Deep learning, explained: Fundamentals, explainability, and bridgeability to process-based modelling
Notice bibliographique
Résumé
Recent breakthroughs in artificial intelligence (AI), and particularly in deep learning (DL), have created tremendous excitement and opportunities in the earth and environmental sciences communities. To leverage these new ‘data-driven’ technologies, however, one needs to understand the fundamental concepts that give rise to DL and how they differ from ‘process-based’, mechanistic modelling. This paper revisits those fundamentals and addresses 10 questions that might be posed by earth and environmental scientists, and with the aid of a real-world modelling experiment, it explains some critical, but often ignored, issues DL may face in practice. The overarching objective is to contribute to a future of AI-assisted earth and environmental sciences where AI models can (1) embrace the typically ignored knowledge base available, (2) function credibly in ‘true’ out-of-sample prediction, and (3) handle non-stationarity in earth and environmental systems. Comparing and contrasting earth and environmental problems with prominent AI applications, such as playing chess and trading in stock markets, provides critical insights for better directing future research in this field.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,011 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,004 |
| Communication savante | 0,003 | 0,006 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».