論文の概要: How to Train Your Flare Prediction Model: Revisiting Robust Sampling of
Rare Events
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.07542v1
- Date: Fri, 12 Mar 2021 21:37:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-03-18 10:45:34.522540
- Title: How to Train Your Flare Prediction Model: Revisiting Robust Sampling of
Rare Events
- Title(参考訳): フレア予測モデルのトレーニング方法:レアイベントのロバストサンプリングを再検討
- Authors: Azim Ahmadzadeh, Berkay Aydin, Manolis K. Georgoulis, Dustin J.
Kempton, Sushant S. Mahajan, and Rafal A. Angryk
- Abstract要約: 本稿では,メタデータの特徴時系列による太陽フレア予測のケーススタディとして,顕著なクラス不均衡と時間的コヒーレントな問題として扱う。
時系列予測における連続性の要求によって引き起こされる時間的コヒーレンスの概念を概観し、この効果の適切な理解の欠如がモデルの性能を飛躍的に向上させることを示した。
これらの課題に対する主要な改善策を再考し、これらの改善がパフォーマンスに与える影響を正確に示すいくつかの実験を示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.9851812512860351
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a case study of solar flare forecasting by means of metadata
feature time series, by treating it as a prominent class-imbalance and
temporally coherent problem. Taking full advantage of pre-flare time series in
solar active regions is made possible via the Space Weather Analytics for Solar
Flares (SWAN-SF) benchmark dataset; a partitioned collection of multivariate
time series of active region properties comprising 4075 regions and spanning
over 9 years of the Solar Dynamics Observatory (SDO) period of operations. We
showcase the general concept of temporal coherence triggered by the demand of
continuity in time series forecasting and show that lack of proper
understanding of this effect may spuriously enhance models' performance. We
further address another well-known challenge in rare event prediction, namely,
the class-imbalance issue. The SWAN-SF is an appropriate dataset for this, with
a 60:1 imbalance ratio for GOES M- and X-class flares and a 800:1 for X-class
flares against flare-quiet instances. We revisit the main remedies for these
challenges and present several experiments to illustrate the exact impact that
each of these remedies may have on performance. Moreover, we acknowledge that
some basic data manipulation tasks such as data normalization and cross
validation may also impact the performance -- we discuss these problems as
well. In this framework we also review the primary advantages and disadvantages
of using true skill statistic and Heidke skill score, as two widely used
performance verification metrics for the flare forecasting task. In conclusion,
we show and advocate for the benefits of time series vs. point-in-time
forecasting, provided that the above challenges are measurably and
quantitatively addressed.
- Abstract(参考訳): 本稿では,メタデータの特徴時系列による太陽フレア予測のケーススタディとして,顕著なクラス不均衡と時間的コヒーレントな問題として扱う。
太陽活動領域のプレフレア時系列をフルに活用することは、SDO (Space Weather Analytics for Solar Flares) ベンチマークデータセットによって可能であり、4075領域から9年間にわたる太陽ダイナミクス観測所 (Solar Dynamics Observatory) の運用期間の多変量時系列の分割されたコレクションである。
時系列予測における連続性の要求によって引き起こされる時間的コヒーレンスの概念を概観し、この効果の適切な理解の欠如がモデルの性能を飛躍的に向上させることを示した。
さらに,希少事象予測における新たな課題であるクラス不均衡問題にも対処する。
SWAN-SFは、GOES M級とX級のフレアに対する60:1の不均衡比と、フレアキートインスタンスに対するX級フレアに対する800:1である。
これらの課題に対する主要な改善策を再考し、これらの改善がパフォーマンスに与える影響を正確に示すいくつかの実験を示す。
さらに、データ正規化やクロスバリデーションといった基本的なデータ操作タスクがパフォーマンスにも影響を与える可能性があることを認めます。
このフレームワークでは、フレア予測タスクで広く使われている2つのパフォーマンス検証指標として、true skill statisticとheidke skill scoreを使用する主な利点と欠点をレビューする。
結論として,上記の課題が測定可能かつ定量的に解決されることを前提として,時系列とポイントインタイム予測の利点を提示し,提唱する。
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