possible to apply directly techniques of classification developed on univariate data to the case of multivariate one. In fact, for this latter, we have to take into consideration the interactions not only between points but also between dimensions. Moreover, in industrial cases, as in Michelin company, the data are big and also of different length in terms of points size composing the series. And this brings a new complexity to deal with during the analysis. None of the current techniques of classifying multivariate time series satisfies the following criteria, which are a low complexity of computation, dealing with variation in the number of points and good classification results. In our approach, we explored a new tool, which has not been applied before for MTS classification, which is called M-histogram. A M-histogram is a visualization tool using M axis to project the density function underlying the data. We have employed it here to produce a new representation of the data, that allows us to bring out the interactions between dimensions. Searching for links between dimensions correspond particularly to a part of learning techniques called multi-view learning. A view is an extraction of dimensions of a dataset, which are of same nature or type. Then the goal is to display the links between the dimensions inside each view in order to classify all the data, using an ensemble classifier. So we propose a multi-view ensemble model to classify multivariate time series. The model creates multiple M-histograms from differents groups of dimensions. Then each view allows us to get a prediction which we can aggregate to get a final prediction. In this thesis, we show that the proposed model allows a fast classification of multivariate time series of different sizes. In particular, we applied it on aMichelin use case

Face a une mondialisation exacerbee, les acteurs de la filiere textile-habillement reorganisent leurs reseaux de production et distribution. Le mode de gestion adopte necessite un systeme de prevision des ventes adapte a l'environnement incertain et complexe du marche textile. L'incertitude est caracterisee par de nombreuses variables explicatives qui ne sont ni controlees, ni parfaitement identifiees. Le distributeur a d'abord besoin de connaitre le volume global des ventes une saison a l'avance afin d'organiser sa production (moyen terme). Il doit ensuite reajuster ses previsions tout au long de la saison des ventes (court terme). Il existe de nombreux modeles de prevision : heuristiques ou stochastiques, non lineaires, adaptatifs, explicatifs ou extrapolatifs, comme les modeles de holt-winters, box-jenkins, regression dynamique ou plus recemment les modeles connexionnistes. Deux inconvenients majeurs sont notes : la specificite des contextes qui requierent une combinaison de plusieurs methodes, et la difficulte d'apprentissage des modeles avec des historiques courts en environnement incertain. Parallelement, de nouvelles exigences apparaissent, comme la facilite d'ajustement, d'interpretation et d'exploitation des modeles. Notre objectif consiste alors a elaborer des modeles specifiques utilisant des outils issus du soft computing. Nous proposons trois modeles adaptes aux besoins du distributeur. Le premier utilise un systeme d'inference flou pour estimer les parametres d'un modele de prevision, en fonction d'indicateurs d'observation. Le second est une extension des modeles connexionnistes autoregressifs, bien connus en prevision. Le troisieme combine un modele saisonnier et un modele base sur le soft computing. Il permet notamment une automatisation de l'approche heuristique des experts. La performance des modeles est analysee a l'aide de comparatifs. Enfin, nous proposons une critique et des perspectives de developpement des modeles.

Le formalisme des flots de liens représente une approche permettant de conserver la dynamique du système tout en fournissant un cadre d'étude solide pour appréhender le comportement du système. Un flot de liens est une série de triplets (t,u,v) indiquant qu'une interaction a eu lieu entre u et v au temps t. La forte importance de la dynamique du système dans la prédiction dans les flots de liens la place au carrefour de la prédiction de liens dans les graphes et de la prédiction de séries temporelles. Nous allons explorer différentes formalisations du problème de la prédiction dans les flots de liens. Dans la suite nous nous intéresserons à la prédiction de l'activité, c'est-à-dire prédire le nombre d'interactions apparaissant dans le futur pour chaque paire de nœuds durant une certaine période. Nous introduisons le protocole développé, permettant de combiner de manière cohérente les caractéristiques des données afin d'effectuer la prédiction de l'activité. Nous étudions le comportement de notre protocole sur diverses expériences sur quatre jeux de données et évaluons la qualité de chaque prédiction. Nous étudierons comment l'utilisation de classes de nœuds permet de préserver la diversité des types de liens prédits tout en améliorant la prédiction. Notre objectif est de définir un cadre de prédiction général permettant des études approfondies de la relation entre caractéristiques structurelles et temporelles dans les tâches de prédiction
The link stream formalism represent an approach allowing to capture the system dynamic while providing a framework to understand the system's behavior. A link stream is a sequence of triplet (t,u,v) indicating that an interaction occurred between u and v at time t. The importance of the system's dynamic during the prediction places it at the crossroads of link prediction in graphs and time series prediction. We will explore several formalizations of the problem of prediction in link streams. In the following we will study the activity prediction, that is to say predicting the number of interactions occurring in the future between each pair of nodes during a given period. We introduce the protocol, allowing to combine the data characteristics to predict the activity. We study the behavior of our protocol during several experiments on four datasets et evaluate the prediction quality. We will look at how the introduction of pair of nodes classes allows to preserve the link diversity in the prediction while improving the prediction. Our goal is to define a general prediction framework allowing in-depth studies of the relationship between temporal and structural characteristics in prediction tasks

Dans cette thèse, nous étudions des modèles de moyennes conditionnelles de séries temporelles à valeurs entières. Tout d’abord, nous proposons l’estimateur de quasi maximum de vraisemblance de Poisson (EQMVP) pour les paramètres de la moyenne conditionnelle. Nous montrons que, sous des conditions générales de régularité, cet estimateur est consistant et asymptotiquement normal pour une grande classe de modèles. Étant donné que les paramètres de la moyenne conditionnelle de certains modèles sont positivement contraints, comme par exemple dans les modèles INAR (INteger-valued AutoRegressive) et les modèles INGARCH (INteger-valued Generalized AutoRegressive Conditional Heteroscedastic), nous étudions la distribution asymptotique de l’EQMVP lorsque le paramètre est sur le bord de l’espace des paramètres. En tenant compte de cette dernière situation, nous déduisons deux versions modifiées du test de Wald pour la significativité des paramètres et pour la moyenne conditionnelle constante. Par la suite, nous accordons une attention particulière au problème de validation des modèles des séries temporelles à valeurs entières en proposant un test portmanteau pour l’adéquation de l’ajustement. Nous dérivons la distribution jointe de l’EQMVP et des autocovariances résiduelles empiriques. Puis, nous déduisons la distribution asymptotique des autocovariances résiduelles estimées, et aussi la statistique du test. Enfin, nous proposons l’EQMVP pour estimer équation-par-équation (EpE) les paramètres de la moyenne conditionnelle des séries temporelles multivariées à valeurs entières. Nous présentons les hypothèses de régularité sous lesquelles l’EQMVP-EpE est consistant et asymptotiquement normal, et appliquons les résultats obtenus à plusieurs modèles des séries temporelles multivariées à valeurs entières
The framework of this PhD dissertation is the conditional mean count time seriesmodels. We propose the Poisson quasi-maximum likelihood estimator (PQMLE) for the conditional mean parameters. We show that, under quite general regularityconditions, this estimator is consistent and asymptotically normal for a wide classeof count time series models. Since the conditional mean parameters of some modelsare positively constrained, as, for example, in the integer-valued autoregressive (INAR) and in the integer-valued generalized autoregressive conditional heteroscedasticity (INGARCH), we study the asymptotic distribution of this estimator when the parameter lies at the boundary of the parameter space. We deduce a Waldtype test for the significance of the parameters and another Wald-type test for the constance of the conditional mean. Subsequently, we propose a robust and general goodness-of-fit test for the count time series models. We derive the joint distribution of the PQMLE and of the empirical residual autocovariances. Then, we deduce the asymptotic distribution of the estimated residual autocovariances and also of a portmanteau test. Finally, we propose the PQMLE for estimating, equation-by-equation (EbE), the conditional mean parameters of a multivariate time series of counts. By using slightly different assumptions from those given for PQMLE, we show the consistency and the asymptotic normality of this estimator for a considerable variety of multivariate count time series models