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NeuralForecast项目中NHITS模型test_size参数的正确使用方法

2025-06-24 13:07:13作者:郁楠烈Hubert

在时间序列预测领域,Nixtla团队开发的NeuralForecast库因其高效的神经网络模型而广受欢迎。本文将深入探讨该库中NHITS模型的一个常见使用误区,帮助开发者正确设置验证集和测试集参数。

参数误解现象分析

许多开发者在阅读NHITS模型文档时,会注意到fit方法似乎支持test_size参数。然而在实际应用中,直接使用该参数会导致错误提示"unexpected keyword argument 'test_size'"。

这种现象源于对模型训练流程的误解。实际上,NeuralForecast的fit方法设计理念是专注于模型训练和验证过程,而非测试阶段。测试集的评估应当放在训练完成后的预测阶段进行。

正确参数配置方案

NeuralForecast的fit方法确实提供了val_size参数用于设置验证集大小。验证集在训练过程中主要用于:

  1. 监控模型在未见数据上的表现
  2. 实现早停机制防止过拟合
  3. 进行超参数调优

对于测试集的设置,开发者应当采用以下两种推荐方式之一:

方法一:手动划分数据集

最直接的方式是在调用fit方法前,将原始数据集明确划分为训练集和测试集:

# 假设原始数据有2000个时间点
train_df = df.iloc[:1257]  # 前1257个点作为训练集
test_df = df.iloc[1257:]   # 剩余743个点作为测试集

# 仅使用训练集进行模型训练
fcst.fit(train_df, val_size=200)  # 从训练集中再划分200个点作为验证集

# 训练完成后对测试集进行预测
predictions = fcst.predict(test_df)

方法二:使用交叉验证

对于需要更严格评估的场景,可以使用库提供的交叉验证功能:

from neuralforecast.utils import cross_validation

cv_results = cross_validation(
    df=full_dataset,
    models=[model],
    val_size=200,
    test_size=743,
    n_windows=3  # 进行3次交叉验证
)

参数选择建议

  1. 验证集大小:通常设置为总数据量的10-20%,对于长期预测任务可适当增大
  2. 测试集大小:应当等于或大于预测步长h,确保评估的可靠性
  3. 数据划分顺序:保持时间序列的连续性,切勿随机打乱时间顺序

模型训练最佳实践

  1. 监控验证集损失变化,合理设置早停耐心值
  2. 对于大规模数据,适当减小batch_size以避免内存溢出
  3. 使用GPU加速时可启用混合精度训练提升效率
  4. 考虑使用学习率调度器优化训练过程

通过正确理解NeuralForecast的设计理念和参数设置逻辑,开发者可以更高效地利用NHITS等先进模型解决实际时间序列预测问题。记住,测试集的评估应当作为模型开发流程的独立环节,而非训练过程的一部分。

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