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Enregistrement W7080058039

Crime Modeling Using An Integrated CNN–LSTM Architecture with Embedded Self-Excitation

2025· article· en· W7080058039 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevueScholars Commons (Wilfrid Laurier University) · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueGeochemistry and Geologic Mapping
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésHuman dynamicsStatistical modelPoint (geometry)Crime analysisTime seriesVariation (astronomy)Service (business)Dynamics (music)Statistical analysis
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

It is often assumed that natural phenomena occur randomly over time. However, careful analysis reveals that these events typically form some series or sequences and exhibit distinctive temporal patterns. These patterns are not exclusive to nature. They also appear in human activities, often studied under the concept of bursty human dynamics. The statistical methods analyzing bursty human dynamics not only capture overall trends or seasonality but also explore how past events influence future ones. It makes the analysis more realistic and the results more closely aligned with reality. Bursty human dynamics can be studied at two levels: the individual level and the societal level. This research focuses on individual- level activities, with a particular emphasis on crime analysis. The Major Crime Indicator (MCI) dataset is used for crime analysis. It is an open data provided by the Toronto Police Service via its Public Safety Data Portal. The dataset includes crime records from January 2001 to June 2024, comprising 396,735 observations across 25 variables. It documents five major crime types that occurred in the Greater Toronto Area: Assault, Break and Enter, Auto Theft, Robbery, and Theft Over. The relationship between past and future events can take various forms, which may be additive, multiplicative, linear, or non-linear. To capture these relation- ships, numerous methods have been developed and successfully applied across var- ious fields. These different methods can be categorized into traditional statistical approaches, machine learning, and deep learning models. However, most of the methods are unable to capture dependencies among the events. Usually, classic self-exciting point processes are used to develop more realistic models considering exogenous and endogenous factors. However, these types of models exhibit several drawbacks, such as the ignorance of non-linear dependencies, the inhibition effect among events and the parametric forms. Machine learning models are least reliable for temporal data because they do not consider temporal properties and hence fail to capture any patterns. Although deep learning models can capture non-linear or multiplicative factors, they are unable to model self-excitation among events and cannot capture inhibition effects. Hence, to overcome these limitations, in this research, a more sophisticated approach is explored by embedding a non-linear self-excitation effect in deep learn- ing models. The proposed Convolutional Neural LSTM Hawkes Model takes advantage of two powerful deep learning structures, a Convolutional Neural Network (CNN) and Long-Short-Term Memory (LSTM), as well as classic Hawkes processes. To include the endogenous factor in the model, it expands the standard LSTM architecture. The basic Convolutional Neural Network helps extract important in- formation and patterns from the data. The feed-forward neural network is replaced by a modified version of LSTM. Triggering effects are modeled in LSTM by embed- ding a self-excitation gate. The proposed architecture is different from the typical LSTM model. The model has two forget gates and two input gates. These gates are used to evaluate the baseline and excitation terms by determining two different cell states. The additional excitation gate is used to calculate the decay rate for the excitation effect on which the updated hidden state at each step will depend. The expanded range of triggering effects over R can be achieved by using tanh activation function. This research aims to predict future crime occurrence more accurately and cap- ture complex patterns. This work adds to the field of crime forecasting by introduc- ing a powerful deep learning approach that benefits from both statistical insights and the adaptability of neural networks.

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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
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: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,020
Score d'incertitude au seuil0,041

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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 Opus0,016
Tête enseignante GPT0,221
Écart entre enseignants0,205 · 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
GenreMéthodes

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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