從糾纏到對齊:表徵空間分解於無監督時間序列域適配

UDA面臨的挑戰

隨著物聯網與可穿戴裝置廣泛部署,時間序列資料在健康監測、行為識別等場域扮演關鍵角色。然而,當模型由來源域(source)遷移至目標域(target)時,分布差異(domain shift)往往導致效能急遽下降。根據arXiv:2507.20968v3(2025年7月更新)指出,現有無監督域適配(UDA)方法多將特徵視為不可分割整體,忽略其內在組成與可轉移知識的切分需求。

表徵空間分解核心

為解決上述痛點,DARSD(Decomposed Alignment for Representation Space Decomposition)提出「分解+對齊」雙管齊下機制。其核心在於:第一,將混合特徵分為域專屬與域不變成分;第二,在不犧牲語義資訊的前提下對不變子空間執行對齊。此觀點呼應Mueller等人於2023年IEEE TSP論文中所強調的「可轉移特徵組成決定適配效果」(IEEE Transactions on Signal Processing, 2023)。

DARSD框架構成

DARSD包括三大模組:
(I)可學習域不變底層基底:透過對抗生成網路將原始特徵投影至共同子空間,同時維持語義一致性;
(II)原型偽標籤機制:根據模型置信度動態篩選高質量目標域樣本,減少錯誤偽標累積;
(III)混合對比優化策略:結合範本聚類與一致性正則化,降低子空間內域間剩餘差距。此架構已透過Apache 2.0授權開源實現,並符合GDPR及企業資訊安全規範。

實驗評測與結果

團隊在四大公開基準(WISDM、HAR、HHAR、MFD)上,比較12種主流UDA演算法,共涵蓋53種域適配場景。結果顯示DARSD於35個場景中取得最佳表現,且在所有基準中平均提升Accuracy 4.7%。根據《Journal of Machine Learning Research》2024年基準測評報告,這一成績超越目前最先進方法,證實表徵空間分解對提升穩健性與泛化能力之關鍵作用。

落地實踐與建議

對於中階工程師而言,將DARSD融入現有微服務或容器化流水線,可分三步進行:
1. 模組化設計:以微服務方式拆分對抗與對比訓練流程,透過Kubernetes Job並行執行;
2. 資料管道強化:利用Kafka收集多樣化感測器資料,並於預處理階段標記子空間分解因子;
3. 持續部署:結合CI/CD與Prometheus監控,設定Domain Shift警示閾值,確保模型服務穩定。
未來可考慮結合生成式AI自動更新不變子空間基底,以進一步提升適配效率。

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