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

meta heuristic algorithms

در نشریات گروه کشاورزی
  • مسعود پورغلام آمیجی، خالد احمدآلی*، عبدالمجید لیاقت
    این پژوهش با هدف انتخاب ویژگی های مهم برای مدل سازی هزینه سامانه های آبیاری تحت فشار با استفاده از داده های 515 پروژه آبیاری قطره ای در چهار بخش شامل هزینه ایستگاه پمپاژ و سامانه کنترل مرکزی (TCP)، هزینه لوازم داخل مزرعه (TCF)، هزینه نصب و اجرای داخل مزرعه و ایستگاه پمپاژ (TCI) و هزینه کل (TCT) انجام شد. در مرحله اول بانک اطلاعاتی شامل 39 متغیر تاثیرگذار در هزینه بخش های یادشده، تهیه و قیمت تمام پروژه ها (1385 تا 1398) برای سال پایه 1400 به روزرسانی شد. سپس انتخاب ویژگی با الگوریتم های مختلف در محیط MATLAB و در دو بخش شامل (1) کل ویژگی ها (ویژگی های قبل از طراحی و ویژگی های بعد از آن شامل 39 ویژگی) و (2) ویژگی های قبل از مرحله طراحی (شامل 18 ویژگی) انجام شد. نتایج انتخاب ویژگی نشان داد که مقادیر RMSE و R2 برای بخش کل ویژگی ها به ترتیب برابر با 0/007 و 0/92 و برای بخش ویژگی های قبل از طرحی به ترتیب برابر 0/003 و 0/89 است. از بین الگوریتم های مختلف برای انتخاب ویژگی، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و الگوریتم های بهینه سازی (Wrapper) به ترتیب عنوان بهترین یادگیرنده و روش انتخاب ویژگی شناسایی شدند. نتایج معیارهای ارزیابی نشان داد که دو الگوریتم LCA و FOA برآورد مناسبی را به دست دادند و معیار خطای آن در بخش کل ویژگی ها به ترتیب 0/0020و 0/0018 و همبستگی آن 0/94 و 0/94 به دست آمد. در بخش ویژگی های قبل از طراحی نیز این معیارها به ترتیب 0/0006 و 0/95 برای هر دو الگوریتم بود. در نهایت در بخش کل ویژگی ها، 10 مورد از 39 ویژگی و در بخش ویژگی های قبل از طراحی، 8 مورد از 18 ویژگی به عنوان موثرترین ویژگی ها انتخاب شد. نتایج انتخاب موثرترین ویژگی ها که بر هزینه بخش های مختلف سامانه آبیاری قطره ای اثرگذارند، می تواند مدل سازی هزینه سامانه ها را ساده تر و سریع تر کرده و ضمن کاربرد در کارهای پژوهشی، در عمل نیز برآورد و مدیریت هزینه ها را قبل از طراحی و اجرای این طرح ها ممکن کند.
    کلید واژگان: مدل سازی اقتصادی، سامانه های نوین آبیاری، تحلیل حساسیت، شناخت الگو، الگوریتم های فراکاوشی
    Masoud Pourgholam-Amiji, Khaled Ahmadaali *, Abdolmajid Liaghat
    This research aimed to select essential features for modeling the cost of pressurized irrigation systems using the data of 515 drip irrigation projects in four parts, including the cost of pumping station and central control system (TCP), cost of on-farm equipment (TCF), cost of installation and operation on-farm and pumping station (TCI), and total cost (TCT). In the first stage, a database including 39 features influencing the cost of the mentioned sectors was prepared and the price of all projects (2006 to 2019) was updated for the base year of 2021. Then, feature selection was done with different algorithms in MATLAB environment and in two parts including (1) all features (39 features before and after the design stage) and (2) 18 features before the design phase (BD). The results showed that the amounts of RMSE and R2 for all the features were equal to 0.007 and 0.92, respectively, and for the BD section, they were equal to 0.003 and 0.89, respectively. Among the different algorithms for feature selection, support vector machine (SVM) and optimization algorithms (Wrapper) were identified as the best learner and feature selection method, respectively. The results of the evaluation criteria showed that the two LCA and FOA algorithms achieved the best estimation, and their error criterion in all the features were 0.0020 and 0.0018, respectively, while their correlations were 0.94 and 0.94. In the BD features, these criteria were 0.0006 and 0.95 for both algorithms, respectively. Finally, in the all features section, 10 out of 39 features and for BD section, 8 out of 18 were selected as the most effective features. The results of choosing the most effective features that affect the cost of different parts of the drip irrigation system can make the cost modeling of the systems simpler and faster and, while being useful for research works, it facilitates estimation and management of costs before implementation of each project.
    Keywords: Economic Modeling, Modern Irrigation Systems, Sensitivity analysis, Pattern Recognition, Meta-heuristic algorithms
  • حسین حکیمی خانسر*، علی حسین زاده دلیر، جواد پارسا، جلال شیری

    پیش بینی دقیق فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی در زمان ساخت با روش های دقیق یکی از مهم ترین ارکان در مدیریت پایداری سدهای خاکی است. هدف کلی از این تحقیق توسعه مدل های ترکیبی، بر مبنای سیستم استنتاج عصبی فازی و الگوریتم های بهینه سازی فرا ابتکاری است. در این راستا الگوریتم های فرا ابتکاری بهینه ساز شامل الگوریتم ژنتیک (GA)، ازدحام ذرات (PSO)، تفاضل تکاملی (DE)، کلونی مورچگان برای فضای پیوسته (ACOR)، جستجوی هارمونی (HS)، رقابت استعماری (ICA)، کرم شب تاب (FA) و گرگ خاکستری (GWO) به منظور بهبود عملکرد آموزش سیستم استنتاج عصبی فازی، استفاده شد. سه ویژگی شامل تراز خاکریزی، زمان ساخت سد و تراز مخزن (آبگیری) حاصل از ابزار دقیق سد به عنوان ورودی مدل های ترکیبی انتخاب شدند. ارزیابی هایی انجام شده از مقایسه مدل های ترکیبی با شاخص های آماری، نشان دهنده دقت قابل قبول هر هشت مدل ترکیبی است. نتایج تحقیق نشان داد مدل ترکیبی الگوریتم ژنتیک در دوره آزمون با مقادیر ، RMSE، NRMSE وMAE  به ترتیب برابر با مقادیر0/9540، 0486/، 0/1232 و 0/0345، بهترین عملکرد را نسبت به سایر الگوریتم های بهینه ساز دارد. همچنین الگوریتم های ترکیبی ANFIS-GA، ANFIS-PSO، ANFIS-ICA،ANFIS-HS عملکرد بهتری را نسبت بهANFIS-GWO، ANFIS-FA، ANFIS-ACOR و ANFIS-DE در بهبود آموزش شبکه ANFIS و پیش بینی فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی در زمان ساخت، دارند.

    کلید واژگان: سد خاکی، ANFIS، الگوریتم های فرا ابتکاری، فشار آب حفره ای، ابزار دقیق سد
    H. Hakimi Khansar*, A. Hosseinzadeh Dalir, J. Parsa, J. Shiri

    Accurate prediction of pore water pressure in the body of earth dams during construction with accurate methods is one of the most important components in managing the stability of earth dams. The main objective of this research is to develop hybrid models based on fuzzy neural inference systems and meta-heuristic optimization algorithms. In this regard, the fuzzy neural inference system and optimizing meta-heuristic algorithms including genetic algorithms (GA), particle swarm optimization algorithm (PSO), differential evolution algorithm (DE), ant colony optimization algorithm (ACOR), harmony search algorithm (HS), imperialist competitive algorithm (ICA), firefly algorithm (FA), and grey wolf optimizer algorithm (GWO) were used to improve training system. Three features including fill level, dam construction time, and reservoir level (dewatering) obtained from the dam instrumentation were selected as the inputs of hybrid models. The results showed that the hybrid model of the genetic algorithm in the test period had the best performance compared to other optimization algorithms with values of R2, RMSE, NRMSE, and MAE equal to 0.9540, 0.0866, 0.1232, and 0.0345, respectively. Also, ANFIS-GA, ANFIS-PSO, ANFIS-ICA, and ANFIS-HS hybrid algorithms performed better than ANFIS-GWO, ANFIS-FA, ANFIS-ACORE, and ANFIS-DE in improving ANFIS network training and predicting pore water pressure in the body earthen dams at the time of construction.

    Keywords: Earth dam, ANFIS, Meta-heuristic algorithms, Pore water pressure, Dam instrumentation
  • نگار حافظی، محمدجواد شیخ داودی*، هوشنگ بهرامی، سید عنایت الله علوی

    متغیرهای مختلفی بر عملکرد مزارع نیشکر تاثیر گذارند. با بررسی این متغیرها و تعیین میزان اثر هر یک از آنها می توان به راهکارهایی به منظور افزایش بهره وری مزارع نیشکر دست یافت. امروزه استفاده از یافته های هوش مصنوعی و داده کاوی برای کمک به پیش بینی تولید محصول مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این مقاله، معرفی روش هوشمند سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی و ترکیب این تکنیک با الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات به منظور افزایش دقت و سرعت یادگیری سیستم فازی- عصبی در تخمین خصوصیات کمی و کیفی محصول نیشکر است. متغیرهای مدل شامل مجموعه ای از عوامل مدیریتی، خصوصیات خاک، آب و اقلیمی در منطقه مورد مطالعه است. در ابتدا، برای انتخاب ویژگی های بهینه از میان متغیرهای موجود در مساله از الگوریتم ژنتیک استفاده شد سپس از یک الگوی اصلی سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی و یک الگوی ترکیبی شبکه فازی- عصبی با الگوریتم ازدحام ذرات برای پیش بینی خصوصیات مورد مطالعه استفاده گردید. نتایج نشان داد که الگوی ترکیبی شبکه فازی- عصبی و الگوریتم ازدحام ذرات نسبت به الگوی اصلی سیستم فازی- عصبی صرف، به راه حل دقیق تر و قوی تر منجر شده است؛ این مدل به ترتیب با مقادیر اعشاری ضریب تعیین، ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین درصد خطای مطلق 9237/0، 0181/0 و 0217/0 برای عملکرد نیشکر و نیز 9847/0، 0086/0 و 0138/0 برای درصد شکر استحصالی، توانایی مناسبی در پیش بینی و نگاشت غیرخطی میان متغیرهای مورد نظر داشته است.

    کلید واژگان: نیشکر، پیش بینی، هوش مصنوعی، الگوریتم های فراابتکاری
    Negar Hafezi, Mohammad Javad Sheikhdavoodi *, Houshang Bahrami, Seyed Enayatallah Alavi

    Introduction :

    Sugarcane is a tropical, perennial grass that forms lateral shoots at the base to produce multiple stems. It is the main source of sugar production and one of the most important sources of energy production in the world. Today, the use of artificial intelligence and data mining findings to help predict product production is considered. Determining the relationship between inputs and outputs of production process using artificial intelligence (AI) has drawn more attention rather than mathematical models to find the relationships between input and output variables by training, and producing results without any prior assumptions. The adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS), as a form of AI, is a combination of artificial neural network (ANN) and fuzzy systems that uses the learning capability of the ANN to derive the fuzzy if-then rules with appropriate membership functions worked out from the training pairs, which in turn leads to the inference.Particle swarm optimization (PSO) is an algorithm modeled on swarm intelligence, in a search space, or model it finds a solution to an optimization problem and predict social behavior in the presence of objectives. The PSO is a population-based stochastic computer algorithm, modeled on swarm intelligence. Swarm intelligence is based on social psychological principles and it provides insights into social behavior, also helps to many engineering applications. Feature selection is becoming very important in predictive analytics. Indeed, many data sets contain a large number of features, so we have to select the most useful ones. One of the most advanced methods to do that is the genetic algorithm (GA). Genetic algorithms can select the best subset of variables for predictive model. The purpose of this research is to evaluate the applicability of one artificial intelligence technique including adaptive neuro-fuzzy inference system and also combining this technique with particle swarm optimization to increase the accuracy and speed of training of the neuro-fuzzy system in prediction of yield and recoverable sugar percentage (R.S%) of sugarcane.

    Materials and Methods:

     In this paper, one main pattern of adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and one synthetic model of adaptive neuro-fuzzy inference system with particle swarm optimization (PSO) were used to predict the studied properties by MATLAB version 2017. Initial data for this study were collected from Debal-Khozaie Agro-industry Company in Khouzestan province, Iran. The actual data for the seven periods of sugarcane harvest from 2010 to 2017 were used for modeling. The studied parameters included a set of agronomic factors, soil characteristics, irrigation and climate in the study area. The test data sets were used for comparison of selected ANFIS and ANFIS with PSO, as well as for the observation values. This comparison was performed by using three statistical indices: Determination Coefficient (R2), Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Absolute Percentage Error (MAPE).

    Results and Discussion:

    From all of the studied parameters, eleven parameters were selected as the effective features by the binary genetic algorithm (BGA). In feature selection, the function to optimize is the generalization performance of a predictive model. More specifically, in this method, purpose was to minimize the error of the model on an independent data set not used to create the model. The data were randomly divided into two groups: training and testing. Each pattern was modeled separately and then the results were compared. The results showed that the combination of adaptive neuro-fuzzy inference system with particle swarm optimization algorithm (ANFIS-PSO) had better performance in predicting cane yield and recoverable sugar percentage. In ANFIS-PSO model the root mean square error, mean absolute percentage error and coefficient of determination values were found 0.0181, 0.0217, 0.9237 and 0.0086, 0.0138, 0.9847 respectively for two variables of cane yield and recoverable sugar percentage. In relation to the predicted cane yield by the neuro-fuzzy network with particle swarm algorithm, it can be concluded that among the effective factors, with increasing plant age and use of resistant varieties, the amount of yield was decreased and increased, respectively.

    Conclusion:

     The hybrid pattern of adaptive neuro-fuzzy inference system with the particle swarm optimization has been directed against the mere neuro-fuzzy system to a more accurate and stronger solution. Indeed, it can be concluded that ANFIS model with the PSO has the ability for precise estimation of sugarcane yield and recoverable sugar percentage.

    Keywords: Sugarcane, Prediction, Artificial neural network, Meta-heuristic Algorithms
  • سمیه امامی*، یحیی چوپان، جواد پارسا

    با توجه به این که رژیم جریان و به تبع آن رژیم رسوب در حوزه های آبخیز ثابت نیست، پیش بینی دبی رسوب کمک شایانی در برآورد و مدیریت رسوب ورودی به سازه های آبی می نماید. اندازه گیری میزان رسوب به شیوه ی معمول در دنیای امروز توجیه پذیر نبوده و ممکن است خطای انسانی را نیز به همراه داشته باشد. از این رو، در این پژوهش، از سه الگوریتم فراابتکاری بهینه سازی شامل الگوریتم رقابت استعماری (ICA)، الگوریتم گرگ خاکستری (GWO) و الگوریتم انتخابات (EA) برای برآورد بار رسوبی معلق رودخانه ی زرینه رود استفاده شده است. برای محاسبه دبی رسوب توسط مدل ها در ابتدا آمار و اطلاعات لازم در دوره ی آماری 94-1372 در ایستگاه مورد مطالعه جمع-آوری شده است. پس از پردازش داده ها، تعداد 210 داده متناظر دبی و رسوب انتخاب شد. داده های دبی- رسوب متناظر ایستگاه مورد مطالعه به صورت تصادفی به دو بخش 70 درصد برای واسنجی و 30 درصد برای آزمون تفکیک شدند. برای ارزیابی عملکرد روش های پیشنهادی، از چهار آماره شامل ضریب تبیین (R2)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، معیار نش- ساتکلیف (NSE) و میانگین قدرمطلق خطا (MAE) استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که الگوریتم GWO با کسب مقادیر RMSE=228.86, R2=0.96 تن در روز، NSE=0.74 وMAE=67.32 تن در روز، در مقایسه با سایر الگوریتم های به کار گرفته شده، از کارایی بالاتری برخوردار است که این امر می تواند به برنامه ریزی صحیح و جامع برای طراحی و ساخت سازه های آبی منجر شود.

    کلید واژگان: الگوریتم های فراکاوشی، انتقال رسوب، حوزه آبخیز، دبی رسوب
    Somayeh Emami *, Yahya Choopan, Javad Parsa

    Due to the flow regime and consequently the sediment regime are not constantly in the watersheds, the prediction of sediment discharge is a great help in estimating and managing the sediment input to hydraulic structures. Measurement of sediment in the usual way is not justified in nowadays and may also lead to human error. Therefore, in this study, three meta-heuristic optimization algorithms, including imperialist competitive algorithm (ICA), grey wolf optimizer algorithm (GWO) and election algorithm (EA), were used to predict the suspended sediment load of the Zarrineh river. In order to calculate the sediment discharge by the models, firstly, the necessary statistics and data were collected from the studied station in the period 1993-2015. After processing the data, 210 corresponding discharge and sediment data were selected. The corresponding discharge-sediment data from the study station were randomly separated into two parts, 70% for training and 30% for testing. In order to evaluate the performance of the algorithms, four statistics consist of R2, RMSE, MAE and the NSE were used. The results showed that GWO algorithm with values of statistical criteria R2=0.96, RMSE=228.86 ton/day, NSE=0.74 and MAE=67.32 ton/day, has a very high accuracy compared to other algorithms used which this would lead to comprehensive planning for the design and construction of hydraulic structures.

    Keywords: Meta-heuristic algorithms, Sediment transport, watershed, sediment discharge
  • نگار حافظی*، هوشنگ بهرامی، محمدجواد شیخ داودی، سید عنایت الله علوی

    در این پژوهش برای پیش بینی عملکرد نیشکر از شبکه عصبی مصنوعی مبتنی بر الگوریتم های فرااکتشافی به عنوان یک روش کارآمد که تخمین عملکرد محصول را بر اساس داده های واقعی به دست می آورد، استفاده شده است. به منظور پیش بینی عملکرد نیشکر از پارامترهای موثری نظیر مشخصات گیاه، هدایت الکتریکی آب و خاک، حداکثر درجه حرارت و میانگین ساعات آفتابی در طول دوره رشد محصول و در مقیاس زمانی هفت ساله استفاده گردید. بر همین اساس از چهار الگوی آموزشی در ساخت شبکه های عصبی استفاده شد که به ترتیب شامل شبکه عصبی مصنوعی مبتنی بر الگوریتم پس انتشار خطا، ترکیب شبکه عصبی با الگوریتم ژنتیک، ترکیب شبکه عصبی با الگوریتم ازدحام ذرات و در آخر رویکرد نوین ترکیب شبکه عصبی با الگوریتم مرکب ژنتیک- ازدحام ذرات بوده اند. نتایج بدست آمده از پژوهش، حاکی از آن است که استفاده از الگوریتم های فرااکتشافی سبب بهبود عملکرد شبکه عصبی شده و قدرت پیش بینی را به طور محسوسی افزایش داده است. مقادیر میانگین مربعات خطا و ضریب همبستگی برای روش ترکیبی شبکه عصبی، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات به ترتیب 00057/0 و 91457/0 برای داده های آزمایش بدست آمد که برتری این روش را نسبت به سایر الگوها نشان می دهد. علاوه بر این، اعتبارسنجی متقاطع مدل پیشنهادی به روش k نزدیک ترین همسایه نشان داد که صحت داده های آموزشی و آزمایشی به منظور پیش بینی عملکرد نیشکر به ترتیب برابر با 5/98 و 5/95 درصد بوده است.

    کلید واژگان: نیشکر، عملکرد، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم های فرااکتشافی، اعتبارسنجی متقاطع
    Negar Hafezi *, Houshang Bahrami, MohammadJavad Sheikh Davoodi, Seyed Enayatallah Alavi

    In this study, to predict sugarcane yield, an Artificial Neural Network based on meta-heuristic algorithms is used as an efficient method to estimate crop yield based on actual data. In order to predict sugarcane yield, effective parameters such as plant characteristics, electrical conductivity of soil and water, maximum temperature and average hours of sunshine during the growing season and on a time scale of seven years were used. Accordingly, four hybrid models were used to build neural networks which including of artificial neural network based on Back Propagation (BP) algorithm, combining neural network with Genetic Algorithm (GA), combining neural network with Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm and finally a new approach as combining neural network with GA-PSO. The results show that the neural network performance can be improved using meta-heuristic algorithms and can be increased significantly the prediction power. The Mean Square Error (MSE) and correlation coefficient (R) in the hybrid method of neural network with GA-PSO were obtained 0.00057 and 0.91457 respectively on the test data, which show the superiority of this method to other patterns. In addition, cross validation test of the proposed model by K-Nearest Neighbors showed the accuracy of training and test data to predict sugarcane yield has been equal to 98.5% and 95.5%, respectively.

    Keywords: Sugarcane, yield, Artificial Neural Network, Meta-heuristic algorithms, cross validation
  • حجت امامی*، سمیه امامی، شادی حیدری
    در بسیاری از نقاط ایران اطلاع دقیقی از میزان فرسایش، انتقال رسوب و نیز رسوبگذاری رودخانه ها وجود نداشته و در بسیاری از موارد، بین اندازه گیری های انجام شده، اختلافات بسیاری مشاهده می شود. با توجه به این که رژیم جریان و به تبع آن رژیم رسوب در حوضه های آبریز ثابت نیست، پیش بینی دبی رسوب کمک شایانی در برآورد رسوب تجمع یافته پشت سازه های آبی به خصوص سدها و تعیین حجم مرده مخازن در ماه های آتی نموده و با اتخاذ تمهیدات به موقع، مدیریت تخلیه به هنگام رسوب را تا حدی تسهیل می کند. در این پژوهش، از سه الگوریتم فراابتکاری بهینه سازی شامل الگوریتم ژنتیک (GA)، الگوریتم گرگ خاکستری (GWO) و الگوریتم انتخابات (EA) جهت پیش بینی بار رسوبی معلق رودخانه ها استفاده شده است. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی، از سه آماره شامل ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و معیار نش- ساتکلیف (NSE) استفاده شده است. بار معلق رسوبی ایستگاه رسوبی واقع در رودخانه زرینه رود طی سال های 94- 1384 به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد الگوریتم GWO با کسب مقادیر ، RMSE=0.022 و NSE=0.74 در مقایسه با سایر الگوریتم های به کار گرفته شده، از کارایی بالاتری برخوردار است.
    کلید واژگان: برآورد دبی رسوب معلق، الگوریتم های فراابتکاری، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم گرگ خاکستری، الگوریتم انتخابات
    Hojjat Emami *, Somayeh Emami, Shadi Heydari
    In many areas of Iran, there is no detailed information on the amount of erosion, sediment transport and sedimentation of rivers, and in many cases, there are many difference between measurements. Due to the fact that the flow regime and consequently the sediment regime in the watersheds are not constant, the prediction of sediment rate helps to estimate the sediment accumulated behind the structures, specially the dams, and determine the dead volume of reservoirs in the future months, and by adopting timely arrangements facilitate the deposition management to a certain extent. In this research, three optimization algorithms including Genetic Algorithm (GA), Gray Wolf Optimizer (GWO) and Election Algorithm (EA) were used to predict the suspended sediment load of the rivers. In order to evaluate the performance of the algorithms, three statistics consists of R2, RMSE and NSE were used. The suspended sediment load of sedimentary station located in the Zarrineh-Rood river during the 2005-2015 are used as a case study. The results show GWO algorithm with values R2=0.96, RMSE=0.022 and NSE=0.74 has a very high accuracy compared to other algorithms used.
    Keywords: Suspended sediment load, meta-heuristic algorithms, Genetic Algorithm, Gray Wolf Optimizer, Election Algorithm
  • فهیمه امیری میجان*، حسین شیرانی، عیسی اسفندیارپور، علی اصغر بسالت پور، حسین شکفته

    استفاده از شیب منحنی مشخصه رطوبتی خاک در نقطه عطف (شاخص S)، یکی از شاخص های مهم ارزیابی کیفیت خاک در برنامه ریزی مدیریت اراضی زراعی و باغی محسوب می شود. هدف از این پژوهش، تعیین موثرترین ویژگی های خاک در منطقه جیرفت بر تخمین شاخص S با استفاده از الگوریتم هیبرید شبیه سازی تبرید - شبکه عصبی مصنوعی بود. به ا ین منظور، 350 نمونه خاک دست خورده و 350 نمونه خاک دست نخورده ا ز اراضی زراعی و باغی برداشت و سپس برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک، شامل درصد شن، سیلت، رس، قابلیت هدایت الکتریکی اشباع، چگالی ظاهری، درصد تخلخل کل، درصد مواد آلی و درصد کربنات کلسیم معادل با استفاده از روش های استاندارد اندازه گیری شدند. همچنین با استفاده از دستگاه صفحات فشاری، مقدار رطوبت خاک در مکش های 0، 30،10، 50، 100، 300، 500، 1000 و 1500 کیلوپاسکال تعیین شد. در ادامه با استفاده از الگوریتم هیبریدی شبکه عصبی مصنوعی- شبیه سازی تبرید، ویژگی های موثر بر مدل سازی شاخص S استخراج شدند. در نهایت با استفاده از پنج ویژگی استخراج شده (درصد ش و رس، قابلیت هدایت الکتریکی، چگالی ظاهری و ظرفیت زراعی)، مدل سازی شاخص S توسط شبکه عصبی مصنوعی انجام شد. نتایج نشان داد که با کاهش متغیرهای ورودی، دقت مدل سازی افزایش یافت. به علاوه، نتایج آنالیز حساسیت نشان داد چگالی ظاهری با بالاترین ضریب حساسیت (ضریب حساسیت 5/0) به عنوان مهم ترین ویژگی در مدل سازی شاخص S محسوب می شود. بنابراین، از آنجا که افزایش تعداد ویژگی ها لزوما باعث افزایش دقت مدل سازی نمی شود، کاهش ویژگی های ورودی به سبب کاهش هزینه و زمان انجام پژوهش مقرون به صرفه است.

    کلید واژگان: کیفیت فیزیکی خاک، انتخاب ویژگی، تحلیل حساسیت، الگوریتم‎های تکاملی
    F. Amirimijan*, H. Shirani, I. Esfandiarpour, A. Besalatpour, H. Shekofteh

    Use of the curve gradient of the Soil Water Retention Curves (SWRC) in the inflection point (S Index) is one of the main indices for assessing the soil quality for management objectives in agricultural and garden lands. In this study Anneling Simulated – artificial neural network (SA-ANN) hybrid algorithm was used to identify the most effective soil features on estimation of S Index in Jiroft plain. For this purpose, 350 disturbed and undisturbed soils samples were collected from the agricultural and garden lands and then some physical and chemical soil properties including Sand, Silt, Clay percent, Electrical Conductivity at saturation, Bulk Density, total porosity, Organic Mater, and percent of equal Calcium Carbonate were measured. Moreover, the soil moisture amount was determined within the suctions of 0, 10, 30, 50, 100, 300, 500, 1000, 1500 KP using pressure plate. Then, the determinant features influencing the modeling of S Index were derived using SA-ANN hybrid algorithm. The results indicated that modeling precision increased by reducing the input variables. According to the sensitivity analysis, the Bulk Density had the highest sensitivity coefficient (sensitivity coefficient=0.5) and was identified as the determinant feature for modeling the S Index. So, since increasing the number of features does not necessarily increase the accuracy of modeling, reducing input features is due to cost reduction and time-consuming research.

    Keywords: soil physical quality, feature selection, sensitivity analysis, meta-heuristic algorithms
  • عادل بخشی پور، حماد ذرعی فروش*، ایرج باقری
    این مطالعه با هدف بررسی بهترین مشخصه های استخراج شده از تصاویر برای تعیین بهترین روش طبقه بندی کیفی چای سبز توسط الگوریتم های فراابتکاری انجام شد. 5 طبقه مختلف چای سبز مطابق با استاندارد سازمان ملی استاندارد ایران ارزیابی شدند. پس از دریافت تصاویر گروه های مختلف چای سبز در رایانه، تعداد 6 بلوک تصویر مربعی از هرکدام از تصاویر رنگی اولیه جدا شدند. این بلوک های تصویر از حالت RGB به تصاویر سطح خاکستری تبدیل شدند. فیلتر موجک گسسته هار سطح اول روی تصاویر خاکستری اعمال شد و 4 زیرتصویر موجکی استخراج شدند. ماتریس های هم رخداد برای هرکدام از تصاویر زیرباند موجک محاسبه شدند و 17 ویژگی بافتی پرکاربرد در مطالعه های بافتی تصویر، از تصاویر زیرباندها استخراج شدند (مجموعا 68 ویژگی بافتی برای هر بلوک تصویر). با استفاده از آنالیز مولفه های اصلی، تعداد 8 ترکیب ویژگی از ویژگی های اولیه تولید شدند و برای جداسازی 5 گروه چای سبز استفاده شدند. نتایج نشان داد که الگوریتم هایی از شبکه های عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان و درخت تصمیم، قادر به طبقه بندی کیفی چای سبز با دقت بالایی بودند. درحالی که شبکه بیزین عملکرد قابل قبولی نداشت. باتوجه به آماره های ارزیابی، شبکه های عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه (با مقادیر آماره کاپا، ریشه میانگین مربعات خطا و دقت طبقه بندی به ترتیب برابر با 0/9901، 0/420 و 99/17 درصد) به عنوان بهترین طبقه بندی انتخاب شد. براساس نتایج این پژوهش، استفاده از ماشین بینایی و ویژگی های بافتی مستخرج از زیرباندهای موجک تصاویر، روش مناسبی برای طبقه بندی کیفی چای سبز می باشد.
    کلید واژگان: الگوریتم های فراابتکاری، بافت تصویر، پردازش تصویر، تبدیل موجک
    Adel Bakhshipour, Hemad Zareiforoush *, Iraj Bagheri
    This study was aimed to investigate the best features extracted from images to determine the best technique for qualitative classification of green tea by using meta-heuristic algorithms. Five different classes of green tea were evaluated according to the standards of the Institute of Standards and Industrial Research of Iran. After receiving the images of different green tea classes in the computer, 6 square blocks were extracted from each of the original color images. These image blocks were transformed from RGB to gray scale images. One-level discrete Haar wavelet filter was applied to the gray images and 4 wavelet subimages were obtained. Co-occurrence matrices were calculated for each wavelet subimages and 17 common texture features in the image textural studies, were extracted from subimages (totally 68 texture features for each block image). By using principal component analysis, 8 feature components were produced from the original features and used for the separation of 5 groups of green tea. The results showed that algorithms of artificial neural networks, support vector machine and decision tree were capable of qualitative classification of green tea with high accuracy. However, Bayesian network did not have acceptable performance. According to the evaluation statistics, the multilayer perceptron artificial neural networks (with Kappa statistic, root mean square error and classification accuracy of 0.90, 0.42, and 99.17%, respectively) was the best classifier. Based on the results of this study, the use of machine vision and texture features extracted from image wavelet subimages is a suitable technique for the qualitative classification of green tea.
    Keywords: image processing, Image texture, meta-heuristic algorithms, wavelet transform
  • سجاد سبزی، یوسف عباس پور *، حسین جوادی کیا
    علف هرز به دلیل رقابت با محصولات کشاورزی برایدستیابی به آب، مواد مغذی، نور خورشید و . . . باید از مزرعه حذف شود. روش های مختلفی برای مبارزه با علف های هرز وجود دارد مانند روش های مکانیکی، دستی و استفاده از علف کش ها که در میان کشاورزان، امروزه کاربرد علف کش ها رایج تر است اما این کار به دلیل استفاده یکسان در کل مزرعه، به آلودگی زیست محیطی انجامیده است. در این مطالعه، یک سیستم ماشین بینایی مبتنی بر پردازش ویدئو به منظور شناسایی علف هرز چاودار از گیاه سیب زمینی جهت پاشش بهینه علف کش پیشنهاد شده است. پس از فیلم برداری، پیش پردازش و قطعه بندی، 965 شیء شناسایی شد. از هر شیء، 14 خصوصیت استخراج شد. با استفاده از روش فراابتکاری هیبرید شبکه عصبی مصنوعی - الگوریتم ژنتیک از میان 14 خصوصیت استخراجی، 6 خصوصیت میانگین، ممان سوم، خودهمبستگی، همبستگی، عدم تشابه و آنتروپی به عنوان خصوصیات موثر انتخاب شدند. کل داده ها به دو دسته تقسیم شدند: داده های آموزش (70 درصد کل داده ها) و داده های تست و اعتبارسنجی (30 درصد کل داده ها). با استفاده از طبقه بند هیبرید شبکه عصبی - مصنوعی - الگوریتم مبتنی بر جغرافیای زیستی، طبقه بندی انجام گرفت. با دو روش تحلیل ماتریس اغتشاش و بررسی نمودار ROC، عملکرد سیستم طبقه بند ارزیابی شد. سه معیار حساسیت، دقت و ویژگی با استفاده از ماتریس اغتشاش محاسبه شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که میزان حساسیت، دقت و ویژگی سیستم طبقه بند به ترتیب بالای 99، 99 و 98 درصد است. می توان نتیجه گرفت که امکان ساخت سیستم ماشین بینایی با هدف ذکر شده که به صورت برخط کار می کند وجود خواهد داشت.
    کلید واژگان: الگوریتم های فراابتکاری، طبقه بند، فیلم برداری، قطعه بندی، ماشین بینایی
    Sajad Sabzi, Yousef Abbaspour*, Hosein Javadiki
    The weeds must be removed from the field due to their competition with principal crops to use water, nutrients, sunlight, etc. There are different methods to remove the weeds: mechanically, manually or chemically (applying herbicides). For farmers, applying herbicides is a usual way, but brings some concerns, from the point of environmental issues, due to equal application of chemicals all over fields, regardless the presence or absence of weed. For this reason, a machine vision system based on video processing was proposed to recognize Secale cereale L. (as a weed) from potato plant (as principal crop) to make herbicide application more accurate. Nine hundred sixty five objects were recognized after taking videos, pre-processing and segmentation. Fourteen features were extracted from each object. Using the hybrid artificial neural network-genetic algorithm, of 14 extracting features, only 6 features were selected as effective ones: average, the third moment, autocorrelation, correlation, dissimilarity, and entropy. Data were classified into two groups: training data (70% of the total data) and testing data (30% of the total data). The classification was performed using hybrid of artificial neural network - Bio-geography Based Optimization (BBO) algorithm. Performance of classification system was evaluated through analysis of confusion matrix and Receiver Operating Characteristic (ROC). Sensitivity, specificity, and accuracy were calculated using confusion matrix. The results showed that the sensitivity, accuracy and specificity of classification system reached to an acceptable level: 99.49 %, 99.65% and 98.91%, respectively. Our conclusion is that it is possible to manufacture the machine vision system with mentioned aims that work as online.
    Keywords: Machine vision, Meta-heuristic algorithms, Precision farming, Video processing, Weeds
  • سیدجواد ساداتی نژاد، لیلا قاسمی، حسین یوسفی *
    شبکه های نظارت طولانی مدت آب های زیرزمینی می توانند اطلاعات لازم برای برنامه ریزی و مدیریت منابع آب را فراهم کنند. محدودیت های بودجه در سازمان های مدیریت منابع آب اغلب به معنای کاهش تعداد چاه های مشاهده ای موجود در یک شبکه پایش آب زیرزمینی است. به دلیل ملاحظات اقتصادی و کاهش هزینه های پایش، هدف بهینه سازی در پژوهش حاضر، کاهش ایستگاه های پایش است. در پژوهش حاضر از الگوریتم فوق ابتکاری ژنتیک در طراحی شبکه بهینه پایش سطح آب استفاده شد. هدف از انجام بهینه سازی، تعیین یک ترکیب بهینه از میان شبکه اصلی چاه های مشاهده ای بود، به طوری که امکان کمترین خطای اندازه گیری و کمترین فقدان داده و بهترین پراکنش چاه ها فراهم شود. با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ژنتیک شبکه پایش آب زیرزمینی منطقه بهینه سازی شد. از بین 15 حلقه چاه پیزومتری موجود در دشت کوهدشت، 13 حلقه چاه دارای داده بودند. برای انجام تحقیق حاضر از داده های 36 ماه متوالی، یعنی داده های 1392 1394 استفاده شد. با استفاده از الگوریتم ژنتیک شبکه پایش آب زیرزمینی از نو طراحی شده و چاه های مد نظر از بین نقاط پتانسیل انتخاب شدند. درنهایت، نتیجه مطلوب و بهینه مد نظر از بین نتایج به دست آمده از تکرارهای مختلف در الگوریتم ژنتیک انتخاب شد و از بین تعداد کل نقاط پتانسیل، 28 چاه کمترین RMSE یعنی 11/0 و بهترین پراکنش را داشتند. موقعیت چاه های به دست آمده با تعدادی از چاه های موجود نزدیکی داشت. همچنین، نتیجه به دست آمده با ضوابط طراحی شبکه پایش کمی آب زیرزمینی مطابقت دارد که کارآمدی این روش را نشان می دهد.
    کلید واژگان: الگوریتم رتبه‏ بندی نامغلوب، بهینه‏ سازی، چاه مشاهده ‏ای، روش‏های فراابتکاری، شبکه پایش
    Seyyed Javad Sadatinejadi, Leila Ghasemi, Hossein Yousefi*
    Long-term groundwater monitoring networks can provide essential information for planning and management water resources. Budget constraints in water resource management agencies often mean a reduction in the number of observation wells included in a monitoring network. Due to economic considerations and reducing monitoring costs, the optimization approach in this study is to reduce the monitoring stations. In the present study, genetic algorithm was used to designing optimal water level monitoring network. The aim of optimization to determine an optimal combination (reduced) from the main network was well observed, so that the possibility of measurement error smallest and least loss of data and provide the best distribution of wells. Using the genetic algorithm, the groundwater monitoring network of the region was optimized. Using the genetic algorithm, the groundwater monitoring network of the region was optimized. In Koohdasht Plain, among of 15 observation wells, 13 wells observations had data. in order to do this research, the data for 36 consecutive months, namely, data from 1392 to 1394 were used. Using the genetic algorithm, the groundwater monitoring network was redesigned and selected wells were selected from potential points. finally, 28 wells had the lowest RMSE of 0.113 and had the best distribution. Location of wells obtained by a number of existing wells was near. The results obtained with the criteria of the quantity of groundwater monitoring network design, which corresponded to show the effectiveness of this approach.
    Keywords: Monitoring network, Optimization, Meta-heuristic algorithms, NSGA-II, observation wells
  • سعید اکبری فرد، محمدرضا شریفی *
    در چند دهه اخیر، الگوریتم های فراکاوشی نقش موثری در مسائل مختلف مهندسی از جمله بهره برداری بهینه از مخازن داشته اند. به دلیل پیچیدگی مسائل مدیریت منابع آب و در نتیجه نیاز روزافزون به توسعه و رواج روش های مزبور، در پژوهش حاضر با استفاده از روشی مبتنی بر الگوریتم جستجوی موجودات همزیست، به مدل سازی بهره برداری بهینه از سیستم های پیچیده چند مخزنی پرداخته شده است. در گام اول، عملکرد موفقیت آمیز روش با استفاده از تعدادی تابع محک استاندارد ارزیابی شد. پس از آن به منظور بهره برداری ماهانه، از مخازن تنگ معشوره، سازبن و کرخه، واقع در حوزه آبخیز کرخه استفاده شد. تخصیص بهینه برای تامین نیاز آبی چهار منطقه کشاورزی، با اولویت تامین نیاز آبی زیست محیطی برای دوره 5 ساله (سال آبی 60-59 تا 64-63) در نظر گرفته شد. نتایج به دست آمده از الگوریتم جستجوی موجودات همزیست، با نتایج به دست آمده از الگوریتم های تکاملی توسعه یافته دیگر، ازجمله الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات، مقایسه شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که در مقایسه با سیاست های حاصل از اعمال الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات، سیاست بهینه شده توسط الگوریتم جستجوی موجودات همزیست با شاخص پایداری 99/99، 11/99، 92/82 و 47/79، عملکرد مناسب تری در بهره برداری بهینه از سیستم های چند مخزنی دارد.
    کلید واژگان: الگوریتم های فراکاوشی، سیستم های چند مخزنی
    Saeid Akbarifard, Mohammadreza Sharifi *
    In recent decades, Meta-heuristic algorithms has played an effective role in solving different engineering problems such as optimal operation of reservoirs. Owing to the complexity of water resources management problems, as well as, the daily growing need for the development and expansion of these methods, in this research, a model based on Symbiotic Organisms Search (SOS) algorithm was developed for modeling the optimal operation of complex multi-reservoirs systems. In the first step, the performance of the method was successfully assessed through several benchmark functions. Then it was used for the monthly operation of Tangemashure, Sazbon and Karkheh reservoirs located in Karkheh basin. The optimal allocation were considered for meeting the irrigation demands of 4 agricultural regions, and priority was with allocation of water for the environmental demands., for a 5 year period (from 1980-81 to 1984-85). The results of SOS algorithm were compared with other developed evolutionary algorithms including Genetic Algorithm (GA) and Particle Swarm Optimization (PSO). The results indicated that, optimized operation policy through SOS algorithm with the sustainability index of 99.99, 99.11, 82.92 and 79.47 percent for Sazbon, Tangemashure, upstream and downstream of Karkheh reservoirs was more appropriate performance as compared to GA and PSO algorithms in optimal operation of multi-reservoirs systems.
    Keywords: Symbiotic Organisms Search Algorithm, Optimal Operation, Karkheh Basin, Meta-heuristic algorithms, Multi-Reservoirs System
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