Conflict forecasting with event data and spatio-temporal graph convolutional networks

Abstract

This paper explores three different model components to improve predictive performance over the ViEWS benchmark: a class of neural networks that account for spatial and temporal dependencies; the use of CAMEO-coded event data; and the continuous rank probability score (CRPS), which is a proper scoring metric. We forecast changes in state based violence across Africa at the grid-month level. The results show that spatio-temporal graph convolutional neural network models offer consistent improvements over the benchmark. The CAMEO-coded event data sometimes improve performance, but sometimes decrease performance. Finally, the choice of performance metric, whether it be the mean squared error or a proper metric such as the CRPS, has an impact on model selection. Each of these components–algorithms, measures, and metrics–can improve our forecasts and understanding of violence. En este artículo se exploran tres componentes diferentes del modelo para mejorar el rendimiento predictivo con respecto a la referencia ViEWS: una clase de redes neuronales que tienen en cuenta las dependencias espaciales y temporales, el uso de datos de eventos codificados por CAMEO, y la puntuación de probabilidad de rango continuo (CRPS), que es una métrica de puntuación adecuada. Predecimos los cambios en la violencia estatal en toda África a nivel mensual. Los resultados muestran que los modelos de redes neuronales convolucionales de gráficos espacio-temporales ofrecen mejoras consistentes sobre el punto de referencia. Los datos de eventos codificados por CAMEO a veces mejoran el rendimiento, pero otras veces lo empeoran. Por último, la elección de la métrica de rendimiento, ya sea el error cuadrático medio o una métrica propia como la CRPS, influye en la selección del modelo. Cada uno de estos componentes (algoritmos, medidas y métricas) puede mejorar nuestras previsiones y nuestra comprensión de la violencia. Cet article explore trois composantes de modèles différentes pour améliorer les performances prédictives par rapport à la référence de ViEWS (Violence early-warning system, système d’alerte précoce sur la violence) : une classe de réseaux de neurones qui prennent en compte les dépendances spatiales et temporelles ; l’utilisation de données d’événements codées par CAMEO (Conflict and Mediation Events Observations, Observation des événements de médiation et de conflit) ; et le CRPS (Continuous Rank Probability Score, Score de probabilité de catégories ordonnées de variables continues), qui est une métrique de score propre. Nous effectuons des prédictions des évolutions de la violence étatique en Afrique au niveau grille/mois. Les résultats montrent que les modèles à réseaux convolutifs de neurones graphiques spatiotemporels offrent des améliorations constantes par rapport à la référence. Les données d’événements codées par CAMEO améliorent parfois les performances mais peuvent aussi parfois les réduire. Enfin, le choix de la métrique de performances, qu’il s’agisse de l’erreur quadratique moyenne ou d’une métrique de score propre telle que le CRPS, a un impact sur la sélection du modèle. Chacune de ces composantes - algorithmes, mesures et métriques - peut améliorer nos prévisions et notre compréhension de la violence.