Sequence Data and Time-Series

(क्रमिक डेटा और समय-श्रृंखला)


🔶 1. Sequence Data क्या होता है?

📌 परिभाषा:

Sequence Data ऐसा data होता है जिसमें values का क्रम (order) मायने रखता है।
हर एक input पिछले inputs पर निर्भर हो सकता है।

📍 Examples:

  • एक वाक्य के शब्द (sentence)
  • संगीत के सुर
  • मौसम के data में तापमान
  • किसी ग्राहक का खरीद इतिहास

🔁 “Sequence” का अर्थ है — ordered और dependent items.


🔶 2. Time-Series Data क्या होता है?

📌 परिभाषा:

Time-Series एक special type का sequence data है जिसमें observations समय के अनुसार क्रमबद्ध होते हैं।

📍 Examples:

  • Stock prices per day/hour
  • Temperature per minute
  • Website traffic per week
  • Electricity usage per second

🔁 इसमें समय (time stamp) बहुत ही महत्वपूर्ण होता है।


📊 3. Sequence vs Time-Series: Difference

FeatureSequence DataTime-Series Data
OrderImportantImportant
Time IntervalOptionalMust be fixed or known
ExamplesText, DNA, eventsTemperature, stock, traffic
GoalNext item prediction, labelingForecasting, anomaly detection

🧠 4. Why RNN is Good for Sequence/Time-Series?

RNN एक ऐसा neural network है जो past context को memory में रखता है और next output को प्रभावित करता है।

✅ It remembers
✅ It learns from history
✅ It handles variable-length input


🔄 5. Use Cases of Sequence and Time-Series with RNNs:

Use CaseDescription
Language ModelingNext word prediction
Sentiment AnalysisText को classify करना
Stock Price PredictionFuture price estimation
Weather ForecastingFuture temperature/humidity
Machine TranslationSequence to sequence conversion
Activity DetectionSensor-based human activity detection

🔧 6. PyTorch Example: RNN for Time-Series Input

import torch
import torch.nn as nn

rnn = nn.RNN(input_size=1, hidden_size=20, num_layers=1, batch_first=True)

# Input: batch of 5 samples, each with 10 timesteps, each step has 1 feature
input = torch.randn(5, 10, 1)
h0 = torch.zeros(1, 5, 20)

output, hn = rnn(input, h0)
print(output.shape) # → [5, 10, 20]

🔁 7. Time-Series Forecasting Flow:

Past Inputs (x₁, x₂, ..., xₜ)  

RNN Model

Predicted Output (xₜ₊₁)

Optionally: Use sliding window for training

Example: Use past 10 days’ stock prices to predict the 11th


📈 8. Time-Series Challenges:

ChallengeDescription
TrendLong-term increase or decrease
SeasonalityRepeating patterns (e.g. daily, yearly)
NoiseRandom fluctuations
Missing DataGaps in time
Non-StationarityChanging mean/variance over time

RNNs, LSTMs, and GRUs are commonly used to handle these!


📝 Practice Questions:

  1. Sequence data और time-series data में क्या अंतर है?
  2. Time-series को predict करने के लिए RNN क्यों उपयुक्त है?
  3. Time-series data में कौन-कौन सी समस्याएं आती हैं?
  4. Sliding window क्या होता है?
  5. PyTorch में time-series data को कैसे format करते हैं?

🎯 Summary:

ConceptExplanation
Sequence DataOrdered, context-dependent data
Time-SeriesTemporal, time-dependent data
RNNLearns from previous steps
Use CasesText, sensor, finance, environment
ChallengesTrends, seasonality, missing data