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Enregistrement W4413954878 · doi:10.1093/gji/ggaf348

Complex-valued neural networks for spectral induced polarization applications

2025· article· en· W4413954878 sur OpenAlexafffund
Charles L. Bérubé, Sébastien Gagnon, E Rachel Kenko, Jean-Luc Gagnon, Lahiru M.A. Nagasingha, Reza Ghanati, Frédérique Baron

Notice bibliographique

RevueGeophysical Journal International · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEarth and Planetary Sciences
ThématiqueGeophysical and Geoelectrical Methods
Établissements canadiensUniversité de MontréalMontreal Clinical Research InstitutePolytechnique Montréal
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésArtificial neural networkPolarization (electrochemistry)GeologyComputer scienceArtificial intelligenceChemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

SUMMARY Spectral induced polarization (SIP) aims to characterize geological materials by measuring the dispersion of their complex conductivity in the frequency domain. Despite the complex-valued nature of SIP data, most machine learning models used for its analysis rely on real-valued representations that discard phase information and may limit performance. This study investigates the benefits of complex-valued neural networks (CVNN) for SIP applications by comparing their performance against real-valued neural networks (RVNN) across three tasks: mineral classification, Cole–Cole parameter estimation, and mechanistic modelling of ionic and electric potential perturbations around polarizable minerals. To ensure fair comparisons and emphasize the effect of complex-valued representations, we design CVNN and RVNN models with matched capacity, aspect ratio and training duration. Our numerical experiments show that CVNNs consistently outperform RVNNs in the classification task, achieving lower validation loss and up to 5 per cent higher classification metrics ($p\text{-value}= 2.9\times 10^{-7}$). We test the Cole–Cole inversion networks on laboratory SIP measurements and validate the parameter estimation accuracy using synthetic data. Test results indicate that CVNNs produce curve fits that are $\approx 4\, \%$ more accurate for the imaginary part of resistivity ($p\text{-value}= 3.1\times 10^{-4}$), and validation results show accuracy improvements of up to 2 per cent for chargeability, relaxation time and the Cole–Cole exponent (p-value = $1.7 \times 10^{-7}$). CVNNs also yield more accurate approximations of mechanistic model variables, with error reductions of up to 1 per cent for ionic concentrations ($p\text{-value}= 1.6\times 10^{-4}$). Our experiments suggest that CVNNs provide modest but statistically significant benefits in SIP applications involving laboratory or synthetic data. While RVNNs may eventually reach comparable predictive accuracy if trained longer, we observe that CVNNs converge more rapidly under matched training conditions. This study provides a reproducible framework for benchmarking neural network architectures in SIP and supports the integration of CVNNs into geophysical workflows where phase responses encode physically meaningful information.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Autre devis · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,936
Score d'incertitude au seuil0,504

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,026
Tête enseignante GPT0,298
Écart entre enseignants0,272 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeAutre devis
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
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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