Time-series-prediction

GitHub
887 171 非常简单 1 次阅读 1周前MIT语言模型开发框架
AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

Time-series-prediction(简称 TFTS)是一个基于 TensorFlow 和 Keras 构建的易用型时间序列深度学习工具包。它旨在降低时间序列分析的技术门槛,帮助用户高效解决预测、分类及异常检测等核心问题。无论是处理股票走势、气象变化还是工业传感器数据,TFTS 都能提供从数据加载、模型构建到训练可视化的完整流程支持。

该工具特别适合人工智能开发者、数据科学家以及科研人员使用。对于希望快速验证算法的研究者,或需要在工业场景中落地高精度模型的工程师,TFTS 都提供了极大的便利。其独特的技术亮点在于集成了大量经典与前沿的深度学习架构,如 Transformer、Informer、Autoformer、NBEATS 及 DLinear 等。通过简洁的"AutoModel"接口,用户仅需几行代码即可切换不同的状态-of-the-art(SOTA)模型进行实验,无需重复编写复杂的底层逻辑。此外,它还支持自定义数据输入,并兼容 Google Colab 和 Kaggle 等主流开发环境,让时间序列建模变得更加灵活高效。

使用场景

某大型连锁零售企业的供应链团队正面临节假日销量预测难题,急需优化库存管理以避免缺货或积压。

没有 Time-series-prediction 时

  • 模型选型困难:面对 ARIMA、LSTM、Transformer 等数十种算法,数据科学家需手动逐个编写底层代码进行验证,耗时数周仍难确定最优方案。
  • 开发门槛高:团队缺乏深度学习专家,从零搭建复杂的时序网络(如 Informer 或 NBeats)极易出错,且难以在 TensorFlow 中高效调试。
  • 迭代周期漫长:每次调整超参数或更换模型结构都需要重写大量训练逻辑,导致无法快速响应市场变化进行多轮实验。
  • 可视化缺失:预测结果仅能输出枯燥的数字表格,缺乏直观的趋势对比图,业务部门难以理解并信任预测数据。

使用 Time-series-prediction 后

  • 一键自动建模:利用 AutoModel 接口,只需一行代码即可自动加载并切换 Seq2Seq、Transformer 等 SOTA 模型,半天内完成全量算法筛选。
  • 低代码高效开发:内置标准化的 KerasTrainer 和预配置模板,非深度学习背景的工程师也能轻松调用工业级模型,大幅降低试错成本。
  • 敏捷实验迭代:通过 AutoConfig 灵活调整序列长度与参数,将原本数天的模型重构工作缩短至分钟级,迅速锁定最佳预测策略。
  • 直观结果呈现:调用内置 plot 方法即可生成真实值与预测值的对比趋势图,让业务方一目了然地看到节假日销量波动的精准捕捉。

Time-series-prediction 将复杂的时序深度学习工程化,让企业能以最低成本快速落地高精度的销量预测,显著降低库存成本并提升周转效率。

运行环境要求

GPU

未说明

内存

未说明

依赖
notes该工具基于 TensorFlow/Keras 构建,支持多种时间序列模型(如 RNN, Transformer, Informer 等)。数据输入支持 numpy 数组、tf.data.Dataset 或 Keras Sequence 格式。官方提供了 Colab 和 Kaggle 的快速启动示例,表明其对云端 GPU 环境兼容,但本地运行未强制要求 GPU。
python>=3.7
tensorflow>=2.4
matplotlib
Time-series-prediction hero image

快速开始


许可证 PyPI版本 构建状态 代码风格检查状态 文档状态 代码覆盖率 贡献指南

文档 | 教程 | 发布说明 | 中文

TFTS(TensorFlow 时间序列)是一个易于使用的时序包,支持 TensorFlow 或 Keras 中的经典及最新的深度学习方法。

  • 支持用于时间序列任务(预测、分类、异常检测)的最先进模型
  • 提供适用于工业、研究和竞赛的高级深度学习模型
  • 文档位于 time-series-prediction.readthedocs.io

教程

安装

  • python >= 3.7
  • tensorflow >= 2.4
pip install tfts

快速入门

在 Colab 中打开 在 Kaggle 中打开

import matplotlib.pyplot as plt
import tensorflow as tf
import tfts
from tfts import AutoModel, AutoConfig, KerasTrainer

train_length = 24
predict_sequence_length = 8
(x_train, y_train), (x_valid, y_valid) = tfts.get_data("sine", train_length, predict_sequence_length, test_size=0.2)

model_name_or_path = 'seq2seq'  # 'wavenet', 'transformer', 'rnn', 'tcn', 'bert', 'dlinear', 'nbeats', 'informer', 'autoformer'
config = AutoConfig.for_model(model_name_or_path)
model = AutoModel.from_config(config, predict_sequence_length=predict_sequence_length)
trainer = KerasTrainer(model, optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(0.0007))
trainer.train((x_train, y_train), (x_valid, y_valid), epochs=30)

pred = trainer.predict(x_valid)
trainer.plot(history=x_valid, true=y_valid, pred=pred)
plt.show()

准备您自己的数据

您可以准备 3D 数据作为输入和目标来训练自己的数据:

  • 方案1 np.ndarray
  • 方案2 tf.data.Dataset
  • 方案3 tf.keras.utils.Sequence

仅编码器模型的输入

import numpy as np
from tfts import AutoConfig, AutoModel, KerasTrainer

train_length = 24
predict_sequence_length = 8
n_feature = 2

x_train = np.random.rand(1, train_length, n_feature)  # 输入:(batch, train_length, feature)
y_train = np.random.rand(1, predict_sequence_length, 1)  # 目标:(batch, predict_sequence_length, 1)
x_valid = np.random.rand(1, train_length, n_feature)
y_valid = np.random.rand(1, predict_sequence_length, 1)

config = AutoConfig.for_model('rnn')
model = AutoModel.from_config(config, predict_sequence_length=predict_sequence_length)
trainer = KerasTrainer(model)
trainer.train(train_dataset=(x_train, y_train), valid_dataset=(x_valid, y_valid), epochs=1)

编码器-解码器模型的输入

# 方案1:np.ndarray
import numpy as np
from tfts import AutoConfig, AutoModel, KerasTrainer

train_length = 24
predict_sequence_length = 8
n_encoder_feature = 2
n_decoder_feature = 3

x_train = (
    np.random.rand(1, train_length, 1),  # 输入:(batch, train_length, 1)
    np.random.rand(1, train_length, n_encoder_feature),  # 编码器特征:(batch, train_length, 编码器特征)
    np.random.rand(1, predict_sequence_length, n_decoder_feature),  # 解码器特征:(batch, predict sequence length, 解码器特征)
)
y_train = np.random.rand(1, predict sequence length, 1)  # 目标:(batch, predict sequence length, 1)

x_valid = (
    np.random.rand(1, train length, 1),
    np.random.rand(1, train length, n_encoder feature),
    np.random.rand(1, predict sequence length, n decoder feature),
)
y_valid = np.random.rand(1, predict sequence length, 1)

config = AutoConfig.for_model("seq2seq")
model = AutoModel from config with predict sequence length and trainer of Keras Trainer trained with x_train and y_train and x_valid and y_valid for one epoch.

# 选项2:tf.data.Dataset
import numpy as np
import tensorflow as tf
from tfts import AutoConfig, AutoModel, KerasTrainer

class FakeReader(object):
    def __init__(self, predict_sequence_length):
        train_length = 24
        n_encoder_feature = 2
        n_decoder_feature = 3
        self.x = np.random.rand(15, train_length, 1)
        self.encoder_feature = np.random.rand(15, train_length, n_encoder_feature)
        self.decoder_feature = np.random.rand(15, predict_sequence_length, n_decoder_feature)
        self.target = np.random.rand(15, predict_sequence_length, 1)

    def __len__(self):
        return len(self.x)

    def __getitem__(self, idx):
        return {
            "x": self.x[idx],
            "encoder_feature": self.encoder_feature[idx],
            "decoder_feature": self.decoder_feature[idx],
        }, self.target[idx]

    def iter(self):
        for i in range(len(self.x)):
            yield self[i]

predict_sequence_length = 10
train_reader = FakeReader(predict_sequence_length=predict_sequence_length)
train_loader = tf.data.Dataset.from_generator(
    train_reader.iter,
    ({"x": tf.float32, "encoder_feature": tf.float32, "decoder_feature": tf.float32}, tf.float32),
)
train_loader = train_loader.batch(batch_size=1)
valid_reader = FakeReader(predict_sequence_length=predict_sequence_length)
valid_loader = tf.data.Dataset.from_generator(
    valid_reader.iter,
    ({"x": tf.float32, "encoder_feature": tf.float32, "decoder_feature": tf.float32}, tf.float32),
)
valid_loader = valid_loader.batch(batch_size=1)

config = AutoConfig.for_model("seq2seq")
model = AutoModel.from_config(config, predict_sequence_length=predict_sequence_length)
trainer = KerasTrainer(model)
trainer.train(train_dataset=train_loader, valid_dataset=valid_loader, epochs=1)

准备自定义模型配置

from tfts import AutoModel, AutoConfig

config = AutoConfig.for_model('rnn')
print(config)
config.rnn_hidden_size = 128

model = AutoModel.from_config(config, predict_sequence_length=7)

构建您自己的模型

tfts AutoModel 支持的完整列表
  • rnn
  • tcn
  • bert
  • nbeats
  • dlinear
  • seq2seq
  • wavenet
  • transformer
  • informer
  • autoformer

您可以基于 tfts 构建自定义模型,例如:

  • 为分类变量添加自定义嵌入层
  • 为分类或异常检测任务添加自定义头部层
import tensorflow as tf
from tensorflow.keras.layers import Input, Dense
from tfts import AutoModel, AutoConfig

train_length = 24
num_train_features = 15
predict_sequence_length = 8

def build_model():
    inputs = Input([train_length, num_train_features])
    config = AutoConfig.for_model("seq2seq")
    backbone = AutoModel.from_config(config, predict_sequence_length=predict_sequence_length)
    outputs = backbone(inputs)
    outputs = Dense(1, activation="sigmoid")(outputs)
    model = tf.keras.Model(inputs=inputs, outputs=outputs)
    model.compile(loss="mse", optimizer="rmsprop")
    return model

示例

引用

如果您在研究中发现 tfts 项目很有用,请考虑引用:

@misc{tfts2020,
  author = {Longxing Tan},
  title = {TFTS: 时间序列预测},
  year = {2020},
  publisher = {GitHub},
  journal = {GitHub 仓库},
  howpublished = {\url{https://github.com/longxingtan/time-series-prediction}},
}

版本历史

v0.0.192025/07/27
v0.0.182025/07/18
v0.0.172025/05/18
v0.0.162025/05/08
v0.0.152025/04/27

常见问题

相似工具推荐

openclaw

OpenClaw 是一款专为个人打造的本地化 AI 助手,旨在让你在自己的设备上拥有完全可控的智能伙伴。它打破了传统 AI 助手局限于特定网页或应用的束缚,能够直接接入你日常使用的各类通讯渠道,包括微信、WhatsApp、Telegram、Discord、iMessage 等数十种平台。无论你在哪个聊天软件中发送消息,OpenClaw 都能即时响应,甚至支持在 macOS、iOS 和 Android 设备上进行语音交互,并提供实时的画布渲染功能供你操控。 这款工具主要解决了用户对数据隐私、响应速度以及“始终在线”体验的需求。通过将 AI 部署在本地,用户无需依赖云端服务即可享受快速、私密的智能辅助,真正实现了“你的数据,你做主”。其独特的技术亮点在于强大的网关架构,将控制平面与核心助手分离,确保跨平台通信的流畅性与扩展性。 OpenClaw 非常适合希望构建个性化工作流的技术爱好者、开发者,以及注重隐私保护且不愿被单一生态绑定的普通用户。只要具备基础的终端操作能力(支持 macOS、Linux 及 Windows WSL2),即可通过简单的命令行引导完成部署。如果你渴望拥有一个懂你

349.3k|★★★☆☆|昨天
Agent开发框架图像

stable-diffusion-webui

stable-diffusion-webui 是一个基于 Gradio 构建的网页版操作界面,旨在让用户能够轻松地在本地运行和使用强大的 Stable Diffusion 图像生成模型。它解决了原始模型依赖命令行、操作门槛高且功能分散的痛点,将复杂的 AI 绘图流程整合进一个直观易用的图形化平台。 无论是希望快速上手的普通创作者、需要精细控制画面细节的设计师,还是想要深入探索模型潜力的开发者与研究人员,都能从中获益。其核心亮点在于极高的功能丰富度:不仅支持文生图、图生图、局部重绘(Inpainting)和外绘(Outpainting)等基础模式,还独创了注意力机制调整、提示词矩阵、负向提示词以及“高清修复”等高级功能。此外,它内置了 GFPGAN 和 CodeFormer 等人脸修复工具,支持多种神经网络放大算法,并允许用户通过插件系统无限扩展能力。即使是显存有限的设备,stable-diffusion-webui 也提供了相应的优化选项,让高质量的 AI 艺术创作变得触手可及。

162.1k|★★★☆☆|2天前
开发框架图像Agent

everything-claude-code

everything-claude-code 是一套专为 AI 编程助手(如 Claude Code、Codex、Cursor 等)打造的高性能优化系统。它不仅仅是一组配置文件,而是一个经过长期实战打磨的完整框架,旨在解决 AI 代理在实际开发中面临的效率低下、记忆丢失、安全隐患及缺乏持续学习能力等核心痛点。 通过引入技能模块化、直觉增强、记忆持久化机制以及内置的安全扫描功能,everything-claude-code 能显著提升 AI 在复杂任务中的表现,帮助开发者构建更稳定、更智能的生产级 AI 代理。其独特的“研究优先”开发理念和针对 Token 消耗的优化策略,使得模型响应更快、成本更低,同时有效防御潜在的攻击向量。 这套工具特别适合软件开发者、AI 研究人员以及希望深度定制 AI 工作流的技术团队使用。无论您是在构建大型代码库,还是需要 AI 协助进行安全审计与自动化测试,everything-claude-code 都能提供强大的底层支持。作为一个曾荣获 Anthropic 黑客大奖的开源项目,它融合了多语言支持与丰富的实战钩子(hooks),让 AI 真正成长为懂上

143.9k|★★☆☆☆|今天
开发框架Agent语言模型

ComfyUI

ComfyUI 是一款功能强大且高度模块化的视觉 AI 引擎,专为设计和执行复杂的 Stable Diffusion 图像生成流程而打造。它摒弃了传统的代码编写模式,采用直观的节点式流程图界面,让用户通过连接不同的功能模块即可构建个性化的生成管线。 这一设计巧妙解决了高级 AI 绘图工作流配置复杂、灵活性不足的痛点。用户无需具备编程背景,也能自由组合模型、调整参数并实时预览效果,轻松实现从基础文生图到多步骤高清修复等各类复杂任务。ComfyUI 拥有极佳的兼容性,不仅支持 Windows、macOS 和 Linux 全平台,还广泛适配 NVIDIA、AMD、Intel 及苹果 Silicon 等多种硬件架构,并率先支持 SDXL、Flux、SD3 等前沿模型。 无论是希望深入探索算法潜力的研究人员和开发者,还是追求极致创作自由度的设计师与资深 AI 绘画爱好者,ComfyUI 都能提供强大的支持。其独特的模块化架构允许社区不断扩展新功能,使其成为当前最灵活、生态最丰富的开源扩散模型工具之一,帮助用户将创意高效转化为现实。

107.9k|★★☆☆☆|昨天
开发框架图像Agent

markitdown

MarkItDown 是一款由微软 AutoGen 团队打造的轻量级 Python 工具,专为将各类文件高效转换为 Markdown 格式而设计。它支持 PDF、Word、Excel、PPT、图片(含 OCR)、音频(含语音转录)、HTML 乃至 YouTube 链接等多种格式的解析,能够精准提取文档中的标题、列表、表格和链接等关键结构信息。 在人工智能应用日益普及的今天,大语言模型(LLM)虽擅长处理文本,却难以直接读取复杂的二进制办公文档。MarkItDown 恰好解决了这一痛点,它将非结构化或半结构化的文件转化为模型“原生理解”且 Token 效率极高的 Markdown 格式,成为连接本地文件与 AI 分析 pipeline 的理想桥梁。此外,它还提供了 MCP(模型上下文协议)服务器,可无缝集成到 Claude Desktop 等 LLM 应用中。 这款工具特别适合开发者、数据科学家及 AI 研究人员使用,尤其是那些需要构建文档检索增强生成(RAG)系统、进行批量文本分析或希望让 AI 助手直接“阅读”本地文件的用户。虽然生成的内容也具备一定可读性,但其核心优势在于为机器

93.4k|★★☆☆☆|昨天
插件开发框架

LLMs-from-scratch

LLMs-from-scratch 是一个基于 PyTorch 的开源教育项目,旨在引导用户从零开始一步步构建一个类似 ChatGPT 的大型语言模型(LLM)。它不仅是同名技术著作的官方代码库,更提供了一套完整的实践方案,涵盖模型开发、预训练及微调的全过程。 该项目主要解决了大模型领域“黑盒化”的学习痛点。许多开发者虽能调用现成模型,却难以深入理解其内部架构与训练机制。通过亲手编写每一行核心代码,用户能够透彻掌握 Transformer 架构、注意力机制等关键原理,从而真正理解大模型是如何“思考”的。此外,项目还包含了加载大型预训练权重进行微调的代码,帮助用户将理论知识延伸至实际应用。 LLMs-from-scratch 特别适合希望深入底层原理的 AI 开发者、研究人员以及计算机专业的学生。对于不满足于仅使用 API,而是渴望探究模型构建细节的技术人员而言,这是极佳的学习资源。其独特的技术亮点在于“循序渐进”的教学设计:将复杂的系统工程拆解为清晰的步骤,配合详细的图表与示例,让构建一个虽小但功能完备的大模型变得触手可及。无论你是想夯实理论基础,还是为未来研发更大规模的模型做准备

90.1k|★★★☆☆|昨天
语言模型图像Agent