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Quantification de la robustesse : un cadre d'analyse comparative pour la prévision de l'apprentissage profond dans les systèmes cyberphysiques

Created by
  • Haebom

Auteur

Alexander Windmann, Henrik Steude, Daniel Boschmann, Oliver Niggemann

Contour

Cet article présente un cadre d'évaluation de la robustesse des modèles prédictifs basés sur l'apprentissage profond (AP) pour la modélisation prédictive et la gestion de la santé (GPS) utilisant des données chronologiques complexes générées par des systèmes cyberphysiques (SCP) tels que la fabrication et la distribution d'énergie. Les évaluations de robustesse existantes présentent des limites : elles se concentrent sur la vérification formelle ou les interférences contradictoires et ne reflètent pas suffisamment la complexité des environnements SCP réels. Dans cet article, nous proposons une définition pratique de la robustesse basée sur la robustesse distributionnelle et présentons un cadre systématique pour analyser en profondeur la robustesse des modèles prédictifs sur des ensembles de données SCP réels en simulant des perturbations réalistes telles que la dérive des capteurs, le bruit et l'échantillonnage irrégulier. Nous démontrons l'applicabilité et l'efficacité de l'approche proposée par des études empiriques sur diverses architectures d'AP (notamment les modèles récurrents, convolutifs, basés sur l'attention, modulaires et structurés à espace d'état), et présentons des repères de robustesse pour encourager la recherche et la reproductibilité.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Présentation d'un cadre pratique d'évaluation de la robustesse qui prend en compte la complexité des environnements CPS industriels réels
Fournit des scores de robustesse standardisés basés sur la robustesse distributionnelle, facilitant la comparaison et la sélection des modèles
Prise en charge de la conception optimale des modèles grâce à une analyse comparative de la robustesse de diverses architectures DL
Recherches futures et amélioration de la reproductibilité grâce à des références publiées
Limitations:
Des recherches supplémentaires sont nécessaires sur la généralisabilité du cadre proposé.
Une prise en compte complète des différents types et intensités de défaillances dans les environnements industriels réels est nécessaire.
La nécessité de développer des critères d'évaluation de la robustesse spécifiques à des industries spécifiques
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