Missing values are common in real-world time series, and multivariate time series forecasting with missing values (MTSF-M) has become a crucial area of research for ensuring reliable predictions. To address the challenge of missing data, current approaches have developed an imputation-then-prediction framework that uses imputation modules to fill in missing values, followed by forecasting on the imputed data. However, this framework overlooks a critical issue: there is no ground truth for the missing values, making the imputation process susceptible to errors that can degrade prediction accuracy. In this paper, we conduct a systematic empirical study and reveal that imputation without direct supervision can corrupt the underlying data distribution and actively degrade prediction accuracy. To address this, we propose a paradigm shift that moves away from imputation and directly predicts from the partially observed time series. We introduce Consistency-Regularized Information Bottleneck (CRIB), a novel framework built on the Information Bottleneck principle. CRIB combines a unified-variate attention mechanism with a consistency regularization scheme to learn robust representations that filter out noise introduced by missing values while preserving essential predictive signals. Comprehensive experiments on four real-world datasets demonstrate the effectiveness of CRIB, which predicts accurately even under high missing rates. Our code is available in https://github.com/Muyiiiii/CRIB.


翻译:缺失值在现实世界的时间序列中普遍存在,而含缺失值的多元时间序列预测(MTSF-M)已成为确保可靠预测的关键研究领域。为应对数据缺失的挑战,当前方法已发展出“填补-预测”框架:先通过填补模块填充缺失值,再基于填补后的数据进行预测。然而,该框架忽视了一个关键问题:缺失值不存在真实标签,导致填补过程易产生误差,进而降低预测准确性。本文通过系统性实证研究发现,无直接监督的填补可能破坏底层数据分布并显著损害预测精度。为此,我们提出一种范式转换——摒弃填补步骤,直接基于部分观测到的时间序列进行预测。我们基于信息瓶颈原理,提出了新颖的“一致性正则化信息瓶颈”(CRIB)框架。CRIB结合了统一变量注意力机制与一致性正则化方案,通过学习鲁棒表征来过滤缺失值引入的噪声,同时保留关键的预测信号。在四个真实数据集上的综合实验表明,CRIB即使在高缺失率下仍能实现精准预测。代码已开源:https://github.com/Muyiiiii/CRIB。

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