¿Qué es la previsión de series temporales?

La previsión de series temporales es un tipo de enfoque estadístico o de aprendizaje automático que intenta modelar datos históricos de series temporales para hacer predicciones sobre puntos temporales futuros. 

Desafíos de la previsión de series temporales

En comparación con otros tipos de modelos, la previsión de series temporales viene con sus desafíos únicos, como la estacionalidad, los efectos de festividades, la dispersión de datos y las tendencias cambiantes. Muchas técnicas de aprendizaje automático no funcionan bien aquí debido a la naturaleza secuencial y la correlación temporal de las series temporales. Por ejemplo, la validación cruzada de k-fold puede causar filtración de datos; los modelos deben volver a entrenarse para generar nuevas previsiones. El equilibrio entre el sobreajuste y el subajuste es un acto complejo que no permite aleatorizar la dimensión de tiempo. Con millones de elementos que prever posiblemente, también se debe considerar la escalabilidad de cualquier solución de previsión. Las tareas y la previsión pueden ser importantes para las empresas, como la detección de anomalías, la cuantificación de la incertidumbre y las inferencias causales. La previsión de series temporales no es solo un aprendizaje supervisado sobre los datos con marcas de tiempo. Por suerte, Google Cloud ofrece una amplia variedad de soluciones para todas las necesidades de la empresa.

Por ejemplo, una tienda minorista grande puede tener millones de artículos para prever para que el inventario esté disponible cuando la demanda es alta y no se agota cuando la demanda es baja.

Casos de uso de previsión de series temporales

Previsión de la demanda y planificación de la capacidad

Previsión de la demanda minorista de productos

Compila una solución de extremo a extremo para prever la demanda de los productos de venta minorista. Usa los datos históricos de ventas para entrenar un modelo de previsión de la demanda mediante BigQuery ML y, luego, visualiza los valores previstos en un panel de Looker Studio para compartirlos con las partes interesadas. Explora cómo la previsión de la demanda puede reducir el desperdicio de comida.

Previsión de precios de productos básicos

Los modelos de serie temporal se usan a fin de prever los precios de los bienes que son fundamentales para tus procesos empresariales y de producción, además de informar tus modelos de flujo de efectivo y tus planes financieros. 

Previsión de flujo de efectivo

Por lo general, los modelos de serie temporal se combinan con los modelos de regresión y clasificación para producir previsiones de flujo de efectivo de alta precisión según las series temporales de contabilización histórica, junto con las entradas de los datos transaccionales y las obligaciones contractuales. Aquí puedes usar ARIMA_PLUS con BigQuery ML y combinarlo con modelos supervisados en BigQuery ML, como GLM, modelos de árbol mejorado y AutoML.

  • Previsión de la cadena de suministro
  • Existen muchos impulsores de demanda potenciales y, para los centros de distribución, prepararse con anticipación es clave para satisfacer la demanda del consumidor. Descubre cómo Vertex AI Forecast ayuda a crear centros de distribución de cadena de suministro que pueden incluir indicadores del clima, opiniones de productos, indicadores macroeconómicos, acciones de la competencia, precios de productos, fletes, costos de transporte marítimo y mucho más.

Detección de anomalías

Detección de anomalías con previsión de la demanda

En la temporada de festividades, la temporada de regalos o las ventas de fin de año, a veces hay aumentos repentinos que esperas. Pero ¿qué sucede cuando hay aumentos (o disminuciones) que no esperas? Por ejemplo, ¿cómo puedes detectar una demanda inusualmente alta (o inusualmente baja) que no esperabas? Obtén más información sobre cómo puedes usar la detección de anomalías con BigQuery ML para encontrar un aumento repentino en los alquileres de bicicletas que coincida con el día en que se interrumpió el transporte público la ciudad de Londres.

Control de calidad de fabricación y supervisión de métricas

Desde los sensores de IoT hasta los resultados de producción, la supervisión de métricas puede presentarse de muchas formas. Sin embargo, el elemento común es prever el rango típico de estas métricas para que puedas planificar con anticipación y responder lo más rápido posible con los sistemas de supervisión establecidos.

Otros casos prácticos comunes para la detección de anomalías incluyen anomalías en los precios debido a errores, la detección de anomalías en tiempo real y el control de calidad de la fabricación.

Inferencia causal

Efectividad de los anuncios

¿Qué tan eficaces fueron sus anuncios a la hora de generar efectividad para una empresa? La inferencia causal puede ayudarte a analizar la importancia estadística de las campañas publicitarias.

Impacto de los eventos importantes en las series temporales

Es posible que quieras saber si el impacto de los eventos importantes, como el Brexit, en una serie temporal fue estadísticamente significativo. Obtén más información sobre cómo podrías hacer inferencias causales para responder “¿Cómo impactó el voto del Brexit en las tasas de cambio entre la libra esterlina y el dólar estadounidense?”

Otras áreas para el análisis causal de inferencia incluyen las promociones, la eficacia de los incentivos y las estimaciones de elasticidad de los precios.

Previsión de series temporales en Google Cloud

BigQuery ML

Con BigQuery ML, los usuarios pueden crear y ejecutar modelos de aprendizaje automático en BigQuery mediante consultas en SQL estándar. Admite un tipo de modelo llamado ARIMA_PLUS para realizar tareas de previsión de series temporales y tareas de detección de anomalías.

Con el modelo ARIMA_PLUS en BigQuery ML, puedes realizar previsiones en millones de series temporales dentro de una sola consulta en SQL, sin salir de tu almacén de datos.

ARIMA_PLUS es básicamente una canalización de modelado de series temporales, que incluye las siguientes funcionalidades:

  • Inferir la frecuencia de datos de la serie temporal
  • Administra los datos faltantes, los intervalos de tiempo irregulares y las marcas de tiempo duplicadas
  • Detecta los valores atípicos de disminuciones y aumentos repentinos y los cambios abruptos de nivel, y ajústalos
  • Cómo controlar los efectos de festividades, la estacionalidad y las tendencias

Se pueden prever millones de series temporales a la vez con una sola consulta. Si hay suficientes ranuras de BigQuery disponibles, se ejecutan diferentes canalizaciones de modelado en paralelo.

Para comenzar a usar BigQuery ARIMA_PLUS, consulta los siguientes instructivos:

Para obtener información detallada, consulta la documentación pública de BigQuery ML.

Vertex Forecast

Vertex Forecast proporciona varias opciones a los usuarios para entrenar el modelo de previsión de series temporales:

  1. Modelo AutoML. Con el entrenamiento de AutoML, se aplican primero varios enfoques de ingeniería de atributos. Luego, se realiza una búsqueda rápida de hiperparámetros. Luego, AutoML explora muchas arquitecturas de modelos avanzados, incluidos algunos modelos que son propiedad de Google y, al final, genera un modelo de alta calidad.
  2. Seq2seq plus. En el proceso de entrenamiento, se usan los hiperparámetros específicos dentro de la arquitectura del modelo de secuencia a secuencia, lo que puede reducir el alcance del espacio de búsqueda de hiperparámetros y permitir una convergencia rápida.

Para obtener información detallada, consulta la documentación pública de Vertex Forecast.

Puedes comenzar con el instructivo de Vertex Forecasting.

Previsión personalizada

Si quieres usar tu propio código personalizado, pero deseas aprovechar la infraestructura de entrenamiento y entrega en Google Cloud, puedes usar Vertex AI Workbench para ejecutar cualquier código en Python, R, TensorFlow o PyTorch.

TimesFM 1.0 (Time Series Foundation Model)

TimesFM (Time Series Foundation Model) es un modelo de base de series temporales previamente entrenado y desarrollado por Google Research para la previsión de series temporales univariables.

La versión 1.0 contiene un punto de control de parámetros de 200 M junto con su código de inferencia. Es un modelo basado en transformadores y fue entrenado únicamente con decodificador con un conjunto de datos previamente entrenado que contiene más de 100,000 millones de puntos temporales del mundo real. Realiza previsiones de series temporales univariables para longitudes de contexto de hasta 512 puntos temporales y cualquier longitud de horizonte, con una entrada opcional de indicador de frecuencia.

Caso de uso: Previsión de series temporales. El modelo toma como contexto de entrada una serie temporal univariable, junto con un parámetro de frecuencia opcional. El modelo prevé las series temporales en un horizonte futuro de cualquier longitud.

Disponible en Vertex AI Model Garden

Previsión univariable vs. multivariable

Con la previsión univariable, puedes predecir datos futuros solo con los datos históricos de series temporales. Por ejemplo, para realizar una previsión de la temperatura de mañana en la ciudad de Nueva York, la previsión univariable implicaría usar una sola variable, las temperaturas históricas, para predecir temperaturas futuras. Con las previsiones univariables, también puedes descubrir patrones y tendencias de temporada.

Con la previsión multivariable, puedes realizar una previsión de datos futuros mediante varios factores. Por ejemplo, para prever la temperatura de mañana en Nueva York, además de usar temperaturas históricas, también puedes usar la presión barométrica, el índice UV, el porcentaje de cobertura de nubes en las áreas geográficas cercanas, la velocidad del viento y otras variables.

¿Te sientes inspirado? Trabajemos juntos para abordar tus desafíos.

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