به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

artificial neural network

در نشریات گروه کشاورزی
  • پویا اللهویردی پور*، یعقوب دین پژوه
    مقدمه

    در سال ها و دهه های اخیر به دلیل تغییرات اقلیمی و مشکلات ایجاد شده در دسترسی به منابع آب کافی و با کیفیت، مساله تامین منابع آب پایدار مورد توجه محققان و پژوهشگران مختلف قرار گرفته است. کمبود منابع آب سالم و با کیفیت مانعی بزرگ در جهت توسعه پایدار محسوب می شود. به همین علت شناخت فرایندهای چرخه آب بسیار مهم بوده و نیازمند اطلاعات دقیق از پدیده های هیدرولوژیکی است. رواناب های حاصل از بارش یکی از منابع اصلی تامین نیازهای آبی مختلف ازجمله کشاورزی، صنعت و مصارف خانگی هستند. تخصیص منابع آب به این بخش ها با استفاده از داده های مربوط به رواناب در زمان های مختلف، برنامه ریزی می شود. برآورد و پیش بینی دقیق رواناب، اصلی ترین مساله در استحصال منابع آب های سطحی و استفاده بهینه از پتانسیل حوضه های مختلف آبخیز است. حوزه آبخیز دریاچه ارومیه، به عنوان یکی از مهم ترین حوضه های آبی ایران، در سال های اخیر رو به خشکی نهاده است. با توجه به این موضوع، اطلاع و آگاهی در زمینه منابع آبی این حوضه و زیرحوضه های آن و نیز شبیه سازی و پیش بینی منابع مختلف ورودی به آن ازجمله رواناب ها بسیار مهم است.

    مواد و روش ها

    حوزه آبخیز آجی چای، یکی از زیرحوضه های دریاچه ارومیه است. این حوضه در ناحیه شمال غربی ایران و در استان آذربایجان شرقی قرار دارد. در این پژوهش از داده های بارش ایستگاه همدیدی تبریز و رواناب ایستگاه هیدرومتری نهند واقع در این حوضه از سال آبی 77-1376 تا 97-1396 استفاده شد. جهت مدل سازی بارش-رواناب از روش های شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، برنامه نویسی بیان ژن (GEP)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و جنگل تصادفی (RF) استفاده شد. 70 درصد از داده ها برای آموزش و 30 درصد از داده ها برای صحت سنجی مدل ها استفاده شد. برای ارزیابی عملکرد مدل ها از معیارهای آماری ضریب تعیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب نش-ساتکلیف (NSE) و شاخص ویلموت (WI) استفاده شد.

    نتایج و بحث:

    نتایج این پژوهش نشان داد که تمامی مدل های مورد بررسی در این پژوهش عملکرد بسیار خوبی در شبیه سازی بارش-رواناب روزانه در حوضه آجی چای دارند. بر اساس نمودارهای پراکنش و سری های زمانی، مدل GEP در مدل سازی مقادیر بارش-رواناب این حوضه با همبستگی بالا نسبت به سایر مدل ها بیشترین دقت را داشت. با توجه به نتایج و معیارهای آماری، مدل GEP با مقادیر R2، RMSE، NSE و WI به ترتیب برابر 0.84، 0.024، 0.864 و 0.968، دقیق ترین مدل در شبیه سازی فرایند بارش-رواناب روزانه حوضه آجی چای بود. مدل های مورد بررسی در شبیه سازی رواناب های بیشینه خطا داشته و این مقادیر را کمتر برآورد کرده اند. این نکته می تواند به دلیل خاصیت مدل های هوشمند باشد که به داده های آموزش حساسیت بسیار زیادی دارند. از عوامل موثر در عملکرد مدل ها در برآورد رواناب های بیشینه می توان تعیین نوع و ساختار مدل ها را نام برد.

    نتیجه گیری

    به طورکلی نتایج این پژوهش نشان داد که مدل GEP نسبت به سایر مدل های مورد بررسی، در شبیه سازی بارش-رواناب دقت بیشتر و عملکرد بهتری دارد. نتایج این پژوهش نشان دهنده عملکرد مناسب مدل های یادگیری ماشین در شبیه سازی فرایند بارش-رواناب است. به طورکلی با توجه به دقت بالای مدل های هوشمند به ویژه مدل GEP در پیش بینی فرایند بارش-رواناب روزانه، استفاده از این روش ها در مسائل هیدرولوژیک توصیه می شود. همچنین، پیشنهاد می‎شود، در تحقیقات آینده از روش های هوشمند و داده کاوی در مدل سازی فرایند بارش-رواناب در حوضه های مختلف به طور جداگانه برای سال های درگیر خشکسالی و ترسالی استفاده شود.

    کلید واژگان: برنامه نویسی بیان ژن، حوضه آجی چای، جنگل تصادفی، شبکه عصبی مصنوعی، مدل GEP
    Pouya Allahverdipour *, Yaghob Dinpashoh
    Introduction

    In recent years and decades, due to minor changes and challenges in sufficient and high-quality water resources, sustainable water resources have been the subject of various studies and research. The lack of safe and high-quality water resources is a major obstacle to sustainable development. For this reason, understanding the processes of the water cycle is very important and requires accurate information about hydrological phenomena. Runoff from water transfer is one of the main sources meeting various water demands, including agriculture, industry, and domestic use. The allocation of water resources to these sectors is planned based on runoff data at different times. A significant portion of precipitation in the hydrologic cycle is converted into runoff due to watershed characteristics. Considering the issue that the Lake Urmia Basin is shrinking, identifying the water resources of this basin and its sub-basins is crucial.

    Materials and methods

    The Ajichai Basin is one of the sub-basins of Lake Urmia. In this study, rainfall data from the Tabriz synoptic station and runoff data from the Nahand hydrometric station were used. The aim of this research is to model the daily rainfall-runoff of the Ajichai Basin using intelligent machine learning models, including Artificial Neural Network (ANN), Support Vector Machine (SVM), Gene Expression Programming (GEP), and Random Forest (RF). Seventy percent of the data was used for training, and 30% was used for testing the models. Statistical measures such as the Coefficient of Determination (R²), Root Mean Square Error (RMSE), Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), and Willmott Index (WI) were used to evaluate the performance of the models.

    Results and discussion

    The results of this research showed that all models performed very well in simulating rainfall-runoff in the Ajichai Basin. According to the obtained results, the GEP model, with R² equal 0.84, RMSE equal 0.024 m³/s, NSE equal 0.864, and WI equal 0.968, was the most accurate in modeling rainfall-runoff in the Ajichai Basin. Based on scatter plots and time series analysis, the GEP model demonstrated higher accuracy than other models in predicting rainfall-runoff values with a high correlation.

    Conclusions

    According to the results, all the investigated models showed good capability in modeling daily rainfall-runoff in the Ajichai Basin. The findings of this research highlight the strong performance of machine learning models in rainfall-runoff modeling. In general, due to the high accuracy of intelligent models, particularly the GEP model, in predicting daily rainfall-runoff, it is recommended to apply these methods to hydrological problems. Additionally, for future research, it is suggested that intelligent methods and data mining techniques be used to model the precipitation-runoff process in different basins separately for drought-affected and wet years.

    Keywords: Ajichai Basin, Artificial Neural Network, Gene Expression Programming, GEP Model, Rainfall-Runoff, Random Forest
  • مسلم نامجو*، مهدی مرادی، محمدامین نعمت اللهی، حسین گلبخشی

    این مطالعه به منظور بررسی اثر زمان پلاسمای سرد (CPt) و توان امواج فراصوت (USp) بر خشک شدن دانه زیره سبز در یک خشک کن هوای گرم انجام شد. در این راستا، از یک دستگاه تولید پلاسمای سرد و یک خشک کن هیبریدی هوای گرم- فراصوت در مقیاس آزمایشگاهی استفاده شد و روش های خشک کردن به گونه ای برنامه ریزی شد که اثرات CPt و USp در خشک کردن دانه ها به صورت منفرد یا ترکیبی دخالت داشته باشند. زمان های مختلف پیش تیمار پلاسمای سرد (15 و 30 ثانیه)، توان های امواج فراصوت (60، 120 و 180 وات) و دمای هوای خشک شدن (30، 35 و 40 درجه سانتی گراد) برای مطالعه تغییرات زمان خشک کردن، ضریب نفوذپذیری موثر رطوبت، مصرف انرژی، تغییر رنگ کل، نیروی گسیختگی بذر زیره سبز انجام گرفت. از سه شبکه عصبی مصنوعی معروف شامل شبکه عصبی مبتنی بر موجک (WNN)، پرسپترون چندلایه (MLPNNs)، تابع پایه شعاعی (RBFNNs) و تحلیل رگرسیون چندگانه درجه دوم (MQR) برای مدل سازی ورودی های مذکور و پارامترهای خشک کردن استفاده شد. بر اساس نتایج مدل سازی، بهترین برازش خطی بین داده های تجربی و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل سازی شبکه عصبی WNN با حداکثر R2،0.92 و 0.83 به ترتیب برای داده های آموزش و تست به دست آمد.

    کلید واژگان: پلاسمای سرد، خشک کردن، دانه های زیره سبز، شبکه عصبی مصنوعی، فراصوت
    M. Namjoo *, M. Moradi, M. A. Nematollahi, H. Golbakhshi

    In this study, the air drying of cumin seeds was boosted by cold plasma pre-treatment (CPt) followed by high-power ultrasound waves (USp). To examine the impact of included effects, different CP exposure times (0, 15, and 30 s), sonication powers (0, 60, 120, and 180 W), and drying air temperatures (30, 35, and 40 ºC) were selected as input variables. A series of well-designed experiments were conducted to evaluate drying time, effective moisture diffusivity, and energy consumption, as well as color change and rupture force of dried seeds for each drying program. Numerical investigations can effectively bypass the challenges associated with experimental analysis. Therefore, the wavelet-based neural network (WNN), the multilayer perceptron neural network (MLPNN), and the radial-basis function neural network (RBFNN), as three well-known artificial neural networks models, were used to map the inputs and output data and the results were compared with the Multiple Quadratic Regression (MQR) analysis. According to the results, the WNN model with an average correlation coefficient of R2 > 0.92 for the train data set, and R2 > 0.83 for the test data set provided the most beneficial tool for evaluating the drying process of cumin seeds.

    Keywords: Artificial Neural Network, Cold Plasma, Cumin Seeds, Drying, Ultrasound
  • علیرضا علی پور*، سیده شادی موسوی، محمدصادق ابراهیمی کوه بنه

    رشد روزافزون جمعیت و افزایش چشمگیر فعالیت های انسانی، تغییر الگوهای زندگی و تنوع فزاینده نیازهای بشر منجر به افزایش پسماندهای مختلف در جوامع شهری و روستایی شده است. روستاها به خصوص روستاهای حواشی شهرهای بزرگ ایران همچون دیگر جوامع انسانی تحت تاثیر این تحولات و خطرات واقع شده است. ازاین رو، پژوهش حاضر به بررسی تاثیر مولفه های سرمایه اجتماعی بر مدیریت پسماندهای روستایی در روستاهای بخش پادنا در شهرستان سمیرم از توابع استان اصفهان پرداخته است. تعداد 150 نفر از جامعه آماری مورد نظر به عنوان نمونه، انتخاب و اطلاعات به روش نمونه گیری تصادفی ساده در سال 1403 جمع آوری شد. نتایج حاصل از تحلیل همبستگی پیرسون نشان داد بین مولفه های سرمایه اجتماعی و مدیریت مطلوب پسماندهای روستایی در نمونه مورد مطالعه همبستگی مثبت و معنی دار وجود دارد. نتایج استفاده از شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه نیز نشان داد که اخلاقیات و اعتماد اجتماعی به ترتیب بیشترین اهمیت نسبی را در رفتار مدیریت پسماندهای روستایی ساکنان به خود اختصاص داده اند. نتایج تحلیل داده ها با استفاده از روش رگرسیون چندمتغیره گام به گام نشان داد مولفه های مشارکت و اخلاقیات اجتماعی در میان عناصر تشکیل دهنده سرمایه اجتماعی دارای اثرگذاری مثبت و معنی دار بر مدیریت پسماندهای روستایی بودند و بر این مبنا به عنوان مولفه های پیشگو در توضیح رفتار مدیریت پسماند روستایی در منطقه مورد مطالعه شناخته شدند. در نهایت، براساس نتایج به دست آمده، برنامه ریزی و سیاست گذاری در جهت ترویج و بهبود اخلاقیات و مشارکت اجتماعی در مدیریت مطلوب پسماندهای روستایی از طریق برگزاری کارگاه های آموزشی و ارائه مشوق های مالی در مناطق روستایی توسط نهادهای ذی ربط مورد تاکید قرار گرفت.

    کلید واژگان: پسماند روستایی، شبکه اجتماعی، سرمایه اجتماعی، شبکه عصبی مصنوعی، سمیرم
    A.R. Alipour *, S.Sh. Mousavi, M.S. Ebrahimi
    Introduction

    The expansion of villages in the last few decades has caused significant changes in the quality and quantity of rural waste. Rural waste not only leads to diseases but also results in unpleasant odors, unsightly rural landscapes, and pollution of water, soil, and air in the village environment, adversely affecting rural residents. According to the Demographic Data Organization statistics, Iran ranked 17th globally in waste production in 2021. The per capita waste production in Iran is approximately double the global average. Despite the Public Service Department of Rural Affairs of Iran reporting that 10,000 tons of regular wastes are generated daily in the country's villages, half of which cannot be recycled, emphasizing the importance of optimal rural waste management and identifying effective components in this area.

    Materials and Methods

    This study evaluated the impact of social capital components on rural waste management in villages of the Padena district (Semirom County). Data were collected using a questionnaire in 2024. The questionnaire's validity was confirmed by a panel of experts, and its reliability was assessed using Cronbach's alpha test. Pearson's correlation coefficient was employed to analyze the relationship between social capital components and rural waste management behavior in the study area. The artificial neural network was utilized to identify the most crucial social capital component in rural waste management. Lastly, a stepwise multivariate regression method was used to assess the statistical significance of social capital components in influencing waste management behavior and identify key predictor components.

    Results and Discussion

    The Pearson correlation analysis revealed a positive correlation between various dimensions of social capital and waste management at a significant confidence level, indicating a strong relationship between social capital and effective rural waste management in the region. The study found that the social ethics component, with an importance coefficient of 0.22 and a relative importance of 100%, was relatively more critical in rural waste management behavior than other social capital components. Social trust was identified as the second most important component in waste management behavior. Among the social capital components, only ethics and social participation had a positive and significant impact on rural waste management in the study area. These two components should be considered as predictive variables in waste management behavior, with each unit increase in social ethics leading to a 1.41 unit improvement in waste management behavior, and each unit increase in social participation contributing 0.75 units to improved waste management behavior.

    Conclusions

    The study highlights the importance of adhering to social ethics and positive characteristics such as respecting others' rights, social responsibility, empathy, solidarity, and participation in social activities in rural waste management. The results emphasize the need for planning and policy-making to enhance ethics and social participation in optimal rural waste management through educational workshops and financial incentives in rural areas.

    Keywords: Rural Waste, Social Network, Social Capital, Artificial Neural Network, Semirom
  • شبنم فیروزی، ابراهیم سپهر*، آیدین ایمانی، سلیمان حسین پور
    آهن یک عنصر ضروری در فرآیند رشد گیاهان است که نقش حیاتی در تولید کلروفیل دارد. کمبود آهن یکی از محدودیت های جدی در باغ های انگور است که می تواند عملکرد و کیفیت محصول را به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار دهد. استفاده از روش های نوین مانند پردازش تصویر دیجیتال، علاوه بر دقت بالا، با کاهش نیاز به انجام آزمایش های گران قیمت و وقت گیر آزمایشگاهی، موجب کاهش هزینه ها و تسریع فرایند تصمیم گیری مبتنی بر داده در مدیریت باغ می شود. هدف این مطالعه توسعه یک سامانه مبتنی پردازش تصویر و شبکه عصبی برای تخمین آهن فعال موجود در برگ گیاه انگور است. بدین منظور، 55 نمونه برگ با سطوح مختلف کمبود آهن از باغ های اطراف شهرستان ارومیه جمع آوری و مورد آزمایش قرار گرفت. میزان آهن کل و آهن فعال در نمونه ها با استفاده از روش جذب اتمی اندازه گیری شده و تصاویر برگ ها در شرایط نوری کنترل شده ثبت و مورد پردازش قرار گرفتند. ویژگی های آماری از تصاویر استخراج و همبستگی آنها با مقادیر آهن فعال و آهن کل مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت ویژگی های برتر برای پیش بینی میزان آهن با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی چند لایه استفاده شد. نتایج رگرسیون خطی نشان داد که میزان آهن فعال برگ با مولفه های رنگی R، G، H و S به ترتیب دارای همبستگی 64/0، 58/0 و 54/0 و 45/0 است ولی مقدار آهن کل دارای همبستگی با تغییرات رنگ برگ نیست. مدل شبکه عصبی با ساختار بهینه 1-9-8 قادر به پیش بینی داده های بدست آمده از دستگاه جذب اتمی با دقت 83/0، 88/0 و 84/0 به ترتیب برای داده های آموزش، تست و کل داده ها بود. در نهایت می توان نتیجه گرفت که روش پردازش تصویر به عنوان یک ابزار موثر و قابل اعتماد در مدیریت بهینه تغذیه گیاهان و تشخیص سریع کمبود آهن می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: تخمین آهن، برگ انگور، شبکه عصبی مصنوعی، پردازش تصویر
    Shabnam Firuzi, Ebrahim Sepehr *, Aydin Imani, Soleiman Hossein Pour
    Iron is an essential element in the growth process of plants and plays a crucial role in chlorophyll production. Iron deficiency is a serious limitation in vineyards that can significantly affect both the yield and the quality of the crop. The use of modern methods such as digital image processing not only increases precision but also reduces the need for costly and time-consuming laboratory testing, thereby lowering costs and speeding up data-driven decision-making processes in orchard management. The aim of this study is to develop a system based on image processing and neural networks to estimate the active iron content in grape leaves. For this purpose, 55 leaf samples with different levels of iron deficiency were collected and analyzed from vineyards around Urmia. The total and active iron content in the samples was measured using atomic absorption spectroscopy and the leaves were photographed and processed under controlled light conditions. Statistical features were extracted from the images and their correlation with active and total iron content was analyzed. Finally, the best features were used to predict iron content using a multilayer artificial neural network. The results of the linear regression show that active iron correlates with the R, G, H, and S color channels with coefficients of 0.64, 0.58, 0.54, and 0.45, respectively, and that total iron does not correlate with the changes in leaf color. The neural network with an optimized structure of 8-9-1 was able to predict the data from the atomic absorption device with an accuracy of 0.83, 0.88, and 0.84 for training, test, and all data, respectively. In summary, image processing can be effectively and reliably used as a tool for optimal plant nutrition management and rapid diagnosis of iron deficiency.
    Keywords: Iron Estimation, Grape Leaves, Artificial Neural Network, Image Processing
  • معصومه محمودی، حمیدرضا ممتاز*، مسلم ثروتی، حسن محمدی

    کاستی های روش های کلاسیک، ابداع سامانه اطلاعات جغرافیایی و تکنیک های سنجش از دور، ضرورت استفاده از نقشه برداری رقومی خاک را دوچندان نموده است. پژوهش حاضر برای بررسی توانایی تکنیک های یادگیری ماشین در توصیف پراکنش خاک ها در منطقه ای با وسعت حدود 5000 هکتار در غرب شهرستان هریس استان آذربایجان شرقی انجام شد. در این پژوهش از داده های بانک خاک، شامل ویژگی های فیزیکی و شیمیایی 50 خاکرخ و 50 مته که با استفاده از روش طبقه بندی تصادفی، حفر و تشریح شده بودند، استفاده شد. نتایج نشان داد که برای تمامی مدل های مورد مطالعه (رگرسیون درختی توسعه یافته، درخت تصمیم گیری تصادفی و شبکه های عصبی مصنوعی)، با پایین رفتن سطح رده بندی (از رده به گروه بزرگ)، مقادیر صحت عمومی کاهش یافت. از میان مدل های انتخابی، مدل رگرسیون درختی تعمیم یافته بالاترین کارایی را برای تخمین اکثر ویژگی های مورد مطالعه داشت، اما مناسب ترین مدل برای تخمین ویژگی های خاک، به طور حتم نمی تواند تخمین درستی از آن ویژگی های اراضی داشته باشد. از سوی دیگر، اگرچه مدل های مختلف از ویژگی های محیطی متفاوتی برای تخمین استفاده نموده اند، ولی اجزای اراضی، توانایی زیادی در تخمین ویژگی های خاک حتی در اراضی مسطح داشته اند. نتیجه گیری جامع و قطعی در مورد روش های نقشه برداری رقومی برای تخمین ویژگی های خاک در مناطق مسطح دارای ابهام است. شایان ذکر است که تخمین صحیح می تواند متاثر از تغییرپذیری ویژگی های خاک، مدل تخمین، تعداد نمونه های صحرایی و توانایی ویژگی های محیطی کاربردی در بیان تغییرات سطوح مختلف رده بندی باشد.

    کلید واژگان: رگرسیون خطی، شبکه های عصبی مصنوعی، کلاس های خاک، مدل های تخمینی، هریس
    Masoumeh Mahmoudi, Hamidreza Momtaz *, Moslem Servati, Hassan Mohammadi
    Background and Objectives

    The use of geospatial techniques for mapping soils is broadly covered by the term digital soil mapping (DSM). Soil maps have considerable significance as basic maps in many environmental and natural resources studies. Digital soil maps are based on the relationship between environmental variables and soil properties. With the development of computers and technology, digital and quantitative approaches have been developed. Continuous utilization of agricultural lands regardless of the land suitability caused soil destruction. Also, incompetency in custom methods, invention geographic information system (GIS), and remote sensing (RS) techniques cause erupt and use of digital soil mapping.

    Methodology

    The study area is approximately 5000 ha which is located in the west of Heris region of East Azerbaijan province, Iran. In the first study, the potential of different models to predict soil classes at different taxonomic levels was investigated. According to semi-detailed soil, survey and using stratified random sampling method, 50 pedons and 50 augers with an approximate distance of 1000 m were excavated, described and soil samples were taken from different genetic horizons. Based on the pedon descriptions and soil analytical data, pedons were classified up to the family level. Different machine learning techniques, namely boosted regression tree (BRT), random forest (RF), artificial neural networks (ANNs), and multinomial logistic regression (MLR) were used to test the predictive power for mapping the soil classes. After preparing the soil properties maps and checking their accuracy, these maps were used along with auxiliary parameters for estimating soil classes using an artificial neural network model in the R software. Finally, the accuracy and uncertainty of the model were evaluated by overall accuracy and confusion index, respectively.

    Results

    Results showed that the different models had the same ability for prediction of the soil classes across all taxonomic levels but a considerable decreasing trend was observed for their accuracy at subgroup and family levels. The terrain attributes were the most important auxiliary information to predict the soil classes up to the family level. The main goal of the second study was to predict soil surface properties (pH, electrical conductivity, gypsum, organic carbon, calcium carbonate equivalent, coarse fragments, and particle size distribution) using ANNs, BRT, generalized linear model (GLM), and multiple linear regression (MLR). Among the studied models, GLM showed the highest performance to predict most soil properties whereas the best model is not necessarily able to make an accurate estimation. Also, the terrain attributes were the most important environmental covariates to predict the soil classes in all taxonomic levels, but they could not display the soil variation entirely. This shows that the unexplained variations are controlled by unobserved variations in the environment, which can be due to the management over time. Results suggested that the DSM approaches have not enough prediction accuracy for the soil classes at lower taxonomic levels that focus on the soil properties affecting land use and management. Results showed that the entry of more details in the soil classification at the lower levels of the Soil Taxonomy system while increasing the number of classes, leads to decreasing the overall accuracy and increasing uncertainty. It is noticeable that the ANNs model has a good accuracy up to the great group level through the acceptable level of overall accuracy (i.e., 75 %), hence it has a high degree of uncertainty. Therefore, the accuracy of the model could not be effective in its selection through the modeling process; however, paying attention to its uncertainty is also very important along with the model error.
     

    Conclusion

    Terrain attributes were the main predictors among different studied auxiliary information. The accuracy of the estimations with more observations is recommended to give a better understanding about the performance of DSM approach over low-relief areas. Further studies may still be required to distinguish new environmental covariates and introduce new tools to capture the complex nature of soils. Accordingly, we suggest using the other methods of soft computing for modeling in plain areas or low relief regions. Finally, the use of DSM methods is increasing over time and will eventually be considered as distinct and novel techniques.

    Keywords: Artificial Neural Network, Heris, Linear Regression, Prediction Models, Soil Classes
  • ساره آشکار، وحید حکیم زاده*، حسن رشیدی، سینا ایروانی کازار
    مشکلات تغذیه ای ناشی از مقادیر بالای چربی در برخی از پنیرها سبب شده تا استفاده از جایگزین های چربی در این محصولات مورد بررسی قرار گیرد. مدل سازی سختی، مقدار آب پنیر تولید شده و pH پنیر فتای فراپالایش کم چرب با سه سطح از لسیتین در مقدارهای صفر، 1 و 2 گرم بر کیلوگرم، سه سطح صفر، 10 و 20 گرم بر کیلوگرم از پودر آب پنیر، صمغ زانتان در مقادیر صفر، نیم و 1 گرم بر کیلوگرم و استارتر الحاقی لاکتوباسیلوس پاراکازئی در دو مقدار 1 و 3 گرم بر لیتر با شبکه عصبی مصنوعی به منظور تعیین بهترین نوع تابع انتقال، نوع قانون یادگیری و درصد داده های مورد استفاده برای مرحله تربیت، ارزیابی و آزمون بر اساس کمترین خطا و بیشترین ضریب همبستگی انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که بهترین مدل برای پیشگویی تغییرات سختی پنیر الگوریتمی با یک لایه پنهان و تعداد 7 نرون، تحت تابع انتقال سیگموئید با قانون یادگیری لونبرگ بود که توانست ضریب همبستگی مناسبی (985/0) را نشان دهد. برای مقادیر آب پنیر خروجی از دلمه نیز مدلی با یک لایه پنهان، تعداد 3 نرون و تابع انتقال تانژانت و قانون یادگیری لونبرگ بهترین الگوریتم را با ضریب همبستگی 908/0 ایجاد کرد. همچنین pH پنیر توسط مدلی با یک لایه پنهان، تعداد 8 نرون و تابع انتقال سیگموئید تحت قانون یادگیری لونبرگ و ضریب همبستگی 8493/0 پیشگویی شد. بهترین درصد داده ها برای تربیت، ارزیابی و آزمون مقادیر سختی، آب پنیر و pH به ترتیب 60/ 35/5 ، 60/10/30 و 35/20/45 بدست آمد
    کلید واژگان: تانژانت، سیگموئید، شبکه عصبی مصنوعی، فراپالایش، لاکتوباسیلوس پاراکازئی
    Sareh Ashkar, Vahid Hakimzadeh *, Hasan Rashidi, Sina Iravani Kazar
    Nutritional problems according to high amounts of fat in some cheeses have caused the use of fat substitutes to be investigated. Modeling the hardness, whey and pH of UF low-fat feta cheese with three levels of lecithin at zero, 1 and 2 g/kg, three levels of zero, 10 and 20 g/kg of whey powder, xanthan gum. in amounts of zero, half and 1 g/kg and additional starter of Lactobacillus paracasei in two amounts of 1 and 3 g/l with artificial neural network in order to determine the best type of transfer function, type of learning law and percentage of data used for training, evaluation and the test was performed based on the lowest error and the highest correlation coefficient. The results showed that the best model for predicting cheese hardness changes was an algorithm with a hidden layer and the number of 7 neurons, under the sigmoid transfer function with Levenberg's learning law, which could show a good correlation coefficient (0.985). For whey, a model with a hidden layer, the number of 3 neurons and the tangent transfer function and Levenberg's learning law created the best algorithm with a correlation coefficient of 0.908. Also, the pH of cheese was predicted by a model with a hidden layer, the number of 8 neurons and the sigmoid transfer function under Levenberg's learning law and the correlation coefficient was 0.8493. The best percentage of data for education, evaluation and testing of hardness, whey and pH values were obtained 5.35.60, 30.10.60 and 45.20.35 respectively
    Keywords: Tangent, Sigmoid, Artificial Neural Network, Ultrafiltration, Lactobacillus Paracasei
  • Lena Beheshti Moghadam, Seyed Saeid Mohtasebi *, Behzad Nouri, Mahmoud Omid, Seyed Morteza Mohtasebi
    Milk fat content serves as a crucial indicator of milk quality, holding significance for both producers and consumers. Therefore, the development of a swift and viable method for assessing this parameter could greatly enhance monitoring efforts. This study aimed to establish a correlation between milk fat content and milk color through image analysis techniques. Cow milk samples spanning a fat content range of 0.2% to 3.5% were analyzed under various lighting conditions, employing a fusion of image processing methods with artificial neural networks (ANNs) and particle swarm optimization (PSO) algorithms. Results demonstrated that the most optimal method, determined through comparative analysis against a reference sample, produced accurate estimations of milk fat content. Statistical evaluation revealed a high coefficient of determination (R2=0.99), accompanied by minimal mean absolute error (MAE=0.22) and mean squared error (MSE=0.05). Additionally, a comprehensive examination was conducted into the influence of water content on milk color across different levels of fat concentration. Findings from this investigation provided robust validation for the effectiveness of the proposed method, exhibiting attributes of reliability, efficiency, and cost-effectiveness in the realm of milk fat content assessment.
    Keywords: Non-Destructive Analysis, Artificial Neural Network, Color, Milk, Quality Assessment, Fat Content, Cow Milk
  • تیام رادین، حسین نعیمی پور یونسی*، سید همایون فرهنگ فر، محمدباقر منتظر تربتی
    وزن کشی، نقش مهمی در مدیریت پرورش شتر، برای تنظیم احتیاجات غذایی، بررسی رشد و ارزیابی سالیانه دام ها دارد. در مدل های ریاضی، با توجه به همبستگی بالای اندازه گیری های ظاهری بدن با وزن، از آن ها برای تخمین وزن بدن استفاده می شود. هدف از این پژوهش، مقایسه دقت استفاده از مدل رگرسیون خطی چندگانه به روش گام به گام و شبکه عصبی مصنوعی در تخمین وزن بدن شترهای یک کوهانه با استفاده از ابعاد بدن و بسته  nnetدر نرم افزار R بود. در این پژوهش، از ابعاد بدنی 177 نفر شتر یک کوهانه (در چهار گروه 1- ماده بالغ بلوچی، 2- ماده بالغ پاکستانی، 3- ماده بلوچی و پاکستانی با سن کمتر از دو سال، و 4- کل جمعیت شترها) ایستگاه پرورش شتر خراسان جنوبی استفاده شد. ابعاد بدن شامل طول گردن، دور گردن، طول دست، طول پا، ارتفاع شانه تا زمین، ارتفاع کوهان تا زمین، ارتفاع کپل تا زمین، دور سینه، عرض سینه، دور شکم، عرض لگن، طول دم، ارتفاع پستان و دور پستان بودند. مدل مناسب بر اساس معیارهای نکویی برازش شامل ضریب تبیین، ریشه مجذور میانگین مربعات خطا، میانگین مطلق خطا و میانگین درصد مطلق خطا انتخاب شد. نتایج تحلیل رگرسیون خطی چندگانه در کل جمعیت شترهای مورد ارزیابی نشان داد ابعاد بدنی ارتفاع شانه تا زمین، دور سینه، دور شکم، دور گردن و طول دست، اثر معنی داری بر وزن بدن داشت. در تحلیل شبکه عصبی مصنوعی، اندازه های دور شکم، دور سینه و ارتفاع شانه با زمین، با اهمیت ترین متغیرها در برآورد وزن بدن شترهای کل جمعیت بودند. مدل های رگرسیون خطی چندگانه و شبکه عصبی مصنوعی، دارای دقت قابل قبول در برآورد وزن بودند. با این حال، مدل شبکه عصبی مصنوعی در مقایسه با مدل رگرسیون چندگانه، ضریب تبیین بالاتر و خطای کمتری در برآورد وزن شترها داشت و می تواند برای برآورد وزن بدن استفاده شود.
    کلید واژگان: خصوصیات ریخت شناسی، رگرسیون خطی، شبکه عصبی مصنوعی، شتر، وزن بدن
    T. Radin, H. Naeeimipour Younesi *, S. H. Farhangfar, M. B. Montazer Torbati
    Introduction
    In many countries of the world, the camel has played an important role in the lives of people in arid and semi-arid regions in terms of providing milk and meat products. Based on phenotypic characteristics, the camel has been adapted to the deserts from physiological, anatomical, and behavioral points of view. Due to limited water resources, the south Khorasan province of Iran has not been an appropriate geographical region for a great number of agricultural products. Weighing plays an important role in the management of camel breeding to adjust the nutritional needs and also the annual evaluation of the animals. One of the main challenges of camel breeding is the difficulty of recording and the lack of records due to the wild nature and also the large size, especially in adults. Due to the many difficulties and risks, camel breeders usually use various potential alternative tools such as apparent estimation or weighing tape to estimate the weight of camels at different ages. For farm animals, significant correlations between body measurements and body weight can be used as a tool to estimate the weight of animals through a mathematical equation. The main objective of this study was to compare the accuracy of artificial neural network (ANN) and multiple linear regression model (MLR) in estimating the body weight of a humped camel.
    Materials and methods
    In the present study, the data of a total number of 177 one-humped camels in four groups  (including 1. 63 adult female Pakistani camels aged between 9 and 12 years, 2. 21 adult female Baluchi camels aged between 9 and 12 years, 3. 93 male and female camels less than 2 years of age of Pakistani and Baluchi breeds, and 4. total camels) collected at the South Khorasan camel breeding station in 2019 were used. Morphological characteristics of camels include: neck length, neck girth, hand length, foot length, shoulder height to the ground, hump height to the ground, hip height to the ground, chest girth, chest width, abdomen girth, hip width, tail length, breast height, and breast girth were measured. After measuring the body dimensions, the evaluated camels were weighed using a 1000 kg digital scale. To estimate the weight of camels from their body dimensions, the data were analyzed using the MLR model and ANN with the nnet package in R software. For ANN analysis, 80% of the data were considered for network training and 20% for testing. The accuracy of MLR and ANN for camel body weight estimation was compared using the coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and mean absolute percentage error (MAPE).
    Results and discussion
    The results of the MLR model showed that body dimensions of shoulder height to the ground, chest girth, abdominal girth, neck girth, and hand length had a significant effect on body weight (P<0.05). In the ANN model, chest girth, abdominal girth, and shoulder height to the ground were the most important variables in estimating the body weight of camels of the whole population. The MLR and ANN models had acceptable accuracy in weight estimation. However, compared to the MLR model, the ANN model had a higher R2 and a lower error in estimating the weight of camels. In the first group, R2 and RMSE were found to be 0.996 and 6.852, respectively, for ANN while the corresponding values were 0.979 and 22.955, respectively, for MLR.  In the second group, R2 and RMSE were found to be 0.995 and 3.525, respectively, for ANN while the corresponding values were 0.989 and 5.377, respectively, for MLR.  In the third group, R2 and RMSE were found to be 0.896 and 13.959, respectively, for ANN while the corresponding values were 0.849 and 17.549, respectively, for MLR. In the fourth group, R2 and RMSE were found to be 0.929 and 20.248, respectively, for ANN while the corresponding values were 0.903 and 38.505, respectively, for MLR. The results showed that ANN is more accurate compared to MLR in predicting the body weight of camels. 
    Conclusions
    In terms of goodness of fit (including R2 and RMSE), the results of the present research suggest that both MLR and ANN methods have high acceptable accuracy for predicting body weight in camels. ANN was more suitable compared to MLR, suggesting that it could be used to predict camel body weight. Furthermore, grouping the camels by age and breed could also lead to higher precision and lower prediction error.
    Keywords: Morphological Characteristics, Linear Regression, Artificial Neural Network, Camel, Body Weight
  • سهند طاهرمنش، بهنام اصغری بیرامی، مهدی مختارزاده *

    علم سنجش ازدور با به کارگیری تصاویر چند زمانه ماهواره ای، امکان پایش تغییرات در فواصل زمانی مختلف را فراهم کرده است. رویکرد پیکسل مبنا در شناسایی تغییرات توانایی ارائه دقت بالا را ندارد و ازاین رو باید ویژگی های مکانی در کنار ویژگی های طیفی بکار روند. استفاده از روش های سنتی تولید ویژگی مکانی مانند ماتریس هم رخداد با چالش هایی روبه رو است. تولید این ویژگی ها علاوه بر این که وابسته به انتخاب کاربر است، به صورت ناخواسته باعث افزایش فضای ویژگی می گردد. تمرکز اصلی مقاله حاضر در به کارگیری ویژگی های طیفی-مکانی در راستای حل محدودیت روش های سنتی در شناسایی تغییرات می باشد. در این تحقیق، ویژگی های طیفی-مکانی توسط خود شبکه یادگیری عمیق پیشنهادی استخراج شده و در طبقه بندی بکار گرفته شده اند. تصاویر لندست-8، ورودی شبکه بوده و فرایند استخراج ویژگی به صورت سلسله مراتبی صورت گرفته است. بر اساس ویژگی های طیفی-مکانی عمیق تولیدی از لایه های شبکه، خروجی شبکه تصاویر طبقه بندی شده ی قبل و بعد می باشد. درنهایت، بر اساس رویکرد پساطبقه بندی نقشه تغییرات حاصل می گردد. از شبکه پیشنهادی جهت ارزیابی تغییرات شهر سهند با استفاده از تصاویر سنجنده لندست-8 در بین سال های 2013 تا 2021 استفاده شده است. برای اثبات قابلیت شبکه پیشنهادی در به کارگیری ویژگی و طبقه بندی دقیق تصاویر، نتایج حاصل شده با نتایج روش های جنگل تصادفی و شبکه عصبی مصنوعی مقایسه شده است. نتایج شناسایی تغییرات نشان داد که به کارگیری شبکه یادگیری عمیق پیشنهادی دقت کلی شناسایی تغییرات باینری را به ترتیب به میزان 88/13% و 80/12% نسبت به شبکه عصبی مصنوعی و جنگل تصادفی افزایش می دهد. همچنین به کارگیری شبکه پیشنهادی دقت کلی نقشه ماهیت تغییرات را به ترتیب به میزان 81/57% و7/65% در مقایسه با جنگل تصادفی و شبکه عصبی مصنوعی افزایش داده است. روش های جنگل تصادفی و شبکه عصبی مصنوعی علیرغم اینکه توانسته اند محل تغییرات را شناسایی کنند اما در ارائه نوع ماهیت تغییرات عملکرد نامناسبی ارائه کرده اند.

    کلید واژگان: جنگل تصادفی، شبکه عصبی مصنوعی، شبکه عصبی کانولوشن، یادگیری عمیق، پایش تغییرات
    Sahand Tahermanesh, Behnam Asghari Beirami, Mehdi Mokhtarzade *

    Satellite remote sensing images are widely used to monitor the earth's surface phenomena changes at various periods. For accurate change detection, spatial features can be used as the complement information of spectral features. Hand-craft spatial features such as the co-occurrence matrix features are inefficient in detecting the changes due to the complex structure of satellite images. In the present study, a deep learning-based model is proposed as the alternative to address the problems of classical change detection methods. deep neural networks are mainly developed for images and hierarchically extracting spatial-spectral features. In this study, Landsat-8 images between 2013 and 2021 were used to evaluate the changes in Sahand city using the proposed deep network. Pre- and post-classified Landsat-8 images are produced using a deep neural network in the first stage. In the second stage, for producing the change maps, the post-classification approach is used in that change maps are produced based deference of classified images. Finally, the majority voting technique eliminates the noises in change maps. The proposed method results are compared with those obtained by two classical machine learning methods, random forest, and artificial neural networks. According to the change detection results, the proposed deep learning network improves detection accuracy by 13.88% and 12.80% compared with artificial neural networks and random forests. Compared to the random forest and artificial neural networks, the proposed network has improved the overall accuracy of the from-to-change maps by 57.81% and 65.7%, respectively. Final results demonstrate that although Random forest and artificial neural networks have been able to identify the location of changes, they perform poorly in detecting the from-to changes

    Keywords: Deep Learning, Convolutional Neural Network, Change Detection, Artificial Neural Network, Random Forest
  • سویا آکانشا*، گاجندرا تاندان
    هدف

    کشورهای مختلف به دانه جوجوبا به عنوان یک منبع جدید انرژی علاقه مند هستند زیرا می تواند در شرایط سخت مانند آب و هوای شدید، آب شور، بیابان ها و دمای بالا به خوبی رشد کند. بیودیزل سوختی است که می تواند در موتورهای خودروها، اجاق گاز و سیستم های گرمایش روغنی خانگی استفاده شود و قابل بازیافت، زیست تخریب پذیر و ایمن است. یک جایگزین سوخت پاک کننده برای سوخت دیزل که از نفت بدست می آید است و از چربی های حیوانی، گریس پخت و پز بازیافت شده یا روغن های گیاهی تولید می شود. بیودیزل (BD) در این مطالعه با استفاده از روغن جوجوبا تحت فشار ساخته شده است. پاراللیسم عظیم ذاتی شبکه های عصبی (NN) آن ها را به یک ابزار بهینه سازی امیدوارکننده تبدیل می کند. تولید بیودیزل تجاری که هم کارآمد و هم سازگار با محیط زیست باشد، نیازمند مدل سازی و بهینه سازی فرآیند مبتنی بر هوش مصنوعی است.

    مواد و روش ها

    پیش بینی پارامترهای فرآیند ایده آل برای سنتز بیودیزل از روغن جوجوبا با استفاده از الگوریتم ژنتیک شبکه عصبی مصنوعی (ANN-GA) انجام شد. با کمک شبکه عصبی مصنوعی یکپارچه - الگوریتم ژنتیک (IANN-GA)، این مطالعه با هدف بهبود فرآیند ترانس استریفیکاسیون برای تبدیل متانول فوق بحرانی (HCM) به BD انجام شد. محدوده دما برای بهینه سازی IANN-GAبرابر 355-240 درجه سانتیگراد بود و محدوده زمانی روی 7-21 دقیقه تنظیم شد.

    نتایج

    طراحی ترکیبی اولیه (PCD) برای مدل سازی ANN برای ایجاد مطالعات اولیه استفاده شد. بهترین ساختار ANN با تعداد مناسب نورون های پنهان با استفاده از ارزیابی اکتشافی مقادیر ضریب تعیین (R) پیدا شد. مقادیر R به دست آمده برای آموزش و آزمایش دقت بالای چارچوب ANN را نشان می دهد.

    نتیجه گیری

    متغیرهای فرآیند برای ترانس استریفیکاسیون HCM با استفاده از GA با ANN به عنوان ضریب تناسب بهینه شدند. به طور کلی، یافته ها نشان داد که ANN-GA نسبت به مدلی که قبلا ارائه شده بود برتر است و این یک رویکرد مدل سازی و بهینه سازی قابل اعتماد برای ساخت بیودیزل از روغن جوجوبا است که هم عملی و هم پایدار است.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی، سنتز بیودیزل، شبکه عصبی مصنوعی، متانول فوق بحرانی
    Aakansha Soy *, Gajendra Tandan
    Objectives

    Different countries are interested in jojoba seed as a possible new energy source because it can grow well in harsh conditions like extreme weather, salty water, deserts, and high temperatures. Biodiesel is a fuel that can be used in motor engines, stoves, and home heating oil systems. It is recyclable, biodegradable, and safe. A cleaner-burning substitute for diesel fuel derived from petroleum, it is manufactured from animal fats, recycled cooking grease, or vegetable oils. Biodiesel (BD) is made in this study using jojoba oil under pressure. The inherent huge parallelism of neural networks (NNs) makes them a promising optimization tool. Commercial biodiesel production that is both efficient and environmentally friendly needs AI-powered process modelling and optimization.

    Materials and methods

    Predicting the ideal process parameters for biodiesel synthesis from jojoba oil was accomplished using artificial neural network-genetic algorithm (ANN-GA). With the help of the Integrated Artificial Neural Network - Genetic Algorithm (IANN-GA), this study aims to improve the transesterification process for changing Hyper Critical Methanol (HCM) into BD. The temperature range for IANN-GA optimization was 240–355°C, and the time range was set to 7–21 minutes.

    Results

    The primary composite design (PCD) for ANN modelling was used to create the initial studies. The best ANN structure with the right number of concealed neurons was found using a heuristic evaluation of the coefficient of determination (R) values. The R values obtained for training and testing demonstrate the high accuracy of the ANN framework.

    Conclusions

    The process variables for HCM transesterification have been optimized using GA with an ANN as the fitness coefficient. When taken as a whole, the findings demonstrated that ANN-GA is superior to the model that had been provided before, and that it is a trustworthy modeling and optimization approach for the manufacture of biodiesel from jojoba oil that is both practical and sustainable.

    Keywords: Artificial Neural Network, Biodiesel Synthesis, Genetic Algorithm, Hyper Critical Methanol, Optimization
  • نیکروز باقری*، علیرضا سبزواری، علی رجبی پور

    طبقه بندی محصولات کشاورزی با استفاده از سنجش از دور، یک روش مهم و موثر برای تفکیک و تحلیل و طبقه بندی محصولات است. استفاده از سنجش از دور، به دلیل فراهم آوردن داده های به هنگام و قابلیت تحلیل تصاویر و همچنین امکان مطالعه یک محدوده وسیع و با دقت قابل قبول، کمک شایانی به برنامه ریزان و مجریان بخش کشاورزی می کند. در این پژوهش، برای پایش محصولات زراعی عمده پهنه و تفکیک محدوده کشاورزی از سایر مناطق، از تصاویر سری زمانی ماهواره لندست 8 استفاده شد. براساس نتایج، مساحت اراضی گندم و جو منطقه، 10639 هکتار برآورد شد که در مقایسه با آمارنامه جهادکشاورزی یعنی 56/9956 هکتار، خطایی حدود 8/6 درصد را نشان می دهد. برای شناسایی و تهیه نقشه کشت محصولات کشاورزی مختلف از دو الگوریتم ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد و محصولات در پنج طبقه، کشت تابستانه (صیفی جات: خیار، گوجه، هندوانه، خربزه)، مزارع کشت غلات زمستانه (گندم و جو دیم)، مزارع کشت آبی (یونجه، گندم، جو و کلزای آبی، سیب زمینی)، کشت برنج و اراضی غیر کشاورزی طبقه بندی شدند. کمترین مقدار خطای کمیسیون در هر دو روش طبقه بندی، 1/8 درصد، مربوط به کشت تابستانه است و خطای امیسیون در اراضی غیرکشاورزی در روش ماشین بردار پشتیبان 5/0 و در روش شبکه عصبی مصنوعی 5/2 درصد بود.

    کلید واژگان: سنجش از دور، تصاویر ماهواره ای، سری زمانی، ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی مصنوعی
    Nikrooz Bagheri *, Alireza Sabzevari, Ali Rajabipour
    Introduction 

    The use of remote sensing, due to the provision of timely data and the high capability of image analysis, as well as the possibility of studying in a wide range with acceptable accuracy, is of great help to the planners and implementers of the agricultural sector. Remote sensing is one of the effective tools for monitoring, studying and determining the level of cultivation of agricultural and horticultural products, especially in large areas. Therefore, Annual Landsat images are valuable resources that enable crop monitoring in issues related to diagnosis, crop yield prediction, and crop-cultivation pattern studies.

    Materials and Methods

    Landsat 8 and OLI satellite images related to 2018 were used to estimate the overall level of crops in the area and to separate the agricultural area from other areas. These images were downloaded from the site http://earthexplorer.usgs.gov, which is related to row 37 and path 166. In order to collect additional information used in this research, Google Earth images and ground control points taken with a GPS device, Garmin model 64s, were used. Finally, the area under cultivation of the products was calculated. The statistics of the Ministry of Agricultural Jihad in the crop year 2016-2017 were used to evaluate the results. The classification steps are done to classify different classes.

    Results and Discussion 

    For this purpose, in this research, to estimate the monitoring of main crops in the area and to classification agricultural crops, satellite images of Landsat 8 sensors with OLI sensor and NDVI index related to the time series of one-year images were used. The area of wheat and barley cultivated land in the region was estimated to be 10639 hectares, which shows an error of about 6.8% compared to the results of Jihad Keshavarzi statistics, which is 9956.56 hectares. After classifying the satellite images, using teaching samples that were not involved in the classification process, the accuracy of the classified image was evaluated. In this research, after calculating the cultivated area in GIS, the results were validated by comparing with the available statistics of Jihad-Agriculture and regional service centers and time control points by GPS, kappa coefficient and general accuracy coefficient. Supervised classification method with support vector machine algorithm and artificial neural network was used to separate farms. The crop classification maps were divided into 5 categories, wheat and barley, summer crops, rice crops, irrigated crops and non-agricultural lands. The lowest amount of commission error in both classification methods, 8.1 %, is related to summer cultivation, and the emission error in non-agricultural lands was 0.5 % in support vector machine method and 2.5% in artificial neural network method. Sentinel-2 images with a spatial resolution of 10 meters were used to prepare the classification map.

    Conclusion :

    After classification, the maps produced by satellite images were compared with reference data and ground facts, as well as with the help of satellite images available in Google Earth software. Then the error matrix was formed. Kappa coefficient and overall accuracy were obtained in the vector machine method as 0.74 and 68%, respectively, and in the neural network method as 0.70 and 76% respectively.

    Keywords: Artificial Neural Network, Remote Sensing, Satellite Images, Support Vector Machine, Time Series
  • حمیدرضا ارجمندی، کامران خیرعلی پور*، علی عمارلویی

    گرد و غبار یکی از مسائل زیست محیطی است که دارای اثرات نامطلوبی در همه بخش‎های کشاورزی و منابع طبیعی است. هدف از تحقیق حاضر پیش‎بینی غلظت گرد و غبار در هوا است. یک سامانه آزمایشگاهی برای گرفتن تصاویر از گرد و غبار شامل اتاقک شیشهای، دمنده، غبارسنج، دوربین تصویربرداری، و رایانه پیاده‎سازی شد. با استفاده از خاک رس طوفان‎ گرد و غبار با غلظت‎های مختلف از 0، 275، 1289، 1896، 2316، 2585، و 2750 میکروگرم بر مترمکعب در داخل اتاقک شیشه‎ای ایجاد شد. برای هر غلظت گرد و غبار، 15 تصویر به دست آمد و پس از پیش‎پردازش آن‎ها، میانگین کانال‎های مختلف تصاویر در فضاهای مختلف رنگی استخراج شد. از ویژگی‎های تصاویر برای پیش‎بینی غلظت گرد و غبار با کمک فناوری هوش مصنوعی استفاده شد. داده ها به سه گروه تقسیم‎بندی شدند، 60 درصد داده‎ها برای آموزش، 20 درصد برای اعتبارسنجی، و 20 درصد برای آزمون شبکه استفاده شد. مدل‎های مختلف شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که مدل با ساختار 1-8-10 با تابع فعال‎سازی تنسیگ در لایه‎های پنهان و خروجی دارای بیشترین دقت (81/93 درصد) است. یافته‎های تحقیق حاضر قابلیت فناوری‎های پردازش تصویر و هوش مصنوعی در پیش‎بینی غلظت گرد و غبار با دقت زیاد و هزینه کم را نشان می‎دهد.

    کلید واژگان: ریزگرد، غلظت، پیش&Lrm، بینی، ماشین بینایی، شبکه عصبی مصنوعی
    Hamidreza Arjomandi, Kamran Kheiralipour *, Ali Amarloei

    Dust is one of the environmental issues that have adverse effects in all sectors of agriculture and natural resources. The aim of this research is to predict the concentration of dust in the air. A laboratory system for acquiring images of dust was implemented including a glass chamber, a blower, a dust meter, an imaging camera, and a personal computer. Using clay soil, dust storms with different concentrations of 0, 275, 1289, 1896, 2316, 2585, and 2750 µg/m3 were created inside the glass chamber. For each studied dust concentration, 15 images were obtained and after their preprocessing, the mean values of different image channels in various color spaces were extracted. The features of the images were used to predict dust concentration using artificial intelligence technology. The data were divided into three groups, 60% of the data were used for training, 20% for validation, and 20% for testing the network. Different models of multilayer perceptron artificial neural networks were investigated and 10-8-1 structure with tansig activation function in hidden and output layers has the highest accuracy (93.81%). The findings of the present research show the high capability of image processing and artificial intelligence technologies in predicting dust concentration with high accuracy and low cost.

    Keywords: Dust, Concentration, Prediction, Machine Vision, Artificial Neural Network
  • رشید صفری*، محمدرضا شیخلو، محمد اسماعیل پور، حامد جعفرزاده، عاطفه شیخعلی پور
    سابقه و هدف
    در این تحقیق، از شبکه های عصبی مصنوعی برای پیش بینی تولید شیر گاو هلشتاین در ماه های چهارم ، پنجم، دهم و کل تولید شیر در یک دوره ی شیردهی 305 روز استفاده شد.
    مواد و روش ها
    پایگاه اولیه ی داده ها شامل 274025 رکورد تولید شیر حاصل از 7201 راس گاو هلشتاین یک تا چهار شکم زایش از دو گله ی پرورشی بود. پس از ویرایش داده های تولیدی، در نهایت از 87980 رکورد تولید شیر ماهانه در قالب 8798 ردیف داده که هر ردیف شامل گله، سن، شکم، ماه تولید، رکورد تولید شیر اول ماهانه ی دام تا رکورد تولید شیر ماه دهم دام و تولید کل دام در یک دوره شیردهی 305 روز بود به عنوان مخزن نهایی داده ها مورد استفاده قرار گرفت. از مجموع این داده ها، 50% برای آموزش شبکه، 20% برای اعتبارسنجی و 30% نیز برای آزمون شبکه عصبی مصنوعی در نظر گرفته شد. برای پیش بینی تولید شیر از ساختارهای گوناگون شبکه های عصبی مصنوعی با روش آموزش با ساختار پرسپترون چندلایه با الگوریتم پس انتشار خطا، استفاده شد. جهت تعیین شبکه ی بهینه از سه تابع فعالیت (تانژانت هیپربولیک آکسون، سیگموئید آکسون، تانژانت هیپربولیک خطی آکسون) و سه الگوریتم پس انتشار مومنتوم، گرادیان نزولی و لونبرگ مارکوات در هر دو لایه ی پنهان و خروجی استفاده شد. از معیارهای ضریب تبیین، مجذور میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق برای مقایسه الگوریتم ها استفاده شد.
    یافته ها
    در پیش بینی رکورد تولید شیر در ماه چهارم و پنجم تولید دام بر اساس سه رکورد اول ماهانه ی تولید شیر، به ترتیب ساختار شبکه با الگوریتم لونبرگ مارکوات و تابع فعالیت سیگموئید آکسون و ساختار شبکه با الگوریتم لونبرگ مارکوات و تابع فعالیت تانژانت هیپربولیک آکسون بهترین عملکرد را نشان دادند. برای این ساختارها، ضریب تبیین دارای بیشترین مقدار (به ترتیب 725/0 و 642/0)، مجذور میانگین مربعات خطا دارای کمترین مقدار (به ترتیب 785/4 و 345/5) و میانگین خطای مطلق دارای کمترین مقدار (به ترتیب 715/3 و 057/4) بود. در پیش بینی رکورد دهم تولید شیر دام بر اساس سه و یا چهار رکورد اول ماهانه ی تولید شیر، هیچ یک از ساختارهای شبکه توانایی پیش بینی موفق را نداشتند. در پیش بینی کل تولید شیر بر اساس سه رکورد اول تولید شیر با استفاده از الگوریتم لونبرگ مارکوات با تابع فعالیت تانژانت هیپربولیک آکسون دارای بهترین عملکرد بود. بطوری که، ضریب تبیین، مجذور میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق به ترتیب 799/0، 14/984 و 21/790 بودند. همین ساختار شبکه ی عصبی مصنوعی در پیش بینی کل تولید شیر یک دوره شیردهی بر اساس چهار و یا پنج رکورد اول موفق ترین ساختار بود و ضریب تبیین، مجذور میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق به ترتیب 856/0، 98/850 و 33/653 در استفاده از چهار رکورد اول تولید شیر و 904/0، 59/706 و 69/548 در استفاده از پنج رکورد اول به دست آمد.
    نتیجه گیری
    شبکه عصبی مصنوعی طراحی شده در این آزمایش با ضریب همبستگی 84/0 توان پیش بینی تولید شیر دام ها در ماه چهارم شیردهی را داشت. از طرفی شبکه عصبی طراحی شده توانست کل تولید شیر حیوان در یک دوره شیردهی 305 روز را با دقت مناسبی پیش بینی کند. به طوری که ضرایب همبستگی در استفاده از سه، چهار و پنج رکورد ماهانه اول دام ها جهت پیش بینی به ترتیب 89/0، 92/0 و 95/0 بود.
    کلید واژگان: شبکه عصبی مصنوعی، پیش بینی تولید شیر، گاو هلشتاین
    Rashid Safari *, Mohammadreza Sheikhlou, Mohammad Esmaeilpour, Hamed Jafarzadeh, Atefeh Sheikhali Pour
    Background and Objectives
    In this study artificial neural network (ANN) used to predict milk test day records at 4th, 5th, 10th months of lactation duration and 305-day milk yield in Holstein dairy cows.
    Materials and Methods
    Primary data source was consisting of 274025 milk production records of 7201 primiparuse to fourth birth Holstein cows, from two herd. Final source of data obtained from milk production records was consist of 87980 monthly milk test day records in 8798 rows which each row contains number of animal, herd, age, lactation, month of production, first to tenth monthly milk production records and 305-day milk yield. From the total of data, 50% was considered for neural network training, 20% for validation and 30% for testing. A multilayer perceptron (MLP) network with back propagation of error learning mechanism (BP) was used through different artificial neural network (ANN) structures to predict milk production. In order to optimize artificial neural network (ANN) structure three activation functions (hyperbolic tangent axon, sigmoid axon or linear hyperbolic tangent axon) and three back propagation algorithms viz. momentum, conjugate gradient (CG) and Leven-berg–Marquardt (LM) Training algorithms used in the hidden layer as well as in the output layer. Coefficient of determination, root of mean square error and mean absolute error were used to compare algorithms.
    Results
    In prediction of milk production of 4th and 5th monthly test day records, LM algorithm with sigmoid axon activation functions and LM Training algorithm, with hyperbolic tangent Axon functions had the best performance between network structures respectively. In these net work structures R2 were highest (0.725 and 0.642 respectively), RMSEs were lowest (4.785 and 5.345 respectively) and MAEs were lowest (3.715and 4.057 respectively). In prediction of 10th monthly test day milk production through three or four monthly test day records, obtained from the same lactation period, none of the structures had ability to predict milk production successfully. In prediction of 305-day milk yield, LM algorithm and hyperbolic tangent activation function had the best prediction through 3 test day records and R2, RMSE and MAE as performance criteria were 0.799, 984.14 and 790.21 respectively. Also the same structure of the network had the best performance to predict 305-day milk yield through four or five initial test day records and performance criteria, Coefficient of determination, root of mean square error and mean absolute error were 0.856, 850.98 and 653.33 respectively, in ANN with four test day record as input variables and 0.904, 706.59 and 548.69 respectively, in ANN with five test day record as input variables, respectively.
    Conclusion
    The artificial neural network designed in this study was able to predict the milk production of animals in the fourth month of lactation with a correlation coefficient of 0.84. On the other hand, the designed neural network was able to predict the total milk production of the animal in a lactation period of 305 days with appropriate accuracy. So that the correlation coefficients in using the first three, four and five monthly records of livestock for prediction were 0.89, 0.92 and 0.95 respectively.
    Keywords: Artificial Neural Network, Holstein Cows, Milk Production Prediction
  • کیمیا زهساز، صابره دربندی*، احسان میرزانیا

    مدل سازی و برآورد بارندگی، یکی از مسائل مهم و اساسی در زمینه هیدرولوژی است. به منظور کاهش خطا در زمینه مدل سازی از الگوریتم های جدید و متنوعی که در علوم مهندسی و کامپیوتر ارائه شده اند، استفاده می شوند. این موضوع در هیدرولوژی بسیار کارآمد است. این الگوریتم ها به منظور دست یابی به یک جواب بهینه، به تعداد کمی تکرار نیاز دارند و همین امر موجب افزایش سرعت در رسیدن به نتایج مورد نظر می شود. در این پژوهش از سه مدل MLR، ANN و هیبرید HBA-ANN به منظور مدل سازی زمانی و مکانی بارش استان آذربایجان شرقی طی بازه زمانی 2022 -1996 استفاده شد. بدین منظور، در مرحله اول از گام های تاخیر زمانی یک ماهه و دو ماهه بارش، به عنوان متغیر ورودی در مدل سازی زمانی و در مرحله دوم از متغیرهای طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی و ارتفاع جغرافیایی به عنوان متغیر ورودی در مدل سازی مکانی استفاده شد. جهت بررسی عملکرد تکنیک های مورد استفاده در پژوهش از پنج شاخص آماری RMSE، R،NRMSE ،NSE ،MBE استفاده شد. علاوه براین، برای برآورد مقدار بارش در مناطقی از استان که فاقد ایستگاه باران سنجی هستند از روی داده های ایستگاه های موجود، از روش های درون یابی هم باران و پلیگون تیسن استفاده شد. در نهایت، طبق نتایج به دست آمده از هر سه مدل در مدل سازی زمانی، هیبرید HBA-ANN عملکرد بهتری نسبت به مدل های MLR و ANN از خود نشان داد. هم چنین، باتوجه به نتایج مدل هیبریدی HBA-ANN، ایستگاه هریس با R برابر با 94/0 و RMSE برابر با 25/2 و ضریب NSE برابر با 79/0 و NRMSE برابر با 04/0 و MBE برابر با 06/1 در مرحله آزمون عملکرد بهتر نسبت به سایر ایستگاه ها در مرحله آزمون ارائه داد. براساس نتایج به دست آمده از مدل سازی مکانی، مدل هیبریدی HBA-ANN با R برابر با 95/0، RMSE برابر با 03/1، NSE برابر با 92/0، NRMSE برابر با 03/ 0 و MBE برابر با 81/0- دقت قابل توجهی در مدل سازی مکانی بارش از خود نشان داد و مجددا به عنوان مدل پیشنهادی انتخاب می شود. در این پژوهش، باتوجه به دقت بالای مدل هیبریدی HBA-ANN در مطالعات آتی پیشنهاد می شود، از این مدل در زمینه مدل سازی تبخیر، دما و غیره استفاده و نتایج ارزیابی شود.

    کلید واژگان: پولیگون تیسن، رگرسیون خطی چندگانه، شبکه عصبی مصنوعی، منحنی هم باران، هیبرید شبکه عصبی مصنوعی و گورکن عسل خوار
    Kimia Zehsaz, Sabereh Darbandi *, Ehsan Mirzania
    Introduction

    Life on Earth is influenced by precipitation. Precipitation is one of the most significant factors that affect the hydrological cycle. Considering that precipitation is non-linear, complex, and can be changed according to spatial and temporal, estimating the amount of this important atmospheric factor in each month or year for each region and watershed is particularly important in managing and optimizing water resources. Various optimization models and algorithms have been proposed for modeling hydrological systems in recent decades. These algorithms have significantly reduced errors and increased accuracy. Still, since hydrological systems rely on random events, none of the methods can be completely and accurately selected as a superior model for modeling and estimating. The honey badger algorithm is an innovative algorithm that requires a few iterations to achieve an optimal solution, and this increases the speed of reaching the desired results. In current study investigates the performance of three models, including multiple linear regression (MLR), artificial neural network (ANN), and hybrid artificial neural network with honey badger optimization algorithm (HBA-ANN) for modeling the temporal and spatial precipitation in East Azarbaijan province. The best-developed model was selected by evaluation criteria such as R, RMSE, NRMSE, MBE, and NSE, the best model is selected.

    Materials and Methods

    The MLR model is one of the methods to analyze and investigate several variables. In this method, the model has one dependent variable and several independent variables, so that a linear equation is generated between the independent variables called X1, X2, ..., Xn and the dependent variable Y. ANN is a black box model of neural networks in the human brain. One of the most used methods is the BP method, which includes two stages. In the first stage, which is entitled feed-forward, the error value is calculated, after comparing output and objective values. In the second stage, which is labeled the back-propagation, the error value calculated in the previous step is corrected. The mentioned two stages continue until the output of the model approaches the desired output. The HBA is a new algorithm that simulates the honey-seeking behavior of a creature called the honey badger. The HBA includes two stages. In the first phase, the locations of this creature are calculated, and in the second phase, the exact distance between the HBA and the prey (dj) is calculated based on the honey intensity (S) and the honey smell intensity (Ij), as well as its new and optimal location for the prey Xnew. In the HBA-ANN model, the HBA algorithm is used to determine the most optimal output value in the ANN and increase performance in modeling. Therefore, the developed hybrid model can have the characteristics of both ANN and HBA methods.

    Results and Discussion

    In this study, in the first stage, the temporal modeling, and in the second stage, the spatial modeling of the monthly precipitation of 18 stations in East Azarbaijan province during the period of 1996-2022 using MLP, ANN, and HBA-ANN models has been paid. For temporal modeling of precipitation, one and two-month precipitation delay steps of the stations were used as input parameters. The first 70% of the dataset was selected for the training phase and the last 30% of the dataset was selected for the testing phase. Based on the results obtained from evaluation criteria and graphic diagrams, it can be concluded that the HBA-ANN model indicated significant accuracy compared to other models in the temporal modeling of precipitation. Also, by comparing the results of the stations in the HBA-ANN model, the Heris station with R =0.94, RMSE=2.25, NSE=0.79, NRMSE=0.04, and MBE=1.06 in the testing stage performed better compared with other stations. For spatial modeling of precipitation, the geographic coordinates of the stations, which include longitude, latitude, and altitude, are used as input parameters, and average monthly precipitation is used as the output parameter. From eighteen stations, 70% of the stations were selected for the training phase and 30% of the stations were selected for the testing phase. Based on the results obtained from R=0.95, RMSE=1.03, NSE =0.92, NRMSE = 0.03, and MBE = -0.81 and graphical diagrams, it can be concluded that the HBA-ANN model revealed significant accuracy compared to other models in spatial modeling of precipitation.

    Conclusion

    Precipitation is one of the most important factors that significantly change the hydrological cycle. Therefore, modeling and estimating this parameter is vital. In this study, the performance of multiple linear regression (MLR), artificial neural network (ANN), and hybrid ANN using honey badger algorithm (HBA-ANN) models were used for the spatial and temporal modeling of precipitation in East Azarbaijan province. For spatial modeling, the time delay steps of one and two months of station precipitation were selected as input parameters. Also, for temporal modeling, the longitude, latitude, and altitude parameters were used. The mentioned models were evaluated by R, RMSE, NSE, NRMSE, and MBE assessment criteria. According to the results of temporal modeling, the HBA-ANN model for all stations, especially Heris station with R equal to 0.94, RMSE equal to 2.25, NSE equal to 0.79, NRMSE equal to 0.04, and MBEequal to 1.06 is selected as the superior model. Also, based on the results obtained from spatial modeling, the HBA-ANN model with R equal to 0.95, RMSE equal to 1.03, NSE equal to 0.92, NRMSE equal to 0.03, and MBEequal to -0.81 was selected as the best model. The MLR and ANN models, respectively, presented a relatively poor performance compared to the developed hybrid model.

    Keywords: Artificial Neural Network, Hybrid Artificial Neural Network, Honey Badger Algorithm, Isohyet Curve, Multiple Linear Regression, Thiessen Polygon
  • بهزاد زکی، علی محمد آخوند علی*، منوچهر فتحی مقدم، محمدامین مداح

    امروزه استفاده از مدل های هوشمند در شبیه سازی فرایند بارش رواناب کاربرد زیادی به ویژه در مدیریت منابع آب پیدا کرده است. در این مطالعه به منظور پیش بینی سری زمانی جریان روزانه در ایستگاه هیدرومتری مرغک، واقع در حوضه کارون، از مدل هوشمند شبکه عصبی مصنوعی تلفیق شده با آنالیز موجک استفاده شده است.  برای این منظور، سری زمانی بارش مشاهده ای و بازتحلیلی ERA-INTRIM  به مدت 16 سال (1382-1397) به وسیله ی تبدیل موجک به زیر سری های فرکانسی تجزیه شد، سپس این زیر سری ها هر کدام به طور جداگانه به عنوان داده های ورودی به مدل شبکه عصبی مصنوعی وارد گردید. نتایج به دست آمده حاکی از آن بود که داده های بازتحلیلی توانایی بالایی در شبیه سازی مدل های بارش رواناب دارند و می توانند جایگزین خوبی برای داده های مشاهده ای ایستگاه های بارش باشند. هم چنین مطابق نتایج روش تبدیل موجک می تواند بر بهبود عملکرد مدل ANN ساده برای حوضه بازفت در مقیاس روزانه برابر 38 درصد و در مقیاس ماهانه برابر 72 درصد موثر باشد.

    کلید واژگان: تبدیل موجک، سری زمانی بارش، شبکه عصبی مصنوعی، ایستگاه مرغک، ERA-Intrim
    Behzad Zaki, Ali Mohammad Akhoond-Ali *, Manoochehr Fathi-Moghadam, Mohammadamin Maddah

    Today, the use of intelligent models in simulating runoff has been widely used in water resources management. In this study, in order to predict the daily flow time series of the Morghak hydrometric station in Karun basin, an intelligent model of artificial neural network combined with wavelet analysis has been used. For this purpose, the ERA-INTRIM observational and analytical precipitation time series for 16 years (1378-1382) was decomposed by wavelet transform into frequency subsets, then each subset separately as input data to the artificial neural network model was introduced. The results showed that the analytical data have a high ability to simulate runoff precipitation models and can be a good alternative to observation data of rainfall stations. Also, according to the results of the wavelet transform technique, it can be effective in improving the performance of the simple ANN model for the Bazoft basin by 38% on a daily scale and 72% on a monthly scale.

    Keywords: Artificial Neural Network, ERA-Interim, Morghak Station, Precipitation Time-Series, Wavelet Transform
  • سرمد مهدی کاظم الغانمی، عاطفه چمنی*، احمد نجم عبدالله الموسوی، کامران رضایی توابع

    شاخص های زیستی نقش مهمی در افزایش درک بشر از وضعیت بوم شناختی و سلامت بوم سازگان های تالاب ایفا می کنند. در این مطالعه، وضعیت بوم-شناختی تالاب بین المللی چغاخور با استفاده از شاخص ارزش زیستی Z در 10 نقطه نمونه برداری آب و رسوب بستر مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، برخی از پارامترهای شیمیایی آب و رسوب محاسبه و در نهایت ارتباط این پارامترها با شاخص زیستی z با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی بررسی گردید. نتایج شاخص Z نشان دهنده وضعیت بتامزوساروپ تالاب (03/0±30/2 =Z) با آلودگی متوسط بود. نتایج مدل شبکه عصبی مصنوعی با ضریب تعیین 943/0 نشان داد افزایش سطح پارامترهایی مانند هدایت الکتریکی رسوب (µs/cm43/18±97/553) و همچنین اکسیژن خواهی شیمیایی (mg/l 44/0±18/15) و زیستی (mg/l 52/0±23/8) و کل جامدات محلول (mg/l 63/7±66/173) در آب به طور قابل توجهی بر تغییرات شاخص تنوع زیستی Z تاثیرگذار بوده است. این طور به نظر می رسد فعالیت های انسانی پیرامون تالاب به خصوص گسترش اراضی کشاورزی در شرایط کنونی در این امر نقش عمده ای داشته است. بنابراین، بهبود مدیریت اراضی کشاورزی، به ویژه اصلاح سیستم کشاورزی و جلوگیری از ورود رواناب کشاورزی به محیط تالاب از راهبردهای ضروری جهت حفاظت از بوم-سازگان خواهد بود. همچنین پایش مستمر جوامع کفزی در تالاب چغاخور و ارزیابی تغییرات فصلی برای توسعه برنامه های حفاظتی لازم و ضروری است.

    کلید واژگان: ارزیابی زیستی، بی مهرگان کفزی، تالاب بین المللی چغاخور، شبکه عصبی مصنوعی، کاربری کشاورزی.
    Sarmad Mahdi Kadhum Alghanimi, Atefeh Chamani, Ahmed Najm Abdallh Al-Mosawy*, Kamran Rezaei Tavabe

    Biological indicators play a pivotal role in enhancing our comprehension of the ecological status and health of wetland ecosystems. This study investigated the ecological status of Chaghakhor International Wetland utilizing the biological value index Z at 10 water and sediment sampling sites. The Z index results revealed a Beta-mesosaproby status (Z = 2.30 ± 0.03) with moderate pollution. The findings from the artificial neural network model, displaying a determination coefficient of 0.943, indicated that elevated levels of parameters such as sediment electrical conductivity (553.97 ± 18.43), chemical oxygen demand (15.18 ± 0.44), biological oxygen demand (8.23 ± 0.52), and total dissolved solids (173.66 ± 7.63) in water significantly influenced changes in the biodiversity index Z. Human activities surrounding the wetland, particularly the expansion of agricultural lands, appear to have exerted a substantial impact on the present conditions. Consequently, improving agricultural land management, specifically through agricultural system reform, and preventing agricultural runoff from infiltrating the wetland environment are indispensable strategies for ecosystem preservation. Additionally, continuous monitoring of benthic communities in Chaghakhor Wetland and assessment of seasonal variations are crucial for formulating necessary conservation programs.

    Keywords: Agricultue Landuse, Artificial Neural Network, Biological Assessment, Chaghakhor International Macrobenthos, Wetland
  • زهرا ممیوند، آریو امامی فر*، فخرالدین صالحی، مصطفی کرمی

    افزایش تقاضای مصرف کنندگان برای استفاده از مواد غذایی طبیعی و بدون افزودنی و همچنین افزایش ضایعات صنایع غذایی، محرک استفاده از محصولات جانبی کارخانه های مواد غذایی در دیگر صنایع غذایی است. تفاله گوجه فرنگی ازجمله ضایعات کارخانه های مواد غذایی است که در کارخانه های تولید رب و سس از گوجه فرنگی تولید می شود.  هدف از این پژوهش بررسی اثر پیش تیمار مایکروویو و روش استخراج بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی روغن دانه گوجه فرنگی بود. پیش تیمار دانه ها با امواج مایکرویوو (0، 200 و 500 وات) طی زمان های مختلف (0، 1، 3 و 5 دقیقه) انجام و روغن دانه ها با روش سوکسله و پرس استخراج گردید. برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی روغن استحصالی شامل بازده استخراج، ویسکوزیته، عدد اسیدی، عدد پراکسید، و مولفه های رنگی شامل روشنایی، قرمزی و زردی ارزیابی گردید. تجزیه و تحلیل داده ها بر اساس آزمایش فاکتوریل در قالب طرح آماری کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. داده های آزمایشگاهی این پژوهش توسط روش الگوریتم ژنتیک- شبکه عصبی مصنوعی با 3 ورودی (روش استخراج، توان مایکروویو و زمان تیماردهی) و 7 خروجی (درصد استخراج، عدد اسیدی، عدد پراکسید، ویسکوزیته، روشنایی، قرمزی و زردی) مدل سازی شد. نتایج مدل سازی به روش الگوریتم ژنتیک- شبکه عصبی مصنوعی نشان داد شبکه ای با ساختار 7-8-3 در یک لایه پنهان و با استفاده از تابع فعال سازی تانژانت هیپربولیک می تواند درصد استخراج، عدد اسیدی، عدد پراکسید، ویسکوزیته، روشنایی، قرمزی و زردی روغن تهیه شده از دانه های گوجه فرنگی را با ضریب همبستگی بالا و مقدار خطا پایین پیش بینی نماید. بر اساس نتایج آزمون آنالیز حساسیت، روش استخراج در مقایسه توان و زمان پیش تیمار دانه ها با مایکرویوو، به عنوان عامل اصلی تعیین گردید

    کلید واژگان: آنالیز حساسیت، شبکه عصبی مصنوعی، روغن دانه گوجه فرنگی، مایکروویو
    Zahra Mamivand, Aryou Emamifar*, Fakhreddin Salehi, Mostafa Karami

    Increasing consumers demand for natural and additive-free foods and high volumes of food industry wastes, are stimulating the use of these resources in other food industries. Tomato pomace is one of the food factory wastes is the resulting by-product of tomato paste and sauce factories. The aim of this study was to evaluate the effect extraction method and microwave pretreatment of tomato seeds on the physicochemical characteristics of their extracted oil. The seeds were treated with microwaves using various power levels (0, 200 and 500 W) and different process times (0, 1, 3 and 5 min) and their oil was extracted by Soxhlet and press methods. Fatty acids composition of oils was determined by gas chromatography. Some physicochemical characteristics of extracted seed oil including oil yield, viscosity, acid value, peroxide value, and color index (L, b, a values) were evaluated. Data was analyzed with factorial treatment structure in a Completely Randomized Design in three replications. The experimental data was modeled by artificial neural network with 3 inputs (extraction method, microwave power and pretreatment time) and 7 outputs (oil yield, acid value, peroxide value, viscosity, L value, b value and a value). The results of artificial neural network modeling showed that the network with a 3-8-7 structure and using the Hyperbolic tangent activation function can predict the oil yield, acid value, peroxide value, viscosity, L value, b value and a value of tomato seed oil with high correlation coefficient and low error. Based on the results of the sensitivity analysis, the extraction method compared to the power and time of microwave assisted pretreatment of seeds was determined as the main factor.

    Keywords: Artificial Neural Network, Sensitivity Analysis, Tomato Seed Oil, Microwave
  • ابراهیم اسعدی اسکویی، بهزاد دهقان جیردهی، محمدتقی سدیدی شال، مرتضی پاکدامن*، فرحناز کیان ارثی

    ماهی ها حیواناتی خونسرد هستند و متابولیسم، رشد و تغذیه آنها با دمای آب ارتباط تنگاتنگی دارد. تغییرات دمایی باعث بروز تنش در ماهی ها و بعضا شیوع بیماری ها به هنگام گذر از آستانه های تحمل آنها می شود. با توجه به اهمیت موضوع، در این پژوهش به کمک داده های مشاهداتی روزانه ایستگاه هواشناسی کشاورزی رشت در استان گیلان، مربوط به بازه زمانی خرداد 1396 تا آبان ماه سال 1398، متغیرهای دمای بیشینه و کمینه استخر پرورش ماهیان گرمابی با استفاده از چند روش یادگیری ماشین مدلسازی شد. برای این منظور، روش های شبکه عصبی مصنوعی، تقویت گرادیان و جنگل تصادفی، برای مدلسازی دمای بیشینه و کمینه استخرهای یک مجموعه پرورش ماهی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از ارزیابی عملکرد این رهیافت ها با داده های اندازه گیری شده، نشان داد برای مدلسازی دمای کمینه، شبکه عصبی (با ریشه میانگین مربعات 93/1 و همبستگی 92/0) و برای مدلسازی دمای بیشینه، مدل جنگل تصادفی (با ریشه میانگین مربعات 61/1 و همبستگی 95/0)  دارای دقت بیشتری هستند. در صورت تدقیق بیشتر، با کاربست مدل های پیشنهادی می توان با استفاده از داده های روزانه پیش بینی هواشناسی، به عنوان ورودی، دمای بیشینه و کمینه را برای استخر پرورش ماهیان پیش بینی نمود و در صورت لزوم اقدامات مدیریتی مقتضی را با توجه به شرایط دمایی پیش بینی شده انجام داد.

    کلید واژگان: ماهی گرمابی، یادگیری ماشین، شبکه عصبی، جنگل تصادفی، روش تقویتی گرادیان
    Behzad Dehghan Jirdehi, Mohammadtaghi Sadidi Shal, Morteza Pakdaman *, Farahnaz Kianersi

    Fish are cold blooded animals and their metabolism, growth and feeding are strongly dependent on water temperature. Temperature changes in fish breeding pools cause stress and disease outbreaks occur especially above the tolerance thresholds. The aim of this study is predicting pool water temperature from observed air temperate using several machine learning approaches, namely artificial neural network, gradient boosting and random forest in Gilan province.Maximum and minimum air temperature data of Rasht Agrometorological station for the period of June 2016 to November 2018 were collected and used for prediction of corresponding data of fish breeding pond .The obtained results showed that for prediction of the minimum temperature, the neural network model (with a root mean square of 1.93 and a correlation of 0.92) and for the pool water maximum temperature, the random forest model (with a root mean square of 1.61 and a correlation of 0.95) did a better job comparing to other two approaches. These selected models can be applied for prediction of water temperature using air Tmax and Tmin for improved management options under changing conditions.

    Keywords: Artificial Neural Network, Boosting, Gradient, Machine Learning, Prediction, Random Forest, Warm-Water Fish
  • سمیرا گویلی، محمد رزم کبیر*، امیر رشیدی، رزگار عرب زاده

    شبکه های عصبی مصنوعی در دهه ی اخیر رشد چشمگیری در زمینه های مختلف علوم و از جمله علوم دامی داشته است. پژوهش کنونی برای بررسی قابلیت کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی در پیش بینی ارزش های اصلاحی صفت وزن از شیرگیری در بز مرخز انجام شد. در بخش نخست ارزش های اصلاحی صفت مذکور با کمک معادلات مختلط، بر اساس مدل حیوانی و توسط نرم افزار DMU پیش بینی شد. در بخش دوم، همان داده های مزرعه ایی به عنوان پارامترهای ورودی برای اجرای شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شدند. برای اجرای شبکه های عصبی مصنوعی توسط نرم افزار R، ابتدا داده ها طی چند مرحله کنترل و پردازش شدند که شامل جایگذاری داده های گمشده و نامتعارف با روش PPCA، انتخاب متغیرها بر اساس تجزیه وتحلیل همبستگی، تبدیل مقیاس و نهایتا بخش بندی داده ها به دو دسته آموزش (75%) و آزمون (25%)  بود. در پژوهش کنونی سه مدل از شبکه های عصبی مصنوعی اجرا شدند که شامل مدل های پرسپترون چند لایه (MLP)، تابع پایه شعاعی (RBF) و رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) بودند. در مرحله بعد برای هر کدام از این مدل ها بهترین معماری جستجو شدکه شامل تعداد لایه پنهان و تعداد نورون ها در هر لایه بود. هر سه مدل با تعداد دو لایه پنهان، بهترین معماری و کارائی را داشتند. مقادیر عددی همبستگی ارزش اصلاحی حقیقی (ارزش اصلاحی حاصل از معادلات مختلط) و ارزش اصلاحی پیش بینی شده (ارزش اصلاحی حاصل از شبکه های عصبی مصنوعی) برای مدل های MLP،RBF  و SVR در داده های مزرعه ای به ترتیب 72/0، 49/0 و 73/0 برآورد شد. نتایج پژوهش براساس داده های مزرعه ای نشان داد که مدل های MLP و SVR با ضریب همبستگی بالاتر و مقدار خطای پایین تری، قابلیت پیش بینی صفت ارزش اصلاحی وزن شیرگیری را دارند.

    کلید واژگان: ارزیابی ژنتیکی، ارزش اصلاحی، شبکه های عصبی مصنوعی، بز مرخز، وزن شیرگیری
    Samira Gavili, Mohammad Razmkabir *, Amir Rashidi, Rezgar Arabzadeh

    Artificial neural networks (ANN) have been widely used for both prediction and classification tasks in many fields of knowledge; however, few studies are available on animal science. The objective of this study was to prediction of breeding values of weaning weight in Markhoz goats based on the Mixed Model Equation (MME) and Artificial Neural Networks (ANNs). Quality control and calculation of descriptive statistics was performed using the GLM procedure of the SAS statistical package. The pedigree file included 5541 kids produced by 261 bucks and 1616 does. In the first step, genetic evaluations and Best Linear Unbiased Prediction (BLUP) of breeding values for weaning weight was computed with the mixed model equations, animal model by DMU program. Later, unique dataset was introduced to the ANN models by the R statistical program. A variety of models including, multilayer perceptron (MLP), radial basis function (RBF) and Support Vector Regression (SVR) were used to build the neural models. The artificial neural networks were trained and several networks (different hidden layers and nodes/ neurons) were evaluated. In artificial neural networks, the data were randomly divided to two parts (75% training and 25% for test/validation). Best architecture was selected according to the mean square of error and correlation. Correlation between true breeding value (BVs predicted by MME) and estimated breeding value (BVs predicted by ANNs) for MLP, RBF and SVR models were 0.72, 0.49 and 0.73, respectively. Analysis of farm data showed that the MLP and SVR models have higher performance than RBF for prediction of breeding values or ranking of individuals.

    Keywords: Artificial Neural Network, Breeding Value, Genetic Evaluation, Markhoz Goat, Weaning Weight
  • فرحناز دوستعلی زاده، مجتبی خوش روش*، رامین فضل اولی، محمدمهدی باطنی

    با توجه به اهمیت آب شیرین برای حیات بشر و آسیب پذیری منابع آب زیرزمینی در برابر انواع آلودگی ها و امکان انتقال آلاینده ها به سایر منابع آب های سطحی و زیرزمینی و همچنین، قرار داشتن کشور ایران در کمربند خشک و نیمه خشک، محافظت از این عنصر با ارزش و کمیاب بسیار ضروری بوده و پایش مداوم و مستمر آن باید از اولویت های مدیریت منابع آب قرار گیرد. از این رو، در پژوهش حاضر به آلودگی نیترات در دشت های شرق استان مازندران و بررسی مسائل مربوطه پرداخته شد و مدلی کارآمد و بهینه جهت پیش بینی غلظت نیترات ارائه شد. در انجام این پژوهش به مقایسه ی سه مدل یادگیری ماشین درخت تصمیم، رگرسیون لجستک و شبکه عصبی مصنوعی پرداخته شد. داده های فیزیکی و شیمیایی اندازه گیری شده طی سال های 1364 تا 1399 استفاده شده و به عنوان متغیرهای ورودی مدل ها قرار داده شد. متغیر ها شامل دما، سطح ایستابی، pH، EC ، HCO3-، CL-، SO24-، Na+، K+، Mg2+، Ca2+، THو TDS بوده و میزان آلودگی نیترات آب زیرزمینی با تقسیم 70 درصد داده ها به عنوان آموزش و 30 درصد به عنوان آزمون، پیش بینی شده و از شاخص های R2، RMSE، NSE و PBIAS برای ارزیابی مدل ها استفاده شد. نتایج به دست آمده حاکی از آن بود که مدل درخت تصمیم با اختلاف زیاد نسبت به دو مدل دیگر بهترین عملکرد را داشته (957/0R2 = و 297/0RMSE=، 95/0= NSE و 907/0Testing acc =) و پس از آن رگرسیون لجستیک و شبکه عصبی مصنوعی با عملکردهای به مراتب ضعیف تری نسبت به مدل درخت تصمیم قرار داشتند. پیشنهاد می شود آزمایش با مدل های دیگر یادگیری ماشین و تغییر قراردادن متغیرهای ورودی و اضافه کردن چند متغیر دیگر از جمله کاربری اراضی و بارندگی انجام و نتایج با پژوهش حاضر مقایسه گردند.

    کلید واژگان: داده کاوی، درخت های تصمیم، رگرسیون لجستیک، شبکه عصبی مصنوعی
    Farahnaz Doustalizadeh, Mojtaba Khoshravesh *, Ramin Fazloula, Mohammadmehdi Bateni

    Considering the importance of fresh water for human life and the vulnerability of groundwater sources to all kinds of pollution and the possibility of transferring pollutants to other surface and groundwater sources, as well as the location of Iran in the arid and semi-arid belt, protecting this valuable and rare element is imperative and its continuous monitoring must be one of the priorities of water resources managers. Therefore, in the current research, nitrate pollution in the eastern plains of Mazandaran province was discussed and relevant issues were investigated, and an efficient and optimal model for predicting nitrate concentration was presented. In this research, three machine learning models including decision tree, logistic regression and artificial neural network were compared. The physical and chemical data measured during the years 1985 to 2020 were used and entered as the input variables of the models. The variables include temperature, water level, pH, EC, HCO3-, CL-, SO24-, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, TH and TDS; The amount of nitrate contamination of the groundwater, was predicted by dividing 70% of the dataset as training and 30% as testing data. The R2, RMSE, NSE and PBIAS indexes were applied for model evaluation. The results indicated that the Decision Tree model had the best performance with a large difference compared to the other two models (R2 = 0.957 and RMSE = 0.297, NSE = 0.95 and testing acc = 0.907). After That, logistic regression and artificial neural network had much weaker performances than the lead model. It is suggested to conduct another research with other machine learning models by changing the input variables and add some extra ones such as land-use and compare the results with the current research.

    Keywords: Data Mining, Decision Trees, Logistic Regression, Artificial Neural Network
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال