論文の概要: Smart Sensor Placement: A Correlation-Aware Attribution Framework (CAAF) for Real-world Data Modeling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.22517v1
- Date: Sun, 26 Oct 2025 03:50:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-28 15:28:15.229338
- Title: Smart Sensor Placement: A Correlation-Aware Attribution Framework (CAAF) for Real-world Data Modeling
- Title(参考訳): Smart Sensor Placement: リアルタイムデータモデリングのための相関認識属性フレームワーク(CAAF)
- Authors: Sze Chai Leung, Di Zhou, H. Jane Bae,
- Abstract要約: 最適センサー配置(OSP)は、実世界のシステムにおいて、効率的で正確な監視、制御、推論に重要である。
興味の量を予測するためのOSPを識別するための,機械学習に基づく特徴属性フレームワークを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 11.354527723215568
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Optimal sensor placement (OSP) is critical for efficient, accurate monitoring, control, and inference in complex real-world systems. We propose a machine-learning-based feature attribution framework to identify OSP for the prediction of quantities of interest. Feature attribution quantifies input contributions to a model's output; however, it struggles with highly correlated input data often encountered in real-world applications. To address this, we propose a Correlation-Aware Attribution Framework (CAAF), which introduces a clustering step before performing feature attribution to reduce redundancy and enhance generalizability. We first illustrate the core principles of the proposed framework through a series of validation cases, then demonstrate its effectiveness in real-world dynamical systems, such as structural health monitoring, airfoil lift prediction, and wall-normal velocity estimation for turbulent channel flow. The results show that the CAAF outperforms alternative approaches that typically struggle due to the presence of nonlinear dynamics, chaotic behavior, and multi-scale interactions, and enables the effective application of feature attribution for identifying OSP in real-world environments.
- Abstract(参考訳): センサ配置(OSP)は、複雑な実世界のシステムにおいて、効率的で正確な監視、制御、推論のために重要である。
興味の量を予測するためのOSPを識別するための,機械学習に基づく特徴属性フレームワークを提案する。
特徴属性(Feature Attribution)は、モデルの出力に対する入力コントリビューションを定量化するが、実世界のアプリケーションでしばしば発生する非常に相関性の高い入力データと競合する。
これを解決するために,機能属性を実行する前にクラスタリングステップを導入し,冗長性を低減し,一般化性を高める相関意識属性フレームワーク(CAAF)を提案する。
筆者らはまず, 一連の検証事例を通じて提案手法の中核となる原理を解説し, 構造的健康モニタリング, 翼上げ予測, 乱流流路流の壁面速度推定などの実世界の力学系において有効性を示す。
その結果、CAAFは非線形力学、カオス的挙動、およびマルチスケール相互作用の存在により、通常苦労する代替手法よりも優れており、実環境におけるOSPの同定に機能属性を効果的に適用できることを示した。
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