llm4time 0.4.0

Um pacote para previsão de séries temporais usando modelos de linguagem.

LLM4Time

Uma biblioteca para previsão de séries temporais com modelos de linguagem

Get Started • Documentação • Referências • Contato

🧩 Get Started

LLM4Time é uma biblioteca Python para previsão de séries temporais com modelos de linguagem (LLMs). Ela fornece uma arquitetura modular que abrange:

• Pré-processamento e tratamento de dados
• Geração de prompts
• Previsão com LLMs
• Avaliação de métricas
• Visualização interativa

Instalação

pip install llm4time

Rodando a interface Streamlit

Além disso, disponibilizamos uma interface via Streamlit, proporcionando uma interação mais intuitiva e prática com a biblioteca.

Siga os passos abaixo para clonar o repositório, configurar o ambiente e executar a aplicação.

1. Clone o repositório

git clone https://github.com/zairobastos/LLM4Time.git
cd LLM4Time

2. Crie e ative um ambiente virtual (Opcional)

python -m venv .venv
source .venv/bin/activate      # Bash/Zsh
source .venv/bin/activate.fish # Fish Shell

3. Instale as dependências

pip install -e .
pip install -r requirements.txt -r requirements-streamlit.txt

4. Execute a aplicação

Usando python 🐍

python app/main.py

Acesse a aplicação em http://localhost:8501

Ou usando docker 🐋

docker compose up

Pré-processamento e tratamento de dados

1. Carregamento dos dados

from llm4time.core.data import loader
from llm4time.core.evaluate import Statistics

# Carrega os dados CSV, XLSX, JSON ou Parquet
df = loader.load_data("etth2.csv")

# Estatísticas descritivas
stats = Statistics(df['OT'])
print(f"Média: {stats.mean}")
print(f"Mediana: {stats.median}")
print(f"1° Quartil: {stats.first_quartile}")
print(f"3° Quartil: {stats.third_quartile}")
print(f"Desvio padrão: {stats.std}")
print(f"Mínimo: {stats.min}")
print(f"Máximo: {stats.max}")
print(f"Quantidade de dados ausentes: {stats.missing_count}")
print(f"Percentual de dados ausentes: {stats.missing_percentage}")

2. Pré-processamento

from llm4time.core.data import preprocessor

# Padroniza para o formato de série temporal
df = preprocessor.standardize(
  df,
  date_col='date',    # Nome da coluna que contém as datas/timestamps
  value_col='OT',     # Nome da coluna que contém os valores da série temporal
  duplicates='first'  # Como tratar linhas duplicadas: 'first' mantém a primeira ocorrência
)

# Garante que todas as datas/horas estejam presentes.
df = preprocessor.normalize(df, freq='h')

3. Imputação de dados ausentes

from llm4time.core.data import imputation

# Substitui os valores ausentes pela média da coluna 'value'.
df = imputation.mean(df)

4. Divisão dos dados

from llm4time.core.data import preprocessor

# Divide o conjunto de dados em treinamento e validação
train, y_val = preprocessor.split(
  df,
  start_date='2016-06-01 00:00:00', # Início do conjunto de treinamento
  end_date='2016-12-01 00:00:00',   # Fim do conjunto de treinamento
  periods=24                        # Número de períodos para previsão
)

Geração de prompts

5. Gerando prompt zero-shot

from llm4time.core import prompt
from llm4time.core import PromptType, TSFormat, TSType

content = prompt.generate(
    train,       # Conjunto de treino [(date, value), ...]
    periods=24,  # Número de períodos que queremos prever
    prompt_type=PromptType.ZERO_SHOT,  # Tipo de prompt: ZERO_SHOT (sem exemplos)
    ts_format=TSFormat.ARRAY,          # Formato da série temporal
    ts_type=TSType.NUMERIC             # Tipo de codificação dos valores da série
)

Previsão com LLMs

6. Instanciando um modelo OpenAI

from llm4time.core.models import OpenAI

model = OpenAI(
  model='gpt-4o',  # Nome do modelo OpenAI a ser utilizado.
  api_key='...',   # Chave de API para autenticação no serviço OpenAI.
  base_url='..'    # URL base do endpoint OpenAI.
)

7. Gerando uma previsão

# Gera a previsão
response, prompt_tokens, response_tokens, time_sec = model.predict(
    content,          # Prompt previamente gerado
    temperature=0.7,  # Grau de aleatoriedade da resposta
    max_tokens=1000   # Número máximo de tokens na resposta
)

print("Resposta do modelo:", response)
print("Número de tokens do prompt:", prompt_tokens)
print("Número de tokens da resposta:", response_tokens)
print("Tempo de execução (s):", time_sec)

Avaliação de métricas

8. Métricas de erro

from llm4time.core import formatter
from llm4time.core.evaluate.metrics import Metrics

# Converte a string da resposta em uma lista numérica.
y_pred = formatter.parse(
  response,
  ts_format=TSFormat.ARRAY,
  ts_type=TSType.NUMERIC
)

metrics = Metrics(y_val, y_pred)

# Métricas de erro
print(f"sMAPE: {metrics.smape}") # Erro percentual simétrico médio
print(f"MAE: {metrics.mae}")     # Erro absoluto médio
print(f"RMSE: {metrics.rmse}")   # Raiz do erro quadrático médio

Visualização interativa

9. Gráficos comparativos entre valores reais e previstos

from llm4time.visualization import plots

# Gera um gráfico comparativo entre valores reais e previstos.
plots.plot_forecast("Comparação entre valores reais e previstos", y_val, y_pred)

# Gera um gráfico de barras comparando estatísticas descritivas.
plots.plot_forecast_statistics("Comparação estatística", y_val, y_pred)

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🔍 Referências

@article{zairo2025prompt,
  title={Prompt-Driven Time Series Forecasting with Large Language Models},
  author={Zairo Bastos and João David Freitas and José Wellington Franco and Carlos Caminha},
  journal={Proceedings of the 27th International Conference on Enterprise Information Systems - Volume 1: ICEIS},
  year={2025}
}

👥 Equipe

Zairo Bastos Mestrando - UFC 📧 🔗

Wesley Barbosa Graduando - UFC 📧 🔗

Fernanda Scarcela Graduanda - UFC 📧 🔗

Carlos Caminha Professor Orientador - UFC 📧 🔗

José Wellington Franco Professor Orientador - UFC 📧 🔗

📄 Licença

Este projeto está licenciado sob a MIT License.

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