Industrial Cyber-Physical Systems (CPS) are sensitive infrastructure from both safety and economics perspectives, making their reliability critically important. Machine Learning (ML), specifically deep learning, is increasingly integrated in industrial CPS, but the inherent complexity of ML models results in non-transparent operation. Rigorous evaluation is needed to prevent models from exhibiting unexpected behaviour on future, unseen data. Explainable AI (XAI) can be used to uncover model reasoning, allowing a more extensive analysis of behaviour. We apply XAI to to improve predictive performance of ML models intended for industrial CPS. We analyse the effects of components from time-series data decomposition on model predictions using SHAP values. Through this method, we observe evidence on the lack of sufficient contextual information during model training. By increasing the window size of data instances, informed by the XAI findings, we are able to improve model performance.


翻译:工业信息物理系统(CPS)在安全性和经济性层面均属于敏感基础设施,其可靠性至关重要。机器学习(ML),特别是深度学习,正日益融入工业CPS,但ML模型固有的复杂性导致其运行缺乏透明度。为防止模型在未来未见数据上出现意外行为,需要进行严格评估。可解释人工智能(XAI)可用于揭示模型推理过程,从而实现对行为更全面的分析。本研究应用XAI提升面向工业CPS的ML模型预测性能。我们利用SHAP值分析时间序列数据分解的各个分量对模型预测的影响。通过该方法,我们发现了模型训练期间上下文信息不足的证据。根据XAI分析结果扩大数据实例的窗口尺寸后,我们成功提升了模型性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

可解释人工智能的基础
专知会员服务
32+阅读 · 2025年10月26日
《可解释人工智能在人工智能辅助决策中的作用综述》
专知会员服务
61+阅读 · 2024年1月4日
机器学习的可解释性
专知会员服务
69+阅读 · 2020年12月18日
【综述】医疗可解释人工智能综述论文
专知
33+阅读 · 2019年7月18日
【机器学习】机器学习工业领域应用
产业智能官
11+阅读 · 2018年10月23日
【智能制造】新一代智能制造:人工智能与智能制造
产业智能官
17+阅读 · 2018年8月11日
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
49+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
最新内容
最新“指挥控制”领域出版物合集(简介)
专知会员服务
1+阅读 · 50分钟前
面向军事作战需求开发的人工智能(RAIMOND)
专知会员服务
1+阅读 · 56分钟前
软件定义多域战术网络:基础与未来方向(综述)
水下战战术决策中的气象与海洋预报(50页报告)
远程空中优势:新一代超视距导弹的兴起
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
大语言模型溯因推理的统一分类学与综述
专知会员服务
0+阅读 · 今天12:07
美/以-伊战争:停火与后续情景与影响分析
专知会员服务
3+阅读 · 4月11日
相关VIP内容
可解释人工智能的基础
专知会员服务
32+阅读 · 2025年10月26日
《可解释人工智能在人工智能辅助决策中的作用综述》
专知会员服务
61+阅读 · 2024年1月4日
机器学习的可解释性
专知会员服务
69+阅读 · 2020年12月18日
相关基金
国家自然科学基金
21+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
23+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
49+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员