주파수 기반 해석 가능한 시계열 예측 프레임워크 FreqLens

초록

FreqLens는 시계열 예측 모델에 학습 가능한 주파수 베이스를 도입하고, 이들에 대한 기여도를 Shapley 값과 동등하게 보장하는 네 가지 공리(완전성, 충실도, 영주파수, 대칭)를 만족하도록 설계된 해석 가능 프레임워크이다. 실험에서 일일·반일·주간 주기와 같은 물리적으로 의미 있는 주파수를 자동으로 발견하면서 기존 Transformer 기반 모델과 동등하거나 우수한 예측 성능을 보였다.

상세 분석

FreqLens는 기존 시계열 예측 모델이 갖는 “블랙박스” 문제를 두 단계로 해결한다. 첫 번째는 시계열 데이터를 고정된 푸리에 기반이 아니라, 시그모이드 매핑을 통해 파라미터화된 학습 가능한 주파수 베이스로 분해한다는 점이다. 이때 f_i = f_min + (f_max‑f_min)·σ(θ_i) 형태의 매핑은 주파수가 사전에 정의된 범위(