Interpretability of deep convolutional neural networks on rolling bearing fault diagnosis

可解释性 深度学习 人工智能 计算机科学 卷积神经网络 判别式 断层(地质) 人工神经网络 机器学习 黑匣子 可靠性(半导体) 信号(编程语言) 模式识别(心理学) 地质学 功率(物理) 地震学 物理 程序设计语言 量子力学
作者
Huixin Yang,Xiang Li,Wei Zhang
出处
期刊:Measurement Science and Technology [IOP Publishing]
卷期号:33 (5): 055005-055005 被引量:37
标识
DOI:10.1088/1361-6501/ac41a5
摘要

Abstract Despite the rapid development of deep learning-based intelligent fault diagnosis methods on rotating machinery, the data-driven approach generally remains a ‘black box’ to researchers, and its internal mechanism has not been sufficiently understood. The weak interpretability significantly impedes further development and application of the effective deep neural network-based methods. This paper contributes to understanding the mechanical signal processing of deep learning on the fault diagnosis problems. The diagnostic knowledge learned by the deep neural network is visualized using the neuron activation maximization and the saliency map methods. The discriminative features of different machine health conditions are intuitively observed. The relationship between the data-driven methods and the well-established conventional fault diagnosis knowledge is confirmed by the experimental investigations on two datasets. The results of this study can benefit researchers on understanding the complex neural networks, and increase the reliability of the data-driven fault diagnosis model in real engineering cases.
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