EMPIRICAL BENCHMARKING OF GRADIENT BOOSTING FOR THERMAL DEGRADATION PREDICTION IN MINERAL–POLYMER COMPOSITES

Herald of Kazakh-British technical university, 2026

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.55452/1998-6688-2026-23-3-398-413
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

This study presents a mathematical and empirical analysis of gradient boosting algorithms applied to thermogravimetric analysis (TGA) data for composites based on vinyl ether matrices and epoxides with mineral fillers. The gradient boosting algorithm is output step by step with a numerical example of TGA. XGBoost and CatBoost are then analyzed formally. 12 algorithms were compared on 478 data from the peer-reviewed literature using 5-repeated 5-fold cross-validation. Extra Trees and CatBoost achieved statistically equivalent top performance (mean R² = 0.7430 ± 0.0879 and 0.7313 ± 0.0793, respectively; Nadeau & Bengio corrected t = 0.483, p = 0.634), outperforming all linear baselines, SVR, and MLP. CatBoost is recommended for practical deployment: its ordered boosting produces unbiased gradient estimates on small datasets (n < 1000), and SHAP analysis of its gradient tree structure reveals physically interpretable feature attributions aligned with known TGA mechanisms. SHAP values identified TGA peak temperature (T_max) and matrix type as the dominant predictors. The proposed preprocessing pipeline including phr to wt% conversion, label encoding, and median imputation provides a reproducible strategy for heterogeneous TGA literature datasets.