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Una Encuesta sobre la Cuantificación de la Incertidumbre en el Aprendizaje Automático para la Predicción del Clima Espacial

Autores: Siddique, Talha; Mahmud, Md Shaad; Keesee, Amy M.; Ngwira, Chigomezyo M.; Connor, Hyunju

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Una Encuesta sobre la Cuantificación de la Incertidumbre en el Aprendizaje Automático para la Predicción del Clima Espacial


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Ciencias de la Tierra y Geología

Palabras clave

Disponibilidad
Datos
Tecnologías computacionales
Aprendizaje automático
Incertidumbre
Modelos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 16

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Con la disponibilidad de datos y tecnologías computacionales en el mundo moderno, el aprendizaje automático (ML) ha surgido como una metodología preferida para el análisis de datos y la predicción. Aunque el ML tiene un gran potencial, los resultados de tales modelos no son completamente fiables debido a los desafíos introducidos por la incertidumbre. Un modelo de ML genera una solución óptima basada en sus datos de entrenamiento. Sin embargo, si la incertidumbre en los datos y los parámetros del modelo no se consideran, tales soluciones óptimas tienen un alto riesgo de fracaso en la implementación en el mundo real. Este artículo examina los diferentes enfoques utilizados en el ML para cuantificar la incertidumbre. El artículo también muestra las implicaciones de cuantificar la incertidumbre al usar ML mediante la realización de dos estudios de caso con un enfoque en la física espacial. El primer estudio de caso consiste en la clasificación de imágenes aurorales en etiquetas predefinidas. En el segundo estudio de caso, se predijo el componente horizontal del campo magnético perturbado medido en la superficie de la Tierra para el estudio de las Corrientes Inducidas Geomagnéticamente (GICs) entrenando el modelo con datos de series temporales. En ambos casos, se entrenó una Red Neuronal Bayesiana (BNN) para generar predicciones, junto con incertidumbres epistémicas y aleatorias. Finalmente, se sopesan los pros y los contras de los modelos de Regresión de Procesos Gaussianos (GPR) y el Aprendizaje Profundo Bayesiano (DL). El artículo también proporciona recomendaciones para los modelos que necesitan exploración, centrándose en la predicción del clima espacial.

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