MétaCan
Menu
← Retour à la cohorte
Enregistrement W4392595128 · doi:10.5194/egusphere-egu24-4238

Letting neural networks talk: exploring two probabilistic neural network models for input variable selection

2024· preprint· en· W4392595128 sur OpenAlexaff
John Quilty, Mohammad Sina Jahangir

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueNeural Networks and Applications
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésArtificial neural networkSelection (genetic algorithm)Computer scienceVariable (mathematics)Probabilistic logicProbabilistic neural networkArtificial intelligenceFeature selectionMachine learningTime delay neural networkMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Input variable selection (IVS) is an integral part of building data-driven models for hydrological applications. Carefully chosen input variables enable data-driven models to discern relevant patterns and relationships within data, improving their predictive accuracy. Moreover, the optimal choice of input variables can enhance the computational efficiency of data-driven models, reduce overfitting, and contribute to a more interpretable and parsimonious model. Meanwhile, including irrelevant and/or redundant input variables can introduce noise to the model and hinder its generalization ability.Three probabilistic IVS methods, namely Edgeworth approximation-based conditional mutual information (EA), double-layer extreme learning machine (DLELM), and gradient mapping (GM), were used for IVS and then coupled with a long short-term memory (LSTM)-based probabilistic deep learning model for daily streamflow prediction. While the EA method is an effective IVS method, DLELM and GM are examples of probabilistic neural network-based IVS methods that have not yet been explored for hydrological prediction. DLELM selects input variables through sparse Bayesian learning, pruning both input and output layer weights of a committee of neural networks. GM is based on saliency mapping, an explainable AI technique commonly used in computer vision that can be coupled with probabilistic neural networks. Both DLELM and GM involve randomization during parameter initialization and/or training thereby introducing stochasticity into the IVS procedure, which has been shown to improve the predictive performance of data-driven models.The IVS methods were coupled with a LSTM-based probabilistic deep learning model and applied to a streamflow prediction case study using 420 basins spread across the continental United States. The dataset includes 37 candidate input variables derived from the daily-averaged ERA-5 reanalysis data.Comparing the most frequently selected input variables by EA, DLELM, and GM across the 420 basins revealed that all three models select a similar number of input variables. For example, the top 15 input variables selected by all methods included nine variables that were similar.The input variables selected by EA, DLELM, and GM were then used in the LSTM-based probabilistic deep learning models for streamflow prediction across the 420 basins. The probabilistic deep learning models were developed and optimized using the top 10 variables selected by each IVS method. The results were compared to a benchmark scenario that used all 37 ERA-5 variables in the prediction model. Overall, the findings show that the GM method results in higher prediction accuracy (Kling-Gupta efficiency; KGE) compared to the other two IVS methods. A median KGE of 0.63 was obtained for GM, whereas for the EA, DLELM, and all input variables’ scenario, KGE scores of 0.61, 0.60, and 0.62 were obtained, respectively.DLELM and GM are two AI-based techniques that introduce elements of interpretability and stochasticity to the IVS process. The results of the current study are expected to contribute to the evolving landscape of data-driven hydrological modeling by introducing hitherto unexplored neural network-based IVS to pursue more parsimonious, efficient, and interpretable probabilistic deep learning models.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,012
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,012
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0020,005
Science ouverte0,0030,002
Intégrité de la recherche0,0020,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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.

Tête enseignante Opus0,061
Tête enseignante GPT0,275
Écart entre enseignants0,214 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même sujetNeural Networks and Applications→Travaux en français237 207→