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The project that gave rise to these results received the support of a fellowship from "la Caixa" Foundation (ID 100010434). The fellowship code is LCF/BQ/DR20/11790028. This work has also been partially supported by the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities, Gobierno de Espana, under Contract No. PID2021-122711NB-C21 and by DG of Research and Technological Innovation of the Community of Madrid (Spain) under Contract No. IND2022/TIC-23716.

Análisis de autorías institucional

Domingo, LaiaAutor o CoautorGrande, MarAutor o CoautorBorondo, JavierAutor (correspondencia)

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22 de octubre de 2024
Publicaciones
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Artículo

Quantifying the Uncertainty of Reservoir Computing: Confidence Intervals for Time-Series Forecasting

Publicado en:Mathematics. 12 (19): 3078- - 2024-10-01 12(19), DOI: 10.3390/math12193078

Autores: Domingo, Laia; Grande, Mar; Borondo, Florentino; Borondo, Javier

Afiliaciones

AgrowingData, Almeria 04001, Spain - Autor o Coautor
Ingenii Inc, New York, NY 10013 USA - Autor o Coautor
Univ Autonoma Madrid, Dept Quim, E-28049 Madrid, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Grp Sistemas Complejos, Madrid 28040, Spain - Autor o Coautor
Univ Pontificia Comillas, ICAI Engn Sch, Alberto Aguilera 23, Madrid 28015, Spain - Autor o Coautor
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Resumen

Recently, reservoir computing (RC) has emerged as one of the most effective algorithms to model and forecast volatile and chaotic time series. In this paper, we aim to contribute to the understanding of the uncertainty associated with the predictions made by RC models and to propose a methodology to generate RC prediction intervals. As an illustration, we analyze the error distribution for the RC model when predicting the price time series of several agri-commodities. Results show that the error distributions are best modeled using a Normal Inverse Gaussian (NIG). In fact, NIG outperforms the Gaussian distribution, as the latter tends to overestimate the width of the confidence intervals. Hence, we propose a methodology where, in the first step, the RC generates a forecast for the time series and, in the second step, the confidence intervals are generated by combining the prediction and the fitted NIG distribution of the RC forecasting errors. Thus, by providing confidence intervals rather than single-point estimates, our approach offers a more comprehensive understanding of forecast uncertainty, enabling better risk assessment and more informed decision-making in business planning based on forecasted prices.

Palabras clave

Confidence intervalsMarketPricePricesReservoir computingTime seriesUncertainty

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Mathematics debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2024 aún no existen indicios calculados, pero en 2023, se encontraba en la posición 29/483, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Mathematics. Destacable, igualmente, el hecho de que la Revista está posicionada por encima del Percentil 90.

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-08-09:

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

    Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

    • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
    • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/89129/

    Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

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    Análisis de liderazgo de los autores institucionales

    Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: United States of America.

    Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (DOMINGO COLOMER, LAIA) y Último Autor (Borondo Benito, Francisco Javier).

    el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido Borondo Benito, Francisco Javier.