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Apprentissage du comté à partir des pixels : prédiction du rendement du maïs avec apprentissage multi-instances pondéré par l'attention

Created by
  • Haebom

Auteur

Xiaoyu Wang, Yuchi Ma, Qunying Huang, Zhengwei Yang, Zhou Zhang

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Cet article propose une nouvelle approche qui exploite l'analyse au niveau du pixel et l'apprentissage multi-instances pour surmonter les limites des méthodes d'agrégation spatiale existantes au niveau du comté afin de prédire les rendements du maïs aux États-Unis. Plus précisément, nous appliquons un mécanisme d'attention pour attribuer automatiquement des pondérations spécifiques aux pixels afin d'atténuer les effets du bruit, résolvant ainsi le problème des pixels mixtes causés par les incohérences de résolution entre les images satellite et les masques de culture. Les résultats expérimentaux démontrent que notre approche surpasse quatre modèles d'apprentissage automatique existants basés sur cinq années de données de la Corn Belt américaine, atteignant un coefficient de détermination (R²) de 0,84 et une erreur quadratique moyenne (RMSE) de 0,83 en 2022. Nous démontrons les avantages de notre approche tant d'un point de vue spatial que temporel, et nous vérifions sa capacité à éliminer le bruit et à capturer des informations caractéristiques importantes en analysant la relation entre les pixels mixtes et le mécanisme d'attention.

Takeaways, Limitations_

Takeaways:
L’analyse au niveau des pixels et l’apprentissage multi-instances offrent la possibilité d’une prédiction du rendement du maïs plus précise que l’analyse traditionnelle au niveau du comté.
Résolution de problèmes de pixels mixtes et amélioration de la précision des prédictions en tirant parti des mécanismes d'attention.
A obtenu d'excellentes performances prédictives (R² = 0,84, RMSE = 0,83) dans les régions de culture du maïs aux États-Unis en 2022.
Validation de l'efficacité de l'approche d'un point de vue spatial et temporel.
Limitations:
ÉTant donné que cette étude a utilisé des données limitées à la région de culture du maïs aux États-Unis, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer la généralisabilité à d’autres cultures ou régions.
Les performances de prédiction peuvent être affectées par la résolution et la qualité des données de l’imagerie satellite utilisée.
Il est nécessaire de développer des modèles plus sophistiqués qui prennent en compte divers facteurs environnementaux (conditions météorologiques, conditions du sol, etc.).
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