predictive modeling
در نشریات گروه کشاورزی-
New evaluation and control methods are required to address the ecological, economic, and public health concerns raised by the contamination of the rivers Tigris and Euphrates. To minimize negative effects on ecosystems, our research built and implemented amachine learning framework to track down and foresee potential water contamination hotspots. To examine the causes of pollution and its consequences on aquatic ecosystems, researchers combined data from multiple sources, such as aerial photographs, field surveys, and official government documents. Predictive models encompass significant attributes such as pesticides, mineral composition, suspended particulates, diversity of macroinvertebrates, and habitat quality. Feature selection techniques, including LASSO regression and recursive feature elimination, ensured dependable model construction. Four machine learning algorithms of MCP, K-nearest neighbors, decision tree, and multi-layer perceptron were employed for pollution source recognition and impact prediction. The models correctly identified significant pollution sources, including untreated sewage, agricultural runoff, and industrial discharges. The concentration and distribution patterns of pollutants were elucidated by clustering and regression techniques. The results indicated reduced biodiversity, habitat degradation, and toxic algal blooms, as well as identified significant pollution areas. This research showsthat machine learning can transform environmental monitoring and water resource management.The study's practical findings, which integrate ecological and computational methodologies, can assist policymakers and water resource managers.
Keywords: Aquatic Ecology, Predictive Modeling, Classification Algorithms, Pollutant Sources -
این پژوهش، با هدف بررسی کارایی روش های یادگیری ماشین در شناسایی و اولویت بندی صفات کلیدی مرتبط با تحمل به تنش گرما در گندم انجام شد. دو مجموعه داده؛ شامل 203 و 236 ژنوتیپ گندم که پیش تر در شرایط تنش گرما ارزیابی شده بودند، مورد تحلیل قرار گرفت. الگوریتم های یادگیری ماشین، شامل k -نزدیک ترین همسایه (KNN)، ماشین بردار پشتیبان (SVM)، جنگل تصادفی (RF) و شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) برای مدل سازی روابط بین صفات ارزیابی شده و وزن دانه پنج سنبله، تحت تنش گرما به کار گرفته شدند. نتایج نشان داد که مدل های SVM و ANN با مقادیر R-squared نزدیک به یک، عملکرد بهتری در پیش بینی صفت هدف داشتند. تحلیل اهمیت ویژگی ها مبتنی بر پیاده سازی مدل ها، در اکثر حالات صفات تعداد دانه در سنبله، تعداد روز تا ظهور سنبله و وزن صد دانه را به عنوان عوامل کلیدی موثر بر تحمل به تنش گرما شناسایی کرد. علاوه بر این، نتایج تجزیه ها، پیچیدگی روابط بین صفات تحت تنش گرما را برجسته نمود، که نشان دهنده نیاز به تکنیک های تحلیلی پیشرفته برای درک کامل مکانیسم های تحمل به گرما است. تحلیل هم بستگی و تحلیل دندروگرام، الگوهای متمایزی در روابط بین صفات تحت شرایط عادی و تنش نشان داد، که تاکید بر اهمیت در نظر گرفتن زمینه محیطی هنگام مطالعه روابط بین صفات دارد. یافته های این پژوهش، کارایی یادگیری ماشین را در تسریع روند اصلاح ارقام گندم برای تحمل به تنش گرما را نشان می دهد. صفات کلیدی شناسایی شده می توانند به عنوان اهداف بالقوه برای اصلاح ژنتیکی یا انتخاب، جهت توسعه ارقام گندم متحمل به تنش گرما استفاده شوند.کلید واژگان: اهمیت صفات، مدل سازی پیش بینی، اصلاح نباتات دقیق، ماشین بردار پشتیبان (SVM)، شبکه های عصبی مصنوعی(ANN)This study aimed to investigate the effectiveness of machine learning techniques in identifying and prioritizing key traits associated with heat stress tolerance in wheat. Two datasets comprising 203 and 236 wheat genotypes, previously evaluated under normal and heat stress conditions, were analyzed. Machine learning algorithms, including k-Nearest Neighbors (KNN), Support Vector Machines (SVM), Random Forest (RF), and Artificial Neural Networks (ANN), were employed to model the relationships between traits and grain weight of five spikes under heat stress. Results indicated that SVM and ANN models exhibited superior performance in predicting the target trait, with R-squared values approaching 1.0. Correlation analysis and dendrogram analysis highlighted distinct patterns in trait relationships under normal and stress conditions, emphasizing the importance of considering environmental context when studying trait interactions. The analysis of feature importance consistently revealed traits such as the number of grains per spike, days to heading, and 100-grain weight as key characteristics, repeatedly highlighted across different algorithmic approaches, underscoring their fundamental role in heat stress tolerance. The identified key traits can serve as potential targets for genetic manipulation or selection, contributing to the development of heat-tolerant wheat cultivars. The findings of this study highlight the efficacy of machine learning in expediting the breeding of heat-tolerant wheat cultivars.Keywords: Artificial Neural Network (ANN), Precision Breeding, Predictive Modeling, Support Vector Machines (SVM), Trait Importance
-
Microbiome research has gained prominence for its crucial role in various domains, from human health to environmental ecosystems. Understanding and predicting microbial community composition is essential for unlocking the potential of microbiomes. In this paper, we present a novel approach that leverages the synergy between machine learning and data analysis techniques to comprehensively profile and predict microbial communities. Our study addresses the current challenges in microbiome analysis by proposing a unified framework that integrates multiple data types, including 16S rRNA gene sequencing, metagenomic, and environmental data. We employ advanced machine learning algorithms, such as deep learning models and ensemble techniques, to extract meaningful patterns and relationships from these complex datasets. This integrated approach not only captures the taxonomic composition of microbial communities but also reveals functional potentials and ecological interactions among microbial taxa. One of the key novelties of our work lies in the development of a predictive model for microbial community assembly. By incorporating ecological principles and community dynamics, our model can forecast how microbial communities respond to environmental changes or perturbations, providing valuable insights for ecosystem management and restoration efforts. Furthermore, we demonstrate the practical applicability of our approach in diverse scenarios, including clinical microbiology, environmental monitoring, and biotechnological processes. We showcase its accuracy in predicting shifts in microbial community structure under varying conditions, offering a powerful tool for preemptive interventions in disease prevention and bioprocess optimization. We introduce an innovative methodology that bridges the gap between microbiology and machine learning, facilitating a deeper understanding of microbial ecosystems and their functional roles. By unifying data analysis and predictive modeling, our approach has the potential to revolutionize the way we study and harness the power of microbiomes, with far-reaching implications in healthcare, agriculture, and environmental conservation.
Keywords: data analysis, Machine learning, Microbial Community Ecology, Microbiome Profiling, Predictive Modeling -
مبنای مدل سازی زمان ماندگاری اسنک های غنی شده با اسپیرولینا پلاتنسیس، دمای نگهداری است. اسنک ها بعد از تولید در بسته های پلی پروپیلن بسته بندی شدند و در دو دمای 25 (دمای اتاق) و 5 (یخچال) درجه سانتی گراد برای یک دوره مشخص 180 روزه نگهداری شدند. مطالعات مدت زمان ماندگاری توسط ارزیاب های نیمه آموزش دیده و مصرف کنندگان انجام شد. در این مدت آزمون های میکروبی (شمارش کلی باکتری ها، کپک، مخمر و کلی فرم)، محتوای رطوبتی، سختی و تردی بافت مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز خطر ویبول برای تخمین مدت زمان ماندگاری اسنک های غنی شده با پودر اسپیرولینا پلاتنسیس بر اساس ارزیابی ویژگی های حسی استفاده شد. با در نظر گرفتن 25 و 50 درصد احتمال عدم پذیرش، مدت زمان ماندگاری در دمای 5 درجه سانتی گراد برای نمونه های غنی شده و شاهد به ترتیب 98، 67 و 184، 158 روز و در دمای 25 درجه سانتی گراد به ترتیب 189، 125 و 321، 217 روز تخمین زده شدند. همچنین معادله مدت زمان ماندگاری با احتمال عدم پذیرش توسط مصرف کنندگان ارایه گردید. درنهایت نمونه اسنک های غنی شده و شاهد مورد ارزیابی میکروبی قرار گرفتند. نتایج آن نشان داد که نمونه های اسنک غنی شده و شاهد برای مصرف در یک دوره 360 روزه از نظر میکروبیولوژیکی کاملا بی خطر هستند.
کلید واژگان: اسنک|اسپیرولینا پلاتنسیس|مدت زمان ماندگاری|مدل سازی پیش گویانه|آنالیز خطر ویبولThe basis for modeling the shelf life of snacks enriched with Spirulina platensis is the storage temperature. After production, the snacks were packed in polypropylene bags and stored at 25°C (room temperature) and 5°C (refrigerator) for a specified period of 180 days. Shelf life studies were performed by semi-educated and consumer panelists. During this period, microbial tests (total count of bacteria, mold, yeast and coliform), moisture content and hardness were examined. Weibull hazard analysis was used to estimate the shelf life of snacks enriched with Spirulina platensis powder based on sensory properties assessment. Considering the 25% and 50% probability of rejection, the shelf life at 5 ° C for enriched and control samples was 98, 67 and 184, 158 days and at 25 ° C for 189, 125,217 and 321 respectively Were estimated. Also, the equation of shelf life with the probability of rejection by consumers was presented. Finally, enriched and control snacks were microbiologically evaluated. The results showed that the enriched and control snack samples were completely microbiologically safe for consumption over a 360-day period.
Keywords: Spirulina platensis, Shelf life, Predictive modeling, Weibull hazard analysis -
در تحقیق حاضر، تاثیر نوع باکتریپروبیوتیک (لاکتوباسیلوس پلانتاروم، لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوسو ترکیب دو باکتری با نسبت مساوی) و افزودن عسل (5 درصد وزنی–وزنی) بر ویژگی های کیفیو تغذیه ای (آنالیز تقریبی)نظیر میزان مواد جامد کل، خاکستر، مواد جامد محلول در آب (بریکس)،لیپید، پروتئین،کربوهیدرات کل، فنول کل و خصوصیات حسی نوشیدنی تخمیری فراسودمند بر پایه ی برنج مورد بررسی قرار گرفت. همچنین از معادلات درجه اول، گومپرتز، لاجستیک، ریچاردز، استنارد، اصلاح شده اشنوت وپیشنهادی جهت بررسی روند زنده مانی باکتری های پروبیوتیک در طول مدت زمان 15 روز نگهداری در دمای یخچال استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از ترکیب دو باکتری با نسبت مساوی و عسل، منجر به تولید نوشیدنی پروبیوتیک فراسودمند با ویژگی های کیفی، تغذیه ای و حسی مناسب می گردد. در بین مدل های مورد استفاده، روند زنده مانی باکتری ها از مدل اصلاح شده اشنوت و پیشنهادی به خوبی پیروی کرد و پیش بینی روند زنده مانی توسط این مدلها نشان داد که حتی تا روز بیست و پنجم (10 روز پس از پایان دوره نگهداری)، نیز میزان زنده مانیباکتری ها در حد قابل قبول برای محصولات پروبیوتیک (Log cfu/ml6) می باشد.
کلید واژگان: نوشیدنی فراسودمند، برنج، عسل، لاکتوباسیلوس پلانتاروملاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس، مدل سازی تخمینیIn the current study the effect of probiotic bacteria type (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus and equal ratio of their combination), and honey addition (5% w/w) on qualitative and nutritional characteristics (proximate analysis) including total solids, ash, water soluble solids (Brix), lipid, protein, total carbohydrate contents, total phenols and sensory properties of rice–based functional beverage were evaluated. Furthermore, viability of the probiotic bacteria during 15 days of storage at a refrigerated temperature were investigated using first order, Gompertz, Logistic, Richards, Stanard, Schnout modified and proposed models. The results showed that using equal ratio of bacterial combination and honey leads to the production of probiotic functional beverage with suitable qualitative, nutritional, and sensory characteristics. Among the used models, viability of bacteria follows the modified Schnute and proposed models. Estimation of viability by these models showed that, until the 25th day (10 days after the end of the storage period), viability of bacteria was in the acceptable range for the probiotic products (Log 6 cfu/ml).
Keywords: Functional beverage, Rice, Honey, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus, Predictive modeling -
به منظور ارزیابی زنده مانی باکتری های پروبیوتیک درنوشیدنی تخمیری فراسودمندبرپایه کینوا، نوشیدنی تخمیری حاوی عسل(5درصد وزنی/حجمی)با استفاده ازباکتری هایلاکتوباسیلوس پلانتاروم و لاکتوباسیلوساسیدوفیلوس با نسبت ترکیبی50: 50 و به میزان 108 سلول در هر میلی لیتر تهیه گردید. سپس جهت بهبود عطر و طعم نوشیدنی، به آن 3 درصد (حجمی/حجمی) عرق نعناع افزوده شد. به منظور پیش بینی روند زنده مانی باکتری های پروبیوتیک از شمارش در محیط کشت MRSآگار و مدل سازی تخمینی استفاده گردید. نتایج بررسی مدل های مختلف نشان داد که مدلهای اشنوت اصلاح شده و خطی درجه صفر، بالاترین دقت را در پیش بینی روند زندهمانی باکتری ها دارند. همچنین مشخص شد که باکتری های پروبیوتیک در طی 15 روز نگهداری در دمای یخچال، زنده مانی خود را در حد میزان پیشنهاد شدهبرای فرآورده های پروبیوتیکی (حداقل108-106 سلول در هر میلی لیتر) حفظ کردند.کلید واژگان: باکتری های پروبیوتیک، زندهمانی، کینوا، مدل سازی تخمینی نوشیدنی فراسودمندIn order to evaluate the viability of the probiotic bacteria in quinoa-based fermentedfunctionalbeverage, the fermented beverage containing honey (5% w/v) was prepared with 108 cfu/mlLactobacillus plantarum and Lactobacillus acidophilus in the ratio of 50:50. Then, 3%v/vof mint extract was addedto improve the flavor of beverage. The colony count method in MRS agar andpredictive modeling was used to predict the viability of the probiotic bacteria.The results of different models evaluation showed that modified Schnute and zero-order models had the highest accuracy in predicting the viability of bacteria. It is also revealed that the probiotic bacterial keep their viability during 15 days at refrigerated condition in the range of proposed for functional products (at least 106-108 cfu/ml).Keywords: Functional beverage, quinoa, Probiotic bacteria, Viability, Predictive modeling
-
هدف از این پژوهش، بررسی کارآیی روش های آمار مکانی در تهیه نقشه خصوصیات خاک برای استفاده در مدل های پیش بینی رویشگاه است. به این منظور، نمونه برداری از پوشش گیاهی به روش تصادفی- سیستماتیک از طریق پلات گذاری در امتداد 3 تا 5 ترانسکت 500-300 متری انجام شد. سطح پلات ها با توجه به نوع گونه های موجود به روش سطح حداقل بین 2 تا 100 متر مربع و تعداد آنها با توجه به تغییرات پوشش گیاهی و روش آماری 30 تا50 پلات تعیین شد. همچنین بر اساس نقشه واحدهای نمونه برداری، 120 پروفیل خاک حفر و از دو عمق 30-0 سانتی متر و 80-30 سانتی متر نمونه خاک برداشت شد. خصوصیات خاک شامل سنگریزه، بافت، رطوبت اشباع، رطوبت در دسترس، آهک، گچ، ماده آلی، اسیدیته، هدایت الکتریکی و املاح محلول (سدیم، کلسیم، منیزیم، پتاسیم، کلر، کربنات، بی کربنات و سولفات) مورد اندازه گیری و آزمایش قرار گرفت. بعد از جمع آوری داده ها با استفاده از رگرسیون لجستیک، رابطه بین حضور گونه Crnulaca monachantha با عوامل محیطی بررسی شد. برای تهیه نقشه پیش بینی رویشگاه این گونه گیاهی، ابتدا نقشه خصوصیات خاک با استفاده از روش های کریجینگ نقطه ای، وزن دهی معکوس فاصله و وزن دهی نرمال فاصله در محیط نرم افزارهای GS+ و Arc GIS تهیه شد. برای ارزیابی دقت نتایج، از روش اعتبارسنجی متقابل (cross validation) با کمک دو پارامتر آماری میانگین انحراف خطا و میانگین مطلق خطا استفاده گردید. نتایج نشان داد که روش کریجینگ نقطه ای در متغیر سنگریزه عمق اول (یعنی 0 تا 30 سانتی متر) با خطای 56/1 و انحراف 048/0 و گچ با خطای 176/0 و انحراف 006/0 دسی زیمنس بر متر، دقت بالاتری نسبت به دیگر روش های مورد استفاده دارد. در نهایت با اعمال رابطه رگرسیون لجستیک به دست آمده بر لایه های اطلاعاتی، نقشه پیش بینی رویشگاه گونه C. monachanthaتهیه شد که دقت آن با ضریب کاپای 98/0 خوب ارزیابی شد.
کلید واژگان: اعتبارسنجی متقابل زمین، آمار مکانی، مدل پیش بینی، Cornulaca monachantha، مراتع پشتکوه یزدThe main objective of the study is application of spatial statistics as a tool for model-based prediction of vegetation types. Method of selecting Samples was systematic-randomized. Quadrate size was determined for each vegetation type using the minimal area method; hence suitable quadrate size for different species ranged from 1 2m to 10 10m (i. e., 2-100 m2). Within each unit, 3-5 parallel transects with 300 to 500 m long, each containing 30-50 quadrates (according to the vegetation variations) were established. Soil samples were taken at soil depth of 0-30 and 30-80 cm at the starting and ending points of each transect. Measured soil properties include gravel, texture, available soil moisture, saturation moisture, organic matter, lime, gypsum, pH, electrical conductivity and soluble ions (such as Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-,, and). Logistic Regression (LR) technique was applied for predictive modeling of Cornulaca monachantha. To map soil characteristics, spatial statistical methods of point-Kriging, Normal Distance Weighting and Inverse Distance Weighting were used to predict soil factors using GS+ and ArcGIS softwares. Finally, cross validation technique were used to compare the above mentioned methods by considering the statistical parameters of MAE and MBE. It can be concluded that the point Kriging method is the best method among the others in all of the factors. Results show that the point Kriging method by MAE of 1.56 and MBE of -0.048 in gypsum, and gravel factor by MAE of 0.176 and MBE of 0.006 (0-30 cm depth) is better than the others and the sampling method is effective in accuracy of geostatistical method. Predictive map of C. monachantha which has narrow amplitude, with Kappa coefficient of 0.98, has high accuracy in accordance with the actual vegetation map prepared for the study area.Keywords: Cross validation, Geostatistics, Predictive modeling, Poshtokouh rangelands, Yazd.
- 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.