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Enregistrement W7006626904

Variational Autoencoders for Heterogeneous Data Integration: Applications in Remote Sensing, Fusion, and Anomaly Detection

2025· dissertation· en· W7006626904 sur OpenAlexfundno aff

Notice bibliographique

RevueMacSphere (McMaster University) · 2025
Typedissertation
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueRemote-Sensing Image Classification
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesMcMaster University
Mots-clésFilter (signal processing)Frame (networking)Key (lock)Identification (biology)Tubulopathy
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

This sandwich thesis comprises a comprehensive survey of Cognitive IoT and remote sensing systems, followed by three technical contributions that advance the state-of-the-art in data compression, multi-modal fusion, and anomaly detection. The increasing integration of the Internet of Things (IoT) and remote sensing systems has created an unprecedented need for efficient data processing, transmission, and integration. These systems often rely on heterogeneous data (spanning modalities such as numerical measurements, textual information, and imagery) each with unique characteristics and structures. While effective at reducing data size, traditional data compression and processing techniques often fail to retain the contextual and relational information required for downstream analytical tasks. This limitation is particularly acute in resource-constrained environments, where computational power, bandwidth, and energy are restricted. This thesis explores Variational Autoencoders (VAEs) as a unifying framework to address these challenges. VAEs provide a mechanism for encoding complex, multi-modal data into low-dimensional latent representations that are simultaneously compact, efficient to transmit, and inherently structured for interpretability. The overarching goal of this research is to establish a methodology for representing information such that heterogeneous data can be processed, compressed, and fused seamlessly. The research is organized around three key objectives: (1) developing and fine-tuning VAE architectures that generate compressed latent spaces optimized for direct classification and reconstruction, minimizing the reliance on reconstructive processing while preserving interpretability, (2) investigating the capacity of VAEs for multi-modal data fusion by combining disparate data types, such as Synthetic Aperture Radar (SAR) and optical imagery, into a unified latent representation, and (3) evaluating the potential of VAE-derived latent spaces for anomaly detection, particularly in applications where identifying critical events or failures is essential. These results collectively underscore the potential of VAEs not only as tools for compression but also as versatile foundations for diverse analytical and predictive tasks across varied datasets. In the broader context of remote sensing and IoT, these methods align well with the overarching theme of the thesis to increase system efficiency through multi-level intelligence and distributed computing. By leveraging compressive sensing and latent representations, these approaches facilitate reduced data transmission and enhanced computational efficiency, supporting the development of scalable architectures for data-rich applications in IoT and remote sensing environments. The results also demonstrate that compressive VAEs generate rich latent spaces, enabling their dual use for direct downstream tasks and reconstruction as well as for data fusion and anomaly detection. This implies that deploying VAEs for compression on edge devices could fundamentally transform data transmission workflows. Rather than transmitting raw data, edge devices could send compressed, machine-learning-interpretable representations, reducing bandwidth requirements while preserving essential information for analysis and data fusion. This approach not only enhances efficiency but also lays the groundwork for intelligent, resource-aware systems capable of performing complex, real-time tasks through distributed and interpretive data handling. This thesis highlights the transformative potential of VAEs for addressing the critical challenges associated with processing and fusing heterogeneous data. By leveraging their inherent flexibility and capacity for structured representation, VAEs provide a scalable, interpretable, and resource-efficient approach for data-intensive applications in IoT. cognitive IoT (CIoT) and remote sensing. The findings lay a foundation for future research into compressive neural networks and their broader applications in intelligent systems.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
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 enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,018
Tête enseignante GPT0,222
Écart entre enseignants0,204 · 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
Publié2025
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