Explainable deep learning in plant phenotyping
Notice bibliographique
Résumé
The increasing human population and variable weather conditions, due to climate change, pose a threat to the world's food security. To improve global food security, we need to provide breeders with tools to develop crop cultivars that are more resilient to extreme weather conditions and provide growers with tools to more effectively manage biotic and abiotic stresses in their crops. Plant phenotyping, the measurement of a plant's structural and functional characteristics, has the potential to inform, improve and accelerate both breeders' selections and growers' management decisions. To improve the speed, reliability and scale of plant phenotyping procedures, many researchers have adopted deep learning methods to estimate phenotypic information from images of plants and crops. Despite the successful results of these image-based phenotyping studies, the representations learned by deep learning models remain difficult to interpret, understand, and explain. For this reason, deep learning models are still considered to be black boxes. Explainable AI (XAI) is a promising approach for opening the deep learning model's black box and providing plant scientists with image-based phenotypic information that is interpretable and trustworthy. Although various fields of study have adopted XAI to advance their understanding of deep learning models, it has yet to be well-studied in the context of plant phenotyping research. In this review article, we reviewed existing XAI studies in plant shoot phenotyping, as well as related domains, to help plant researchers understand the benefits of XAI and make it easier for them to integrate XAI into their future studies. An elucidation of the representations within a deep learning model can help researchers explain the model's decisions, relate the features detected by the model to the underlying plant physiology, and enhance the trustworthiness of image-based phenotypic information used in food production systems.
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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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».