Learning from mistakes—Assessing the performance and uncertainty in process‐based models
Notice bibliographique
Résumé
Typical applications of process- or physically-based models aim to gain a better process understanding or provide the basis for a decision-making process. To adequately represent the physical system, models should include all essential processes. However, model errors can still occur. Other than large systematic observation errors, simplified, misrepresented, inadequately parametrised or missing processes are potential sources of errors. This study presents a set of methods and a proposed workflow for analysing errors of process-based models as a basis for relating them to process representations. The evaluated approach consists of three steps: (1) training a machine-learning (ML) error model using the input data of the process-based model and other available variables, (2) estimation of local explanations (i.e., contributions of each variable to an individual prediction) for each predicted model error using SHapley Additive exPlanations (SHAP) in combination with principal component analysis, (3) clustering of SHAP values of all predicted errors to derive groups with similar error generation characteristics. By analysing these groups of different error-variable association, hypotheses on error generation and corresponding processes can be formulated. That can ultimately lead to improvements in process understanding and prediction. The approach is applied to a process-based stream water temperature model HFLUX in a case study for modelling an alpine stream in the Canadian Rocky Mountains. By using available meteorological and hydrological variables as inputs, the applied ML model is able to predict model residuals. Clustering of SHAP values results in three distinct error groups that are mainly related to shading and vegetation-emitted long wave radiation. Model errors are rarely random and often contain valuable information. Assessing model error associations is ultimately a way of enhancing trust in implemented processes and of providing information on potential areas of improvement to the model.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 tête enseignante, 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 ».