Data augmentation using conditional generative adversarial network (cGAN): applications for sewer condition classification and testing using different machine learning techniques
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT The increasing availability of condition assessment data highlights the challenge of managing data imbalance in the asset management of aging infrastructure. Aging sewer pipes pose significant threats to health and the environment, underscoring the importance of proactive management practices to enhance asset maintenance and mitigate associated risks. While machine learning (ML) models are widely employed to model the complex deterioration process of sewer pipes, they face performance limitations when trained on imbalanced condition grade data. This paper addresses this issue by proposing a novel approach using conditional generative adversarial network (cGAN) for data augmentation. By generating synthetic data for minority classes, the skewed distribution of the sewer dataset is balanced, facilitating more robust and accurate predictive models. The utility of the proposed method is evaluated by training different ML classifiers, including neural network (NN), decision tree, quadratic discriminant analysis, Naïve Bayes, support vector machine (SVM), and K-nearest neighbor. Quadratic discriminant, Naïve Bayes, NN, and SVM classifiers demonstrated improvement. The cGAN-based data augmentation method also outperformed two other data imbalance handling techniques, random under-sampling, and cost-sensitive NN. Consequently, data generated by cGAN can effectively aid asset management by developing proactive classifiers that accurately predict pipes at a high risk of failure.
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 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 | 0,003 | 0,006 |
| 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 | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 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 ».