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A Lightweight Gradient-based Causal Discovery Framework with Applications to Complex Industrial Processes

Created by
  • Haebom

作者

Meiliang Liu, Huiwen Dong, Xiaoxiao Yang, Yunfang Xu, Zijin Li, Zhengye Si, Xinyue Yang, Zhiwen Zhao

概要

ディープラーニング技術の発展により、さまざまなニューラルネットワークベースのGranger因果モデルが提案されていますが、ほとんどの既存モデルは、各時系列ごとに別々のモデルを構築する必要があり、高い計算コストをもたらし、複雑な相互作用を捉えることに限界がありました。これらの問題を解決するために、この論文は単一の時系列予測モデルを使用し、モデルの入力と出力の間の勾配に$ L_{1} $の正規化を適用することによってGranger因子を推論するGradient Regularization-based Neural Granger Causality(GRNGC)を提案します。 GRNGCは特定の時系列予測モデルに依存せず、KAN、MLP、LSTMなど多様なアーキテクチャで実装可能で、DREAM、Lorenz-96、fMRI BOLD、CausalTimeデータセットで従来モデルより優れた性能を示し、実際のDNA、Yeast、HeLa、膀胱尿路上皮癌腫データセットでも有効性を証明。

Takeaways、Limitations

Takeaways:
単一モデルアーキテクチャによる計算コストの削減
複雑な相互作用捕捉能力の向上
さまざまなアーキテクチャ(KAN、MLP、LSTMなど)との柔軟な互換性
さまざまなシミュレーションと実際のデータセットにおける従来のモデルと比較して優れたパフォーマンス
Limitations:
論文に具体的なLimitationsが記載されていない(追加研究が必要)
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