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Title: Evaluación y aplicación de diferentes estructuras de redes neuronales para grafos : evaluación comparativa de arquitecturas GNN.
Authors: Tandalla Vargas, Diana Carolina
Director: Flores Sánchez, Miguel Alfonso
Keywords: MATEMÁTICAS
PREDICCIÓN DEL TRÁFICO
REDES NEUROLNALES DE GRAFOS
MODELOS HÍBRIDOS
MODELADO DE GRAFOS
REDES NEURONALES
Issue Date: Jul-2024
Publisher: Quito : EPN, 2024.
Citation: Tandalla Vargas, D.C. (2024). Evaluación y aplicación de diferentes estructuras de redes neuronales para grafos : evaluación comparativa de arquitecturas GNN. 69 páginas. Quito : EPN.
Abstract: This study focuses on the development and comparison of hybrid Graph Neural Network models combined with Recurrent Neural Networks for urban traffic prediction, evaluating their ability to capture spatial and temporal dependencies. The ability to predict traffic is essential for governments and private companies to implement measures such as route planning, public transport expansion, and the improvement of navigation services. Using the METR-LA dataset, data preprocessing was carried out to normalize traffic characteristics and structure the urban road network as a graph. In this graph, the nodes represent traffic sensors, which may be located at intersections of two streets, and the edges represent the roads connecting these sensor locations. Traffic characteristics such as speed, flow, and occupancy were represented as node attributes. In this case, speed was used as the main feature to predict traffic. Several hybrid GNN models were implemented, including GCN-GRU, GCN-LSTM, GAT-GRU, and GAT-LSTM, considering both spatial and temporal dimensions. These models were trained and validated using crossvalidation techniques to ensure accuracy and avoid overfitting. The results were evaluated using standard metrics such as Mean Squared Error, Mean Absolute Error and Root Mean Squared Error.
Description: Este estudio se enfoca en el desarrollo y comparación de modelos híbridos de redes neuronales de grafos combinados con redes neuronales recurrentes para la predicción del tráfico urbano, evaluando su capacidad para capturar dependencias espaciales y temporales. La capacidad de predecir el tráfico es esencial para que los gobiernos y empresas privadas implementen medidas como la planificación de rutas, la expansión del transporte público y la mejora de los servicios de navegación. Utilizando la base de datos METR-LA, se preprocesaron los datos para normalizar las características del tráfico y estructurar la red de carreteras urbanas como un grafo. En este grafo, los nodos representan los sensores de tráfico, que pueden estar ubicados en intersecciones entre dos calles, y las aristas representan las carreteras que conectan las ubicaciones de estos sensores. Las características del tráfico, como la velocidad, el flujo y la ocupación, se representaron como atributos de los nodos. En este caso, se utilizó la velocidad como la característica principal para predecir el tráfico. Se implementaron varios modelos híbridos de GNN, incluyendo GCN GRU, GCN-LSTM, GAT-GRU y GAT-LSTM, que consideran tanto las dimensiones espaciales como temporales. Estos modelos se entrenaron y validaron utilizando técnicas de validación cruzada para asegurar la precisión y evitar el sobreajuste. Los resultados se evaluaron mediante métricas estándar como el error cuadrático medio, el error absoluto medio y el error cuadrático medio de la raíz.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/26017
Type: Trabajo de Integración Curricular
Appears in Collections:TIC - Ingeniería Matemática Aplicada

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