Accurate spatial prediction and rigorous uncertainty quantification are central to modern spatial epidemiology and environmental risk analysis. We introduce a statistically principled hybrid modelling framework that integrates the nonlinear, attention-based representation learning capabilities of a dynamic Graph Attention Network (GATv2) with a latent Gaussian spatial process from model-based geostatistics (MBG). This framework jointly captures relational dependence encoded in graph structures and continuous spatial dependence governed by physical proximity. We evaluate the proposed model via a controlled simulation study and an applied analysis of malaria prevalence data, comparing its predictive accuracy, calibration, and uncertainty quantification against classical geostatistical models and standalone GATv2 architectures. Our analyses show that GATv2 captures complex nonlinear interactions but fails to account for residual spatial autocorrelation, resulting in miscalibrated predictive distributions. Conversely, geostatistical models provide coherent uncertainty quantification through structured covariance functions yet are constrained by linear predictor assumptions and by their reliance on Euclidean distance to encode spatial structure. By integrating attention mechanisms and nonlinear features with an explicit probabilistic spatial random field, the hybrid model captured the relational dependence, consistently improved predictive accuracy, and provided more realistic uncertainty quantification in both simulation and applied settings. Overall, the findings demonstrate that the hybrid model constitutes a statistically coherent and empirically robust framework for modelling complex spatial and spatio-temporal processes in settings where both distance-based and structure-based dependencies operate.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
SIGIR2022|基于注意力超图网络的交互协同聚类
专知会员服务
25+阅读 · 2022年5月14日
WWW2022 | 迷途知返:分布迁移下的图神经网络自训练方法
专知会员服务
17+阅读 · 2022年2月19日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
Relation Networks for Object Detection 论文笔记
统计学习与视觉计算组
16+阅读 · 2018年4月18日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
3+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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
26+阅读 · 2018年2月27日
VIP会员
最新内容
《美空军2026条令文件:对海压制作战》
专知会员服务
16+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
5+阅读 · 11月8日
《Agent Mosaic:识别智能体LLM系统中的机密泄露》
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
7+阅读 · 11月6日
美国中期选举之后:帕兰提尔面临不确定性?
专知会员服务
4+阅读 · 11月6日
相关VIP内容
SIGIR2022|基于注意力超图网络的交互协同聚类
专知会员服务
25+阅读 · 2022年5月14日
WWW2022 | 迷途知返:分布迁移下的图神经网络自训练方法
专知会员服务
17+阅读 · 2022年2月19日
相关基金
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
3+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
0+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员