Channel-wise Retrieval for Multivariate Time Series Forecasting

arXiv cs.LG / 4/8/2026

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Key Points

  • 複数変数の時系列予測では固定の参照窓により長期依存を捉えにくく、従来のリトリーバル拡張手法はチャネル一律の参照で変数間の多様性を見落としがちだと指摘しています。
  • 提案手法CRAFT(Channel-wise retrieval-augmented forecasting)は、各チャネルごとに独立して参照(履歴セグメント)を検索することで、チャネル固有の周期性やスペクトル特性を反映します。
  • 効率のためCRAFTは2段階のパイプラインを採用し、時間領域で疎なリレーショングラフにより候補を絞り込み、その後周波数領域のスペクトル類似度で参照を順位付けします。
  • 実験では7つの公開ベンチマークで最先端の予測ベースラインを上回り、精度と実運用可能な推論効率を両立できることを示しています。

Abstract

Multivariate time series forecasting often struggles to capture long-range dependencies due to fixed lookback windows. Retrieval-augmented forecasting addresses this by retrieving historical segments from memory, but existing approaches rely on a channel-agnostic strategy that applies the same references to all variables. This neglects inter-variable heterogeneity, where different channels exhibit distinct periodicities and spectral profiles. We propose CRAFT (Channel-wise retrieval-augmented forecasting), a novel framework that performs retrieval independently for each channel. To ensure efficiency, CRAFT adopts a two-stage pipeline: a sparse relation graph constructed in the time domain prunes irrelevant candidates, and spectral similarity in the frequency domain ranks references, emphasizing dominant periodic components while suppressing noise. Experiments on seven public benchmarks demonstrate that CRAFT outperforms state-of-the-art forecasting baselines, achieving superior accuracy with practical inference efficiency.