Time Series Forecasting Transformer and Prophet Model - Yılmaz, Sibel; Yalaz, Seçil; Çalik, Sinan (TÜİK, 2025)
A time series is a sequence of temporal data obtained at specific intervals. These intervals can represent equal time periods such as daily, weekly, monthly, or yearly, or irregular and unequal time periods. Time series forecasting involves predicting future values of the target variable using its past values. This process involves identifying temporal variations such as trend, seasonality, and noise to make predictions about future values. In time series analysis, machine learning include data analysis, preprocessing, normalization, transformations, time based features, error optimization, and model accuracy optimization. Machine learning methods provide greater efficiency compared to traditional methods, especially when the volume and complexity of data and variables increase. Deep learning, in particular, offers advantages in time series forecasting by capturing long-term dependencies and handling large and complex datasets. Machine learning and deep learning models can achieve high accuracy, interpretability, and fast results for multivariate time series forecasting. In this study, the Prophet model and the Transformer model, which is one of the most advanced methods of recent times and has shown effective results in many fields, were used for future time series forecasting. The study focused on the inclusion of numerous endogenous and exogenous factors, the comparison of the performance of these two methods, the variable augmentation and the calculation of variable importances by incorporating error weights for each variable into the models, and the combined use of these methods to achieve high accuracy.

Zaman serisi, belirli aralıklarla elde edilen zamansal veri dizisidir. Bu aralıklar, günlük, haftalık, aylık veya yıllık gibi eşit zaman periyotlarını temsil edebileceği gibi, düzensiz ve eşit olmayan zaman periyotlarını da ifade edebilir. Zaman serisi tahmini, hedef değişkenin geçmiş değerlerini kullanarak gelecekteki değerlerini tahmin etmeyi içerir. Bu süreçte, eğilim (trend), mevsimsellik (seasonality) ve gürültü (noise) gibi zamansal değişimlerin belirlenmesi, gelecekteki değerler hakkında öngörülerde bulunmak için önemlidir. Zaman serisi analizinde makine öğrenmesi, veri analizi, ön işleme, normalizasyon, dönüşümler, zamana dayalı özellikler, hata optimizasyonu ve model doğruluğu optimizasyonunu içerir. Makine öğrenmesi yöntemleri, özellikle veri ve değişkenlerin hacmi ile karmaşıklığı arttığında, geleneksel yöntemlere kıyasla daha yüksek verimlilik sağlar. Özellikle derin öğrenme, uzun vadeli bağımlılıkları yakalayarak ve büyük, karmaşık veri kümelerini işleyerek zaman serisi tahmininde önemli avantajlar sunar. Makine öğrenmesi ve derin öğrenme modelleri, çok değişkenli zaman serisi tahmininde yüksek doğruluk, yorumlanabilirlik ve hızlı sonuçlar elde etmeye olanak tanır. Bu çalışmada, zaman serisi tahmini için son yıllarda en gelişmiş yöntemlerden biri olan ve birçok alanda etkili sonuçlar veren Transformer modeli ile Prophet modeli kullanılmıştır. Çalışma kapsamında, çok sayıda içsel (endogenous) ve dışsal (exogenous) faktörün dahil edilmesi, bu iki yöntemin performanslarının karşılaştırılması, değişken genişletme (variable augmentation) ve her değişkene ait hata ağırlıklarının modellere dahil edilerek değişken önemlerinin hesaplanması ele alınmıştır. Ayrıca, yüksek doğruluk elde etmek amacıyla bu yöntemlerin birlikte kullanımı incelenmiştir.
Zaman Serileri Tahmini: Transformer ve Prophet Modeli
Keywords: Statistics (Other); İstatistik (Diğer)