РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГОРОДА НЕЙРОЭВОЛЮЦИОННЫMИ АЛГОРИТМАМИ


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается решение задачи прогнозирования экологического состояния города в зависимости от химического состава воздуха. Описывается процедура решения данной задачи при помощи искусственных нейронных сетей, выращенных эволюционными алгоритмами. Представлены некоторые из модификаций эволюционных алгоритмов, которые позволяют повысить эффективность предсказания. Также с целью повышения эффективности рассматривается коллективный подход к построению нейросетевых предикторов. Были описаны существующие сегодня методы формирования коллективов интеллектуальных информационных технологий. Представлено сравнение их эффективности на ряде тестовых задач. Предлагается модифицированный подход к проектированию коллективов искусственных нейронных сетей, отличающийся от известных комбинированным использованием существующих схем и методов организации коллектива. В описании решаемой задачи подчеркивается проблема наличия большого количества пропусков в таблице данных. Для ее решения используется модифицированный метод генетического программирования. Показана полезность использования данной процедуры при решении поставленной задачи. Тестирование показывает эффективность предложенного подхода по сравнению с базовой и коллективной моделями. Одно из приложений разработанного алгоритма - предсказание временных рядов. Многие технические системы содержат большое количество динамических параметров, отслеживание и предсказание которых является важной задачей. Ракетно-космическая техника не является исключением, а потому описанный алгоритм является для нее полезным инструментом анализа данных. Разработанный подход может являться как средством создания самостоятельных предикторов, так и средством комбинирования уже существующих. Показано, что такой подход позволяет увеличить точность итоговых моделей.

Полный текст

Благодарности. Работа выполняется при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 14-06-00256).
×

Об авторах

Д. И. Хритоненко

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Email: hdmitry.91@mail.ru
Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е. С. Семенкин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е. В. Сугак

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е. Н. Потылицына

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Список литературы

  1. Taseiko O. V., Mikhailuta S. V., Zakharov U. V. [Modelling of local conditions of pollution dissipation among city buildings]. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Saarbrucken, 2011, 122 p. (In Russ.)
  2. Potilitsina E. N., Lipinskiy L. V., Sugak E.V. [Using artificial neural networks for solving applied ecological problems]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya, 2013, no. 4, p. 51 (In Russ.)
  3. Kriesel D. A. Brief Introduction to Neural Networks. Available at: http://www.dkriesel.com/_media/ science/neuronalenetze-en-zeta2-2col-dkrieselcom.pdf (accessed 01.9.2014)
  4. Khritonenko D.I., Semenkin E. S. Distributed self-configuring evolutionary algorithms for artificial neural networks design. Vestnik SibGAU. 2013, no. 4 (50), p. 112-116
  5. Semenkin E. S., Semenkina M. E. [Application of genetic algorithm with modified uniform recombination operator for automated forming of intelligent information technologies]. Vestnik SibGAU. 2007, no. 3, p. 27-33 (In Russ.)
  6. Lippmann, R. P. An introduction to computing with neural nets. IEEE ASSP Mag., Apr. 1987, p. 4-22
  7. Popov E. A., Semenkina M. E., Lipinskiy L. V., [Decision making by an ensemble of intelligent information technologies], Vestnik SibGAU, 2012, no. 5 (45), p. 95-99 (In Russ.)
  8. Semenkin E. S., Shabalov A. A., Efimov S. N., [Automated design of intelligent information technologies ensembles with genetic programming]. Vestnik SibGAU. 2011, no. 3, p. 77-81 (In Russ.)
  9. Hansen L.K., Salamon P. Neural network ensembles. IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence, 1990, no. 12 (10), p. 993-1001
  10. Zhou Z.-H., Jiang Y. NeC4.5: Neural Ensemble Based C4.5. IEEE Trans. Knowl. Data Eng. 16(6): 770-773, - 2004
  11. Schapire R. E. The strength of weak learnability. Machine Learning. 1990. Vol. 5. pp. 197-227
  12. Schapire R. The boosting approach to machine learning: An overview. MSRI Workshop on Nonlinear Estimation and Classification, Berkeley, CA. 2001
  13. Freund Y., Schapire R. E. A decision-theoretic generalization of on-line learning and an application to boosting. European Conference on Computational Learning Theory. 1995. pp. 23-37
  14. Breiman L. Bagging predictors. Machine Learning. 1996, vol. 24 (2), p. 123-140
  15. Skurichina M., Duin R. P. W. Limited bagging, boosting and the random subspace method for linear classifiers. Pattern Analysis & Applications. 2002, no. 5, p. 121-135
  16. Perrone M. P., Cooper L. N. When networks disagree: ensemble method for neural networks. Artificial Neural Networks for Speech and Vision, Chapman & Hall, New York, 1993, p. 126-142
  17. Semenkin E. S., Shabalov A. A. Intelligent information technologies in time series forecasting. Vestnik SibGAU. 2013, no. 4 (50), p. 128-134
  18. Sostoyanie zagryazneniya atmosfernogo vozdukha gorodov na territorii Krasnoyarskogo kraya, respublik Khakasiya i Tyva v 2010 g. [The condition of air pollution of the cities on the territory of Krasnoyarsk region, republics of Khakassia, Tuva in 2010]. Krasnoyarsk, 2011, 116 p
  19. Zdravookhranenie v g. Krasnoyarske v 2012 godu. Territorial'nyy organ federal'noy sluzhby gosudarstvennoy statistiki po Krasnoyarskomu krayu [Health service in Krasnoyarsk in the year 2012. Territorial authority of federal service of state statistics in Krasnoyarsk region]. Statistic Bulletin no. 8-5.2. Krasnoyarsk, 2013, 15 p
  20. Snituk V. E. [Evolutionary method for missing data recovering]. Sbornik trudov VI-y Mezhd. konf. “Intellektual'nyy analiz informatsii” [Proceedings of the VI-th International conference “Intelligent data analysis”]. Kiev, 2006, p. 262-271 (in Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Хритоненко Д.И., Семенкин Е.С., Сугак Е.В., Потылицына Е.Н., 2015

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах