Inteligencia Artificial Explicable (XAI) y Algoritmos Basados en Aprendizaje Automático Supervisado para la Predicción de la Rugosidad Superficial de Especímenes Fabricados por Adición de Ácido Poliláctico (PLA)
Autores: Mishra, Akshansh; Jatti, Vijaykumar S.; Sefene, Eyob Messele; Paliwal, Shivangi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Inteligencia Artificial Explicable (XAI) y Algoritmos Basados en Aprendizaje Automático Supervisado para la Predicción de la Rugosidad Superficial de Especímenes Fabricados por Adición de Ácido Poliláctico (PLA)
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Integridad estructural
Componentes de ingeniería
Fabricación aditiva
Rugosidad de la superficie
Algoritmos de aprendizaje automático
Técnicas de IA explicable
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La integridad estructural es un aspecto crucial de los componentes de ingeniería, particularmente en el campo de la fabricación aditiva (AM). La rugosidad de la superficie es un parámetro vital que influye significativamente en la integridad estructural de las piezas fabricadas aditivamente. Este trabajo de investigación se centra en la predicción de la rugosidad de la superficie de especímenes de ácido poliláctico (PLA) fabricados aditivamente utilizando ocho diferentes algoritmos de regresión basados en aprendizaje automático supervisado. Por primera vez, se emplean técnicas de IA explicativa para mejorar la interpretabilidad de los modelos de aprendizaje automático. Los nueve algoritmos utilizados en este estudio son Regresión por Vector de Soporte, Bosque Aleatorio, XGBoost, AdaBoost, CatBoost, Árbol de Decisión, el Regresor Extra Tree, el Modelo de Aumento Explicable (EBM) y el Regresor de Aumento por Gradiente. Este estudio analiza el rendimiento de estos algoritmos para predecir la rugosidad de la superficie de los especímenes de PLA, al tiempo que investiga los impactos de los parámetros de entrada individuales a través de métodos de IA explicativa. Los resultados experimentales indican que el algoritmo XGBoost supera a los otros algoritmos con el mayor valor del coeficiente de determinación de 0.9634. Este valor demuestra que el algoritmo XGBoost proporciona las predicciones más precisas para la rugosidad de la superficie en comparación con otros algoritmos. Este estudio también proporciona un análisis comparativo del rendimiento de todos los algoritmos utilizados en este estudio, junto con información derivada de técnicas de IA explicativa.
Descripción
La integridad estructural es un aspecto crucial de los componentes de ingeniería, particularmente en el campo de la fabricación aditiva (AM). La rugosidad de la superficie es un parámetro vital que influye significativamente en la integridad estructural de las piezas fabricadas aditivamente. Este trabajo de investigación se centra en la predicción de la rugosidad de la superficie de especímenes de ácido poliláctico (PLA) fabricados aditivamente utilizando ocho diferentes algoritmos de regresión basados en aprendizaje automático supervisado. Por primera vez, se emplean técnicas de IA explicativa para mejorar la interpretabilidad de los modelos de aprendizaje automático. Los nueve algoritmos utilizados en este estudio son Regresión por Vector de Soporte, Bosque Aleatorio, XGBoost, AdaBoost, CatBoost, Árbol de Decisión, el Regresor Extra Tree, el Modelo de Aumento Explicable (EBM) y el Regresor de Aumento por Gradiente. Este estudio analiza el rendimiento de estos algoritmos para predecir la rugosidad de la superficie de los especímenes de PLA, al tiempo que investiga los impactos de los parámetros de entrada individuales a través de métodos de IA explicativa. Los resultados experimentales indican que el algoritmo XGBoost supera a los otros algoritmos con el mayor valor del coeficiente de determinación de 0.9634. Este valor demuestra que el algoritmo XGBoost proporciona las predicciones más precisas para la rugosidad de la superficie en comparación con otros algoritmos. Este estudio también proporciona un análisis comparativo del rendimiento de todos los algoritmos utilizados en este estudio, junto con información derivada de técnicas de IA explicativa.