Um novo método de AutoML para séries temporais: decomposição, causalidade, otimização evolutiva multitarefa e agentes

dc.creatorPatrícia de Oliveira e Lucas
dc.date.accessioned2026-04-10T17:58:16Z
dc.date.issued2026-02-03
dc.description.abstractTime series forecasting plays a fundamental role in several practical domains, supporting planning, decision-making, and the early identification of patterns and anomalies. The effectiveness of these applications depends on the ability to extract relevant information from historical observations, making the continued development of methodologies that enhance model accuracy and interpretability essential. Although automation strategies exist for this process, designing truly universal solutions remains challenging, particularly due to the difficulty of integrating, within a single approach, different types of models and techniques suitable for multiple application domains. In this context, this thesis presents AutoDCE-TS, a novel AutoML approach for multivariate time series forecasting based on Decomposition, Causal Discovery, and Multitask Evolutionary Optimization. AutoDCE-TS adopts a Multiple-Input Single-Output architecture composed of four layers responsible for automating feature extraction and selection, model selection, hyperparameter optimization, and forecasting. The methodology generates explainable pipelines by structuring specific sub-pipelines for each variable in the multivariate series and for the components generated through decomposition. For each variable, a causal graph is constructed and used as input to a regression tree-based model. Variable similarity is leveraged through multitask evolutionary optimization, enabling the simultaneous selection of models and hyperparameters with improved computational efficiency. Experiments were conducted on 18 datasets, involving comparisons with 11 methods. The results demonstrate that AutoDCE-TS is competitive and applicable across different domains, establishing it as a efficient solution for time series forecasting. Furthermore, this thesis introduces AutoDCE-TS-Agentic, a multi-agent system based on large language models (LLMs) designed to extend automation and facilitate the use of AutoDCE-TS. The system coordinates specialized agents to perform tasks such as missing-value imputation, analysis of the input time series, automatic configuration of critical hyperparameters, and generation of explanatory reports. AutoDCE-TS-Agentic provides a more accessible user interface, enhances the interpretability of forecasting pipelines, and makes the process more transparent and reproducible, thereby complementing and extending the capabilities of AutoDCE-TS.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/2425
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectEngenharia elétrica
dc.subjectAnálise de séries temporais
dc.subjectPrevisão
dc.subject.otherSéries temporais
dc.subject.otherPrevisão
dc.subject.otherAutoML
dc.subject.otherMultivariadas
dc.subject.otherAgentes
dc.titleUm novo método de AutoML para séries temporais: decomposição, causalidade, otimização evolutiva multitarefa e agentes
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Eduardo Mazoni Andrade Marçal Mendes
local.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/9946199988598626
local.contributor.advisor1Frederico Gadelha Guimarães
local.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/2472681535872194
local.contributor.referee1Walmir Matos Caminhas
local.contributor.referee1Adriano Alonso Veloso
local.contributor.referee1Bruno Riccelli dos Santos Silva
local.contributor.referee1Péricles Barbosa Cunha de Miranda
local.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/7327913265439900
local.description.resumoA previsão de séries temporais desempenha um papel fundamental em diversos domínios práticos, auxiliando no planejamento, na tomada de decisão e na identificação antecipada de padrões e anomalias. A eficácia dessas aplicações depende da capacidade de extrair informações relevantes de observações históricas, tornando essencial o desenvolvimento contínuo de metodologias capazes de aprimorar a precisão e a interpretabilidade dos modelos. Embora existam estratégias de automação para esse processo, a criação de soluções verdadeiramente universais permanece desafiadora, especialmente devido à dificuldade de integrar, em uma única abordagem, diferentes tipos de modelos e técnicas adequadas a múltiplos domínios de aplicação. Nesse contexto, esta tese apresenta o AutoDCE-TS, uma nova abordagem de AutoML baseada em Decomposição, Descoberta Causal e Otimização Evolutiva Multitarefa para previsão de séries temporais multivariadas. O AutoDCE-TS adota uma arquitetura de Múltiplas Entradas e Saída Única composta por quatro camadas responsáveis por automatizar a extração e seleção de características, seleção de modelos, otimização de hiperparâmetros e previsão. A metodologia cria fluxos explicáveis ao estruturar subpipelines específicos para cada variável da série multivariada e para os componentes gerados pela decomposição. Para cada variável, um grafo causal é construído e utilizado como entrada para um modelo baseado em árvores de regressão. A similaridade entre as variáveis é explorada por meio de otimização evolutiva multitarefa, permitindo selecionar simultaneamente os modelos e seus hiperparâmetros com maior eficiência computacional. Foram realizados experimentos em 18 conjuntos de dados, envolvendo a comparação com 11 métodos. Os resultados demonstram que o AutoDCE-TS é competitivo e aplicável a diferentes domínios, configurando-se como uma solução eficiente para previsão de séries temporais. Além disso, esta tese introduz o AutoDCE-TS-Agentic, um sistema multiagente baseado em modelos de linguagem (LLMs) projetado para ampliar a automação e facilitar o uso do AutoDCE-TS. O sistema coordena agentes especializados para realizar tarefas como imputação de valores ausentes, análise das séries temporais de entrada, configuração automática dos hiperparâmetros críticos e geração de relatórios explicativos. O AutoDCE-TS-Agentic oferece uma interface mais acessível ao usuário, melhora a interpretabilidade dos fluxos de previsão e torna o processo mais transparente e reprodutível, complementando e estendendo as capacidades do AutoDCE-TS.
local.identifier.orcid0000-0002-7334-8863
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
local.subject.cnpqENGENHARIAS

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
tese_para_repositorio.pdf
Tamanho:
4.11 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
2.07 KB
Formato:
Item-specific license agreed to upon submission
Descrição: