Spatial-temporal representation learning is ubiquitous in various real-world applications, including visual comprehension, video understanding, multi-modal analysis, human-computer interaction, and urban computing. Due to the emergence of huge amounts of multi-modal heterogeneous spatial/temporal/spatial-temporal data in big data era, the lack of interpretability, robustness, and out-of-distribution generalization are becoming the challenges of the existing visual models. The majority of the existing methods tend to fit the original data/variable distributions, which lack an unified guidance and analysis about why modern spatial-temporal representation learning methods are easily collapse into data bias and have limited cognitive ability. Inspired by the strong inference ability of human-level agents, recent years have therefore witnessed great effort in developing causal reasoning paradigms to realize robust representation and model learning with good cognitive ability. In this paper, we conduct a comprehensive review of existing causal reasoning methods for spatial-temporal representation learning, covering fundamental theories, models, and datasets. The limitations of current methods and datasets are also discussed. Moreover, we propose some primary challenges, opportunities, and future research directions for benchmarking causal reasoning algorithms in spatial-temporal representation learning. This paper aims to provide a comprehensive overview of this emerging field, attract attention, encourage discussions, bring to the forefront the urgency of developing novel causal reasoning methods, publicly available benchmarks, and consensus-building standards for reliable spatial-temporal representation learning and related real-world applications more efficiently.


翻译:由于在大数据时代出现了大量多模式的多式空间/时空/时空/时空-时空数据,缺乏解释性、稳健性和分配外的概括化正在成为现有视觉模型的挑战,大多数现有方法往往适合原始数据/可变分布,这些方法缺乏统一的指导和分析,说明现代空间-时际代表性学习方法为何很容易崩溃为数据偏差和认知能力有限。因此,由于在高数据时代出现了大量多模式的多式空间/时空/时空/时空-时空数据,近年来在制订因果推理模型方面作出了巨大努力,以良好的认知能力实现强有力的代表性和模型学习。在本文件中,我们全面审查了空间-时际代表性学习的现有因果推理方法,包括基本理论、模型和数据集。目前方法和数据集的局限性也得到了讨论。此外,我们为当前各种方法和数据集的局限性,由于人际代表性的强烈推论能力,因此,我们为当前在现实的理性分析中,提出了一些正统性推理学的理论、机会和未来方向。

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