Deep Learning-Enhanced Ocean Acoustic Tomography: A Latent Feature Fusion Framework for Hydrographic Inversion with Source Characteristic Embedding
Notice bibliographique
Résumé
Ocean Acoustic Tomography (OAT) is an important marine remote sensing technique used for inverting large-scale ocean environmental parameters, but traditional methods face challenges in computational complexity and environmental interference. This paper proposes a causal analysis-driven AI FOR SCIENCE method for high-precision and rapid inversion of oceanic hydrological parameters in complex underwater environments. Based on the open-source VTUAD (Vessel Type Underwater Acoustic Data) dataset, the method first utilizes a fine-tuned Paraformer (a fast and accurate parallel transformer) model for precise classification of sound source targets. Then, using structural causal models (SCM) and potential outcome frameworks, causal embedding vectors with physical significance are constructed. Finally, a cross-modal Transformer network is employed to fuse acoustic features, sound source priors, and environmental variables, enabling inversion of temperature and salinity in the Georgia Strait of Canada. Experimental results show that the method achieves accuracies of 97.77% and 95.52% for temperature and salinity inversion tasks, respectively, significantly outperforming traditional methods. Additionally, with GPU acceleration, the inference speed is improved by over sixfold, aimed at enabling real-time Ocean Acoustic Tomography (OAT) on edge computing platforms as smart hardware, thereby validating the method’s practicality. By incorporating causal inference and cross-modal data fusion, this study not only enhances inversion accuracy and model interpretability but also provides new insights for real-time applications of OAT.
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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 | 0,002 |
| 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 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
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 ».