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Darts 0.48 接入三款可读协变量的时间序列基础模型

2026 年 10 月 15 日,Python 时间序列库 Darts 发布 0.48.0 版,新接入 t0、TiRex-2 和 TimesFM 3.0 三款预训练基础模型。它们不用在用户数据上训练就能出预测,还能读入历史协变量和已知的未来协变量(如促销计划、天气预报),输出分位数预测。不过,现有证据大多来自开发方自报的基准,用到实际业务之前,仍需在自己的数据上回测。

日本户外的高压送电铁塔,钢格构塔身架起多路输电线路,电网负荷与电价是时间序列预测的典型对象

日本的高压送电铁塔。电网负荷与电价是时间序列预测的典型应用,正文中的德州电价评估即属此类。摄影:Minirexs;来源:Wikimedia Commons;许可:CC BY-SA 4.0。

发布内容与背景

Darts 是 Unit8 维护的开源预测库,从 ARIMA、指数平滑到 N-BEATS 等深度模型都用同一套 fit()/predict() 接口调用。GitHub 发布页显示,0.48.0 于 10 月 15 日发布,次日又发布了修补版 0.48.1。更新日志把这次的重点放在“基础模型”(foundation model)一类,新增三个封装:T0Model 对应 The Forecasting Company 的 t0,可选 t0-alpha(约 1 亿参数)、t0-beta 和 t0-gamma(均约 2.56 亿参数);TiRex2Model 对应 NXAI 基于 xLSTM 的 TiRex-2;TimesFM3Model 对应 Google 的 3.3 亿参数 TimesFM 3.0。按 Darts 的模型总表,这三款都同时支持过去协变量和未来协变量,但不支持静态协变量,可输出确定性或概率预测,也都不需要在用户数据上训练。

“协变量”是这次更新的关键词。Google 在介绍 TimesFM-3 时用过一个冰淇淋的例子:要预测下个月的冰淇淋销量,过去的客流量只有历史值,属于“过去协变量”;已排定的促销日和天气预报在预测期内就已知,属于“已知未来协变量”。只看销量历史的单变量模型,只能把每周的起伏照样往后延;能读入促销日程的模型,才可能在促销当天给出更高的预测。t0 报告指出,此前多数时间序列基础模型只读单条序列。按 TimesFM-3 博客的说法,到 2025 年 9 月发布的 TimesFM-2.5 为止,该系列也只能做单变量预测。

三款模型本身发布得更早,Darts 做的是把它们接进统一接口。TiRex-2 论文于 2026 年 7 月 1 日提交 arXiv;Google Research 博客于 8 月 31 日介绍 TimesFM-3;t0 技术报告于 9 月 21 日提交 arXiv,介绍 t0-alpha 和 t0-beta,t0-gamma 的发布日期在模型卡上没有写明。对研究者来说,统一接口的直接用处是:可以在同一套滚动回测流程里,把这些零样本模型和季节朴素法、ETS、ARIMA 等传统基线放在一起比较。

基准成绩与独立评估

公开基准上的数字主要来自开发方。t0 报告称,在 GIFT-Eval 上,t0-beta 的综合 CRPS 为 0.4738、MASE 为 0.6865,两项都排在所比较的零样本模型第三位,与最好成绩相差不到 4.0%;在 fev-bench 上技能分为 46.7,同样第三,比第一名低 2.0 分。t0-gamma 的模型卡进一步报告 GIFT-Eval CRPS 0.4520、fev-bench 技能分 49.42。Google 称 TimesFM-3 在 GIFT-Eval、fev-bench 和 TIME 三个基准上的点预测与概率预测平均排名都居预训练模型首位;TiRex-2 论文也称自己在 GIFT-Eval 和 fev-bench 上达到零样本最优。这些说法发布时间不同、比较对象也不同,排行榜名次变化很快,不宜拿各家自报的数字直接排座次。

比排名更有方法学价值的是“协变量增益”的对照。t0 报告用同一个模型检查点做了有无协变量的比较:在 fev-bench 中带已知未来协变量的 30 个任务上,输入协变量使 t0-alpha 的技能分提高 6.3 个百分点;在只有过去协变量的任务上提高 2.7 个百分点。作者说,增益集中在协变量看起来确实会驱动目标的任务上。这个设计固定了模型,只改输入,相当于一次简单的消融实验,比跨模型比较更能说明“读协变量”这件事本身有没有用。

报告第 5.6.2 节由 Macrocosm 公司撰写,是一项独立评估:对德州电网运营方 ERCOT 四个负荷区的实时小时电价做次日预测,时间跨度为 2024 年 1 月至 2026 年 5 月,每次预测只用前一天 9 点(美国中部时间)前可得的信息,含负荷、新能源出力、停运和天气等 21 个协变量;基线是重复最近一个完整日的电价曲线。结果是,所有预训练模型的平均绝对误差(MAE)都明显低于这个基线(23.57 美元/兆瓦时):TimesFM-3 为 13.78,Chronos-2 为 13.90,t0-beta 为 14.46,TiRex-2 为 15.22,TimesFM-2.5 为 16.76。不过,名义 80% 预测区间的实际覆盖率只有 TimesFM-3(0.82)和 TimesFM-2.5(0.81)达到,t0 两款仅为 0.74–0.75,Chronos-2 为 0.75,TiRex-2 为 0.76;报告承认 t0 漏掉了极端价格尖峰。交易收益一项参考价值有限:交易规则是事后挑选的,而且完全不用预测、每小时都做空的对照策略也能赚钱。

正文配图:示意“目标序列、过去协变量、已知未来协变量”三类输入在时间轴上的范围——一条竖线标出预测起点。

三类输入在时间轴上的范围:虚线为预测起点;目标序列(蓝)和过去协变量(橙)只有起点之前的观测值,已知未来协变量(绿,如促销日程)在预测期内同样已知;起点之后的浅蓝带表示模型输出的分位数区间,越往后越宽。示意图,不含真实数据。AI 生成示意图。

适用边界与升级注意

第一个边界在于输出是“边际分位数”。t0 报告在局限部分写明,模型对每个预测步、每个变量分别给出分位数,不提供跨时间步或跨变量的联合分布。打个比方:模型能告诉你“明天销量的 90% 分位数是 120”“后天是 130”,但回答不了“未来三天累计销量超过 350 的概率是多少”,因为这需要知道各天之间如何相关。需要情景路径或累计量风险的分析,不能直接把这些分位数相加。Darts 0.48.0 也专门补充了文档,解释多步概率预测中“情景”与“边际分布”的区别。尾部也有限制:TimesFM-3 输出 10% 到 90% 的 9 个分位数,t0-alpha 原生只到 0.1–0.9,t0-beta 和 t0-gamma 扩展到 0.01–0.99。关心极端值时,应在自己的数据上检查实际覆盖率。

第二个边界在于证据本身。t0 作者指出,GIFT-Eval 的序列大多是单变量,fev-bench 虽有协变量任务,却不能把“用好协变量”与“单变量预测本来就准”区分开,所以模型是否用上了每个有信息的协变量、是否忽略了无关的协变量,目前都没有答案。此外,t0 只接受数值型协变量,文本、类别等信息要先编码成数值;在 Darts 中,这三款模型都不支持静态协变量。TiRex-2 的文档也提醒,协变量只是条件信息,模型不会预测协变量本身。

第三个边界关于许可和升级。按 Darts 更新日志,TimesFM 3.0 的预训练权重仅限非商业用途,创建模型时须设置 accept_license=True;t0 和 TiRex-2 则采用 Apache-2.0 许可,其中 TiRex-2 的权重需要先在 Hugging Face 申请访问。0.48 系列还把最低 Python 版本提高到 3.11,并修正了两处会直接影响概率预测的错误:0.48.1 之前,NegativeBinomialLikelihood 输出分布的均值并不等于网络预测的均值 μ,用旧版训练的模型需要重新训练;CatBoostModel 用高斯似然生成样本时,把方差当成了标准差传给抽样函数。比如方差为 4 时,本该用标准差 2 抽样,旧版却按 4 抽样,区间宽了一倍。修正后,预测区间会变窄。用旧版本做过区间评估的研究,有必要重跑一遍。

参考文献

  1. unit8co/darts. CHANGELOG:0.48.0(2026-10-15)与 0.48.1(2026-10-16). GitHub.

  2. unit8co/darts. Releases. GitHub.

  3. darts v0.48.0. PyPI.

  4. Meyer L, Sole C, Xiang H, et al. t0t_0: A Time-Series Foundation Model for Forecasting with Context. arXiv:2609.24559, 2026-09-21.

  5. The Forecasting Company. t0-gamma 模型卡. Hugging Face.

  6. Jain A, Sen R. TimesFM-3: A zero-shot foundation model for multivariate forecasting. Google Research Blog, 2026-08-31.

  7. Podest P, Pichler M, Bürger E, et al. TiRex-2: Generalizing TiRex to Multivariate Data and Streaming. arXiv:2607.01204, 2026-07-01.

  8. NXAI. TiRex-2 文档.

  9. 研究方法 · 仪式可以模仿,理解无法伪装

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  11. 信息同步发表于恩特学术,智能时代的学者社区