Prever uma série temporal com um modelo univariado do TimesFM


Neste tutorial, você vai aprender a usar a função AI.FORECAST com o modelo univariado TimesFM integrado do BigQuery ML para prever o valor futuro de uma determinada coluna com base no valor histórico dela.

Este tutorial usa dados da tabela pública bigquery-public-data.san_francisco_bikeshare.bikeshare_trips.

Objetivos

Este tutorial orienta você a usar a função AI.FORECAST com o modelo integrado do TimesFM para prever viagens de compartilhamento de bicicletas.

Custos

Neste tutorial, usamos componentes faturáveis do Google Cloud, incluindo:

  • BigQuery
  • BigQuery ML

Para mais informações sobre os custos do BigQuery, consulte a página de preços.

Para mais informações sobre os custos do BigQuery ML, consulte os preços do BigQuery ML.

Antes de começar

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Previsão de viagens de bicicletas compartilhadas

Prever valores futuros da série temporal usando a função AI.FORECAST.

A consulta a seguir prevê o número de viagens de compartilhamento de bicicletas por assinante por hora para o próximo mês (aproximadamente 720 horas), com base nos quatro meses anteriores de dados históricos. O argumento confidence_level indica que a consulta gera um intervalo de previsão com um nível de confiança de 95%.

Siga estas etapas para prever dados com o modelo TimesFM:

  1. No Console do Google Cloud, acesse a página BigQuery.

    Ir para o BigQuery

  2. No Editor de consultas, cole a consulta a seguir e clique em Executar:

    SELECT *
    FROM
      AI.FORECAST(
        (
          SELECT TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR) as trip_hour, COUNT(*) as num_trips
    FROM `bigquery-public-data.san_francisco_bikeshare.bikeshare_trips`
    WHERE subscriber_type = 'Subscriber' AND start_date >= TIMESTAMP('2018-01-01')
    GROUP BY TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR)
        ),
        horizon => 720,
        confidence_level => 0.95,
        timestamp_col => 'trip_hour',
        data_col => 'num_trips');

    Os resultados são semelhantes aos seguintes:

    +-------------------------+-------------------+------------------+---------------------------------+---------------------------------+--------------------+
    | forecast_timestamp      | forecast_value    | confidence_level | prediction_interval_lower_bound | prediction_interval_upper_bound | ai_forecast_status |
    +-------------------------+-------------------+------------------+---------------------------------+---------------------------------+--------------------+
    | 2018-05-01 00:00:00 UTC | 26.3045959...     |            0.95  | 21.7088378...                   | 30.9003540...                   |                    |
    +-------------------------+-------------------+------------------+---------------------------------+---------------------------------+--------------------+
    | 2018-05-01 01:00:00 UTC | 34.0890502...     |            0.95  | 2.47682913...                   | 65.7012714...                   |                    |
    +-------------------------+-------------------+------------------+---------------------------------+---------------------------------+--------------------+
    | 2018-05-01 02:00:00 UTC | 24.2154693...     |            0.95  | 2.87621605...                   | 45.5547226...                   |                    |
    +-------------------------+-------------------+------------------+---------------------------------+---------------------------------+--------------------+
    | ...                     | ...               |  ...             | ...                             |  ...                            |                    |
    +-------------------------+-------------------+------------------+---------------------------------+---------------------------------+--------------------+
    

Compare os dados previstos com os dados de entrada

Crie um gráfico da saída da função AI.FORECAST com um subconjunto dos dados de entrada da função para comparar.

Siga estas etapas para listar a saída da função:

  1. No Console do Google Cloud, acesse a página BigQuery.

    Ir para o BigQuery

  2. No Editor de consultas, cole a consulta a seguir e clique em Executar:

    WITH historical AS (
    SELECT TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR) as trip_hour, COUNT(*) as num_trips
    FROM `bigquery-public-data.san_francisco_bikeshare.bikeshare_trips`
    WHERE subscriber_type = 'Subscriber' AND start_date >= TIMESTAMP('2018-01-01')
    GROUP BY TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR)
    ORDER BY TIMESTAMP_TRUNC(start_date, HOUR)
    )
    SELECT * 
    FROM 
    (
    (SELECT
        trip_hour as date,
        num_trips AS historical_value,
        NULL as forecast_value,
        'historical' as type,
        NULL as prediction_interval_low,
        NULL as prediction_interval_upper_bound
    FROM
        historical
    ORDER BY historical.trip_hour DESC
    LIMIT 400)
    UNION ALL
    (SELECT forecast_timestamp AS date,
            NULL as historical_value,
            forecast_value as forecast_value, 
            'forecast' as type, 
            prediction_interval_lower_bound, 
            prediction_interval_upper_bound
    FROM
        AI.FORECAST(
        (
        SELECT * FROM historical
        ),
        horizon => 720,
        confidence_level => 0.99,
        timestamp_col => 'trip_hour',
        data_col => 'num_trips')))
    ORDER BY date asc;
  3. Quando a consulta terminar, clique na guia Gráfico no painel Resultados da consulta. O gráfico resultante é semelhante a este:

    Represente graficamente 100 pontos de tempo de dados de entrada com os dados de saída da função AI.FORECAST para avaliar a semelhança.

    Os dados de entrada e os dados previstos mostram um uso semelhante do compartilhamento de bicicletas. Também é possível notar que os limites mínimo e máximo do intervalo de previsão aumentam à medida que os pontos de tempo previstos se aproximam do futuro.

Limpar

Para evitar cobranças na sua conta do Google Cloud pelos recursos usados no tutorial, exclua o projeto que os contém ou mantenha o projeto e exclua os recursos individuais.

Excluir o projeto

Para excluir o projeto:

  1. In the Google Cloud console, go to the Manage resources page.

    Go to Manage resources

  2. In the project list, select the project that you want to delete, and then click Delete.
  3. In the dialog, type the project ID, and then click Shut down to delete the project.

A seguir