論文の概要: A Causally Informed Pretraining Approach for Multimodal Foundation Models: Applications in Remote Sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.19660v3
• Date: Tue, 18 Feb 2025 03:39:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-19 14:04:02.274000
• Title: A Causally Informed Pretraining Approach for Multimodal Foundation Models: Applications in Remote Sensing
• Title（参考訳）: マルチモーダル基礎モデルの因果的インフォームド事前学習手法:リモートセンシングへの応用
• Authors: Praveen Ravirathinam, Ankush Khandelwal, Rahul Ghosh, Vipin Kumar,
• Abstract要約: 大規模データを用いた基礎モデルの事前学習のための強力なパラダイムとして,自己教師型学習が登場している。 条件生成タスクとして予測をモデル化する新しい事前学習タスクであるCausally Informed Variable-Step Forecasting (CI-VSF)を提案する。 このような事前学習は,予測と予測の両方に微調整を施すと,性能が向上することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.824262496666893
• License:
• Abstract: Self-supervised learning has emerged as a powerful paradigm for pretraining foundation models using large-scale data. Existing pretraining approaches predominantly rely on masked reconstruction or next-token prediction strategies, demonstrating strong performance across various downstream tasks, including geoscience applications. However, these approaches do not fully capture the causal interplay between different geospatial and environmental variables. To address this limitation, we propose Causally Informed Variable-Step Forecasting (CI-VSF), a novel pretraining task that models forecasting as a conditional generation task, where driver variables (e.g., weather) inform the prediction of response variables (e.g., satellite imagery). We demonstrate that pretraining in such a fashion leads to enhanced performance when finetuned on both prediction (e.g., crop mapping, missing image prediction, soil moisture estimation) and forecasting (e.g., future image forecasting, soil moisture forecasting) downstream tasks when compared to other pretraining approaches. While we use remote sensing as our main application to demonstrate the efficacy of our proposed pretraining strategy over existing paradigms, it is applicable to any domain that involves known causal relationships amongst a set of variables.
• Abstract（参考訳）: 大規模データを用いた基礎モデルの事前学習のための強力なパラダイムとして,自己教師型学習が登場している。 既存の事前訓練アプローチは、主にマスクされた再構築や次世代の予測戦略に依存しており、地球科学の応用を含む下流の様々なタスクに強いパフォーマンスを示す。 しかし、これらのアプローチは、異なる地理空間変数と環境変数の間の因果関係を完全には捉えていない。 この制限に対処するために、条件生成タスクとして予測をモデル化する新しい事前訓練タスクであるCausally Informed Variable-Step Forecasting (CI-VSF)を提案する。 このような方法での事前訓練は、他の事前訓練手法と比較して、予測(例えば、作物マッピング、画像予測の欠如、土壌水分推定)と予測(例えば、将来の画像予測、土壌水分予測)の両方を微調整した場合、性能が向上することを示した。 我々は、既存のパラダイムに対する事前学習戦略の有効性を示すために、リモートセンシングをメインのアプリケーションとして使用していますが、変数の集合間の既知の因果関係を含むあらゆる領域に適用できます。

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