artificial neural network
در نشریات گروه علوم دام-
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 بدنIntroductionIn 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 methodsIn 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 discussionThe 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.ConclusionsIn 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
-
سابقه و هدفدر 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 هاپایگاه 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 هادر 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 گیریشبکه 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 هلشتاینBackground and ObjectivesIn 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 MethodsPrimary 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.ResultsIn 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.ConclusionThe 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
-
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 شیرگیریArtificial 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 -
برای مقایسه ی شبکه عصبی مصنوعی و برخی توابع ریاضی در پیش بینی منحنی شیردهی، از تعداد 1085525 رکورد شیر روز آزمون گاوهای شیری هلشتاین زایش اول استفاده گردید که توسط مرکز اصلاح نژاد دام و بهبود تولیدات دامی کشور طی سال های 1391-1362 جمع آوری شده بود. برازش منحنی شیردهی، با استفاده از بسته نرم افزاری brnn (برای شبکه عصبی مصنوعی) و برخی توابع ریاضی با تابع nls در نرم افزار R اجرا شد. ویرایش داده ها با نرم افزار SAS انجام شد. از معیارهای اطلاعات آکائیک، اطلاعات بیزی، میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین تعدیل شده، برای ارزیابی نیکویی برازش استفاده شد. شبکه ی عصبی مصنوعی با تنظیم بیزی (brnn) و توابع ریاضی وود، ویلمینک، علی - شفر و پلوت - گوتوین در پیش بینی منحنی شیردهی برای صفات تولید شیر، درصد چربی و پروتئین شیر به کار گرفته شدند. نتایج نشان داد brnn در همه ی صفات مورد بررسی (تولید شیر، درصد چربی و پروتئین شیر) نسبت به توابع ریاضی غیرخطی، برازش بهتری از شکل منحنی استاندارد گاوهای هلشتاین ایران دارد. در بین توابع ریاضی بررسی شده، برای صفت تولید شیر، مدل ویلمینک، و برای درصد چربی شیر و درصد پروتئین شیر، مدل علی - شفر برازش بهتری داشت. استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی بیزی برای توصیف منحنی شیردهی و ترکیبات شیر در گاوهای هلشتاین ایران توصیه می گردد.کلید واژگان: تولیدشیر، شبکه عصبی مصنوعی، هلشتاین، مدل سازیIn order to compare the performance of neural network with some mathematical functions for predicting of lactation curve of Iranian Holstein dairy cows, a total of 1,085,525 milk test day records from first-parity dairy cows calved during 1983-2012 were used. Fitting the lactation curve was performed by brnn package (for neural network) and also by some mathematical functions (including Wood, Wilmink, Ali-Schaeffer and Pollott-Gootwine) using R software based upon average milk yield, fat and protein percentage test day records. The criteria of AIC, BIC, RMSE and adjusted R2 were utilized to evaluate goodness of fit. The results showed that the Bayesian neural network (brnn) had a better fit than mathematical functions in describing the standard curve shape of Iranian Holstein dairy cows. Among the mathematical functions used for milk yield, Wilmink model had a better fit while for milk fat percentage and milk protein percentage, Ali-Schaeffer model showed a better fit performance. Therefore, it could be suggested that brnn is an appropriate option to be applied to fit the lactation curve of Iranian Holstein dairy cows.Keywords: milk production, Artificial Neural Network, Holstein, Modelling
-
هدف از این پژوهش بررسی اثرات چربی افزوده شده در مخلوط کن، پروتیین خام جیره و دمای حالت دهنده بر شاخص ماندگاری پلت، انرژی الکتریکی مصرفی هنگام تولید خوراک با استفاده از ابزارهای مدل سازی محاسباتی بود که از 192 نمونه خوراک جوجه های گوشتی با سطوح مختلف چربی افزوده شده در مخلوط کن (چهار سطح) و پروتیین خام (چهار سطح) در اجزای خوراک و دماهای مختلف حالت دهنده (سه سطح) برای تعیین شاخص ماندگاری پلت، شاخص تصحیح شده ماندگاری پلت و انرژی الکتریکی مصرفی هنگام تولید خوراک استفاده شد. برای تحلیل این داده ها مدلهای تابعیت خطی چندگانه و شبکه ی عصبی مصنوعی مورد استفاده قرار گرفت. هر دو مدل ذکر شده توانایی پیش بینی مقدار شاخص ماندگاری پلت، شاخص تصحیح شده ماندگاری پلت و انرژی الکتریکی مصرفی هنگام تولید خوراک را داشتند؛ اما دقت پیش بینی مدل شبکه ی عصبی مصنوعی نسبت به مدل تابعیت خطی چندگانه برای هر سه خروجی بیشتر بود. با استفاده از مدل شبکه ی عصبی مصنوعی بهینه سازی انجام شد که در این محاسبات برای رسیدن به بیشترین میزان ممکن کیفیت فیزیکی پلت و کمترین میزان ممکن انرژی الکتریکی مصرفی مقدار پروتیین خام، 20-20/5 درصد و دمای حالت دهنده، 85 درجه سلسیوس پیش بینی شد، اما میزان چربی برای بیشترین مقدار کیفیت فیزیکی پلت، یک درصد و برای کمترین مقدار انرژی الکتریکی مصرفی هنگام تولید، چهار درصد پیش بینی شد. بر اساس نتایج حاصل، مدل شبکه ی عصبی مصنوعی می تواند در شرایط کاربردی در پیش بینی دقیق تر مصرف برق و کیفیت خوراک تولید شده به منظور دستیابی به وضعیت مطلوب در کارخانه های تولید خوراک کمک کند.کلید واژگان: انرژی الکتریکی مصرفی، بازدهی تولید، شبکه ی عصبی مصنوعی، کیفیت فیزیکی پلت، مدل سازی محاسباتیThis study was conducted to investigate the effects of mixer added fat, crude protein and conditioning temperature on the pellet durability index, and electrical energy consumption during feed production using computational modeling tools. A total of 192 broiler feed samples with different levels of mixer added fat and crude protein in feed components and different conditioning temperatures to determine the pellet durability index, modified pellet durability index and electrical energy consumption during feed production were used. Multiple linear regression and artificial neural network were used to analyze data. Both models had the ability to predict the value of the pellet durability index, modified pellet durability index and the electrical energy consumption during feed production; but the prediction accuracy of the artificial neural network model was higher than that of the multiple linear regression model for all three outputs. Optimization was done using the artificial neural network model, and in these calculations, in order to achieve the highest possible level of pellet physical quality and the lowest possible level of electrical energy consumption, the crude protein amount was 20-20.5% and the conditioning temperature was predicted to be 85 C. However, the amount of fat was predicted to be 1% for the highest amount of pellet physical quality and 4% for the lowest amount of electrical energy consumption during production. In practical conditions, this model can help in more accurate prediction of electricity consumption and the quality of produced feed in order to achieve the optimal situation in feed production factories.Keywords: Artificial Neural Network, Computational modeling, Electric energy consumed, Pellet physical quality, Production efficiency
-
مطالعه حاضر با هدف تخمین صفات تولیدی مرغ مادر گوشتی آرین در کل دوره با استفاده از عملکرد اوایل دوره تولید به کمک مدل سازی شبکه عصبی مصنوعی انجام شد. متغیرهای ورودی مورد استفاده برای مدل سازی شامل سالن، تعداد مرغ مادر در هر سالن، تعداد هفته های تولید، رکوردهای وزن بدن در 21 تا 24 هفتگی و خروجی های مدل پیش بینی های وزن بدن، تولید تخم مرغ، توده تخم مرغ، وزن تخم مرغ و مصرف خوراک در سن 25 تا 47 هفتگی بودند. مدل مورد استفاده برای تخمین وزن بدن دارای 5 ورودی، 5 نورون در لایه پنهان اول، 2 نورون در لایه پنهان دوم و یک خروجی بود که به صورت 1-2-5-5 نگارش شد. به همین ترتیب ساختار بهینه مدل شبکه عصبی تخمین صفات مصرف خوراک، تعداد تخم مرغ، وزن تخم مرغ و توده تخم مرغ به ترتیب 1-4-7-7، 1-4-8-8، 1-3-7-7 و 1-3-7-7 انتخاب شد. ضریب تبیین مدل های بهینه بدست آمده برای هر یک از صفات وزن بدن، مصرف خوراک، تعداد تخم مرغ، وزن تخم مرغ وتوده تخم مرغ به ترتیب 991/0، 998/0، 989/0، 993/0 و 996/0 و مجذور میانگین مربعات خطای آنها به ترتیب 55/1، 992/0، 266/0، 838/3 و 506/0 برآورد شد. نتایج حاکی از تاثیر محسوس ساختمان و پارامترهای شبکه شامل ورودی ها و خروجی ها و تعداد نرون های هر لایه و تعداد لایه های پنهان بر روی عملکرد مدل شبکه عصبی مصنوعی بود. نتایج این مطالعه نشان داد که امکان پیش بینی عملکرد صفات مختلف در کل دوره تولیدی مرغ های مادر آرین بر اساس اطلاعات هفته های ابتدایی پرورش، با دقت مطلوب وجود دارد.کلید واژگان: مرغ مادر آرین، عملکرد، شبکه عصبی مصنوعی، مدل سازیThis study was conducted for predicting performance traits of the whole production period of Arian broiler breeder via its initial performances using artificial neural network (ANN). The input variables of modeling were house, number of hens in the house, weeks of production, body weight at 20-24 weeks of age and outputs of the model were body weight, egg number, egg mass, egg weight and feed intake at the 25 to 47 weeks of age. The used ANN model for prediction of body weight had 5 inputs, 5 neurons at 1st hidden layer, 2 neurons at 2nd hidden layer and 1 output, thus we write it as 5-5-3-1. Similarly, the optimized ANN model structure for feed intake, egg number, egg weight and egg mass were 7-7-4-1, 8-8-4-1, 7-7-3-1 and 7-7-3-1, respectively. R2 of adequate models for BW, FI, EN, EW and EM were 0.991, 0.998, 0.989, 0.993 and 0.996, and Root Mean Square Error were 1.55, 0.992, 0.266, 3.838 and 0.506, respectively. The results of the study shown that architecture and the specification of the neural networks such as inputs, outputs, number of neurons and number of hidden layers can affect the performance of the ANN model. The results indicated the possibility of predicting whole production period of Arian broiler breeder using early stage production records.Keywords: Arian Broiler Breeder, performance, Artificial Neural Network, Modelling
-
در مدیریت پرورش شتر وزن کشی در گروه بندی دام ها، تنظیم احتیاجات غذایی و نیز ارزیابی سالیانه حیوانات نقش تعیین کننده دارد. شترداران به دلیل دشواری و مخاطرات متعدد، معمولا روش های جایگزین نظیر استفاده از برآورد ظاهری و یا وزن متر را برای تخمین وزن شترها ترجیح می دهند. از آن جا که دقت مدل های ریاضی در تخمین وزن شترها یکسان نیست، لذا پژوهش حاضر با هدف مقایسه دقت برآورد شبکه عصبی مصنوعی و مدل رگرسیون خطی چندگانه در تخمین وزن شترهای یک کوهانه از روی ابعاد بدنی آن ها به انجام رسید. به این منظور 26 نفر شتر با تعداد 203 رکورد از یک مزرعه شخصی برای مدت یک سال استفاده شد. وزن کشی و تعیین ابعاد بدنی شتر ها (طول بدن، ارتفاع جدوگاه، ارتفاع کپل، ارتفاع کوهان تا زمین، دور سینه و دور شکم) به طور ماهیانه اندازه گیری شد. برای تخمین وزن شترها از روی ابعاد بدن آن ها داده ها با استفاده از مدل رگرسیون خطی چندگانه و شبکه عصبی مصنوعی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. وزن شترها از روی ابعاد بدنی آن ها با استفاده از مدل رگرسیون خطی چند متغیره و مدل شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب با دقت 94/0 و 99/0 تخمین زده شد. در آزمون عملی، مدل رگرسیون چندگانه و شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب وزن شترها را 39/16 و 07/5 کیلوگرم کمتر از وزن واقعی آن ها برآورد نمودند. نتایج این پژوهش نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی از قابلیت مناسبی برای تخمین وزن شترها از روی ابعاد بدنی آن ها برخوردار بوده و می تواند جایگزین روش های متداول رگرسیون گردد.
کلید واژگان: شبکه عصبی مصنوعی، تخمین وزن، شتر یک کوهانه، مدل رگرسیونIn the management of camel breeding, weightlifting plays a decisive role in grouping livestock, regulating nutritional needs and also annual evaluation of animals. Due to the many difficulties and risks, camel owners usually prefer alternative methods such as using apparent estimates or weight -meter to estimate the weight of camels. Since the accuracy of mathematical models in estimating the weight of camels is not equal, so the present research was conducted to compare the accuracy of estimating artificial neural network and multiple linear regression model in estimating the weight of dromedary camels from their body dimensions. For this purpose, 26 camels with 203 records were used from a private farm for one year. Weighing and determining the body dimensions of camels (body length, shoulder height, back height, hump height to the ground, chest and abdomen girth) were measured monthly. To estimate the weight of camels from their body dimensions, the data were analyzed using multiple linear regression model and artificial neural network. The weight of camels on their body dimensions was estimated with accuracy of 0.94 and 0.99, respectively, using multivariate linear regression model and artificial neural network model. The weight of camels on their body dimensions was estimated with accuracy of 0.94 and 0.99, respectively, using multivariate linear regression model and artificial neural network model. The results of this research showed that the artificial neural network has the proper ability to estimate the weight of camels based on their body dimensions and can replace conventional regression methods.
Keywords: Artificial Neural Network, Body weight, Dromedary Camel, Regression model -
مقدمه و هدف
انسان به جهت خستگی، وقوع خطاهای ناخواسته، تاثیر پذیری از محیط و آسیب پذیری از رخدادهای طبیعی همواره در تشخیص های خود از محیط اطراف و یا موضوعات مختلف دچار اشتباهاتی می شود بطوری که برداشت افراد مختلف از یک واقعه واحد و منحصر بفرد ممکن است بسیار متفاوت و متنوع باشد. امروزه انسان با توسعه فناوری پردازش تصویر سعی دارد با استفاده از امکانات سخت افزاری و نرم افزاری و با کمک گرفتن از ویژگی های استخراج شده از تصاویر مربوط به اشیاء، گیاهان و حیوانات سرعت و دقت ارزیابی و تشخیص خود را در مورد پدیده های اطراف خود افزایش دهد و به این جهت فناوری جدیدی با عنوان پردازش تصویر را ایجاد نموده و آن را در ابعاد مختلف توسعه بخشیده است.
مواد و روش هابا هدف شناسایی بهترین آلگوریتم آموزش شبکه عصبی مصنوعی جهت تخمین وزن گوسفندان کردی با استفاده از پردازش تصاویر دیجیتال، تعداد بره ها و دام های بالغ در سنین مختلف موجود در ایستگاه اصلاح نژاد گوسفند استان خراسان شمالی، با استفاده از باسکول وزن کشی شدند. در هنگام وزن کشی، تصاویری از نمای جانبی دام ها با استفاده از دوربین دیجیتال و با رعایت فاصله ثابت تهیه و ثبت شد. با استفاده از رابط گرافیکی GUI نرم افزار متلب (نسخه R2010a) مراحل پردازش تصویر و استخراج خصوصیات عددی از تصاویر دام ها انجام شد. سپس سه نوع شبکه عصبی مصنوعی با استفاده از سه نوع آلگوریتم آموزشی مختلف شامل لونبرگ مارکوات، اسکیلد کانژوگیت گرادینت و آموزش بیزی آموزش داده شد. خصوصیات تصاویر به عنوان ورودی و وزن دام ها به عنوان خروجی در آموزش شبکه های مختلف مورد استفاده قرار گرفت و در نهایت دقت مدل ها در تخمین وزن مقایسه گردید.
یافته هابر اساس نتایج، دقت شبکه های عصبی آموزش دیده با سه آلگوریتم مورد بررسی شامل اسکیلد کانژوگیت گرادینت، بیزی و لونبرگ مارکوات در تخمین وزن در مرحله آموزش به ترتیب 91/95، 94/74 و 94/34 درصد برآورد شد. در آزمون عملی که با ارایه 20 تصویر به عنوان تست به هر یک از مدل ها انجام شد، شبکه آموزش دیده با آلگوریتم اسکیلد کانژوگیت گرادینت با خطای 4/7 درصد، شبکه بیزین با خطای 0/5 درصد و شبکه لونبرگ مارکوات با خطای 2/11 درصد وزن را از روی تصاویر دیجیتال آن ها تخمین زدند. هر سه نوع آلگوریتم از دقت کافی برای تخمین وزن برخوردار بوده و در این بین دقت شبکه عصبی مصنوعی آموزش دیده با آلگوریتم بیزی بیش از دو مدل دیگر بود.
نتیجه گیریعملکرد روش پیشنهادی بر مبنای پردازش تصویر و استفاده از شبکه عصبی مصنوعی از دقت کافی برای تخمین وزن گوسفندان کردی برخوردار بوده و در این بین مدل طراحی شده بر مبنای آلگوریتم آموزش بیزی نسبت به دو آلگوریتم آموزشی لونبرگ مارکوات و اسکیلد کانژوگیت گرادینت از کارایی بهتری برخوردار بود. بر اساس نتایج مطالعه حاضر توسعه اپلیکیشن هایی بر مبنای استفاده از هوش مصنوعی برای توزین دام های اهلی کاملا امکان پذیر بوده و استفاده از آنها در مواقع متعددی که امکان دسترسی سریع و آسان به ترازو وجود ندارد، پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: پردازش تصویر، تخمین وزن، دقت مدل، شبکه عصبی مصنوعی، گوسفند کردیIntroduction and ObjectiveDue to weakness, the occurrence of unwanted errors, the impact of the environment and exposure to natural events, human always make mistakes in their diagnoses of the environment or different topics, so that different people 's perception of a single and unique event may be very different and be diverse. Nowadays, with the development of image processing technology, human beings try to evaluate the speed and accuracy of their evaluation and diagnosis about objects, plants and animals by using hardware and software facilities and by using the features extracted from images related to objects, plants and animals. To increase and therefore has created a new technology called image processing and has developed it in various dimensions.
Material and MethodsIn order to identify the best artificial neural network training algorithm for estimating the weight of Kurdi sheep using digital image processing, lambs and adult animals at the sheep breeding station of North Khorasan province were weighed using a scale. During the weighing, some digital images were taken from the side view of sheep using a digital camera by discerning fixed distance. Image processing steps and feature extraction from images of sheep were done using GUI of MATLAB (R2010a) software. Then, three types of artificial neural networks were trained using different types of educational procedure, including Levenberg Marquarth (LM), Scaled Conjugate Gradient (SCG), and Bayesian Regularization (BR) Training algorithms. The extracted features from images were used as input and weight of sheep as output in the training steps of ANNs, and the accuracy of the ANN models in estimating the weight of sheep was compared.
ResultsAs results, the accuracy of the trained ANNs with the three algorithms including SCG, BR and LM, in estimating the weight of sheep in the training phase was estimated to be 91.95, 94.74 and 94.94%, respectively. In the practical test, which was performed by presenting 20 images as a test to each ANN models, the trained ANNs with the SCG, BR and LM algorithm had 4.7%, 0.5% and 2.11% error in estimating the weight. The results showed that all three types of ANN training algorithms had acceptable accuracy to estimate the weight of sheep, meanwhile the accuracy of the artificial neural network trained with BR algorithm was better than the others.
ConclusionThe performance of the proposed method based on image processing and the use of artificial neural network is accurate enough to estimate the weight of Kurdi sheep. It had better performance. Based on the results of the present study, it is quite possible to develop applications based on the use of artificial intelligence to weigh domestic animals, and use of this technology is recommended in several cases where there is no quick and easy access to the scales.
Keywords: Accuracy of model, Artificial Neural Network, Image processing, Kurdi sheep, Weight estimation -
هدف این پژوهش مقایسه کارایی و عملکرد روش پیشرفته شبکه عصبی مصنوعی نسبت به تجزیه مولفه های اصلی در تفکیک نژادهای مختلف اسب بود. بنابراین، برای شناسایی یک زیرمجموعه از نشانگرهای SNP با بالاترین قدرت تفکیک نژادی و بررسی نحوه اختصاص حیوانات به گروه های نژادی خود از دو روش شبکه عصبی پرسپترون (الدن) و روش کلاسیک تجزیه مولفه های اصلی (PCA) استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد روش شبکه عصبی (الدن) قادر است که 37 نژاد اسب موردمطالعه در این پژوهش کنونی را، با زیرمجموعه کوچکی از نشانگرهای SNP (8000 نشانگر) و با قدرت تفکیک مشابه با تمام نشانگرهای ژنوم (صحت 98 درصدی)، از همدیگر مجزا و تفکیک کند. روش انتخاب PCA تنها توانست نژادهایی که دارای خاستگاه های متفاوت بودند را شناسایی و تفکیک کند. با توجه به نتایج به دست آمده، روش PCA دارای خطا و ایراد بوده و برای اجرا روی داده های ژنومی نیاز به تغییرات و اصلاحات دارد. نتایج این پژوهش، رویکردهای عملی را در طراحی آرایه های اقتصادی در تفکیک نژادهای مختلف اسب ارایه می دهد.
کلید واژگان: آنالیز تعیین نژاد، آنالیز مولفه های اصلی، ساختار ژنتیکی، شبکه عصبی مصنوعی، نژادهای اسبThe aim of this research was to compare the efficiency and performance of the advanced artificial neural network method with the principal component analysis method in discriminating different horse breeds. In this study, two methods of perceptron neural network (Olden) and the principal component analysis (PCA), were used to identify a subset of SNP markers with the highest breed discrimination potential and to investigate how to assign animals to their breed groups. The results showed that the network method (Olden), is able to separate all the 37 horse breeds with a small subset of SNP markers (8,000 markers) with a same capability to all genomic markers (98% accuracy). The PCA selection method was only able to identify and separate breeds with diverse geographical originations. According to the obtained results, the PCA method is not error-free and depends upon changes and modifications to run on genomic data. The results of this study provide practical approaches in the design of economic arrays for discriminating the different horse breeds.
Keywords: Artificial Neural Network, Assignment analysis, genetic structure, Horse breeds, Principal component analysis -
مقدمه و هدف
این آزمایش به منظور بررسی اثر مصرف سطوح مختلف جیره ای دانه شاهدانه (Cannabis sativa L.) بر پارامتر های رشد جوجه های گوشتی برآورد شده توسط مدل ریاضی گمپرتز و شبکه عصبی مصنوعی انجام گرفت.
مواد و روش هادر این پژوهش از 192 قطعه جوجه خروس یک روزه (Ross 308) با چهار تیمار جیره ای شاهد (فاقد شاهدانه)، 2/5 درصد، 5 درصد و 7/5 درصد شاهدانه در چهار تکرار (هرتکرار شامل 12 قطعه جوجه) در قالب طرح کاملا تصادفی استفاده شد. در طول دوره پرورش جوجه ها به آب و خوراک دسترسی آزاد داشتند. برای ارزیابی پارامترهای رشد، وزن تجمعی بدن پرندگان با مدل گمپرتز برازش شد.
یافته هانتایج نشان داد که سطوح مختلف دانه شاهدانه اثر معنی داری بر پارامترهای رشد در جوجه های گوشتی نداشت. نرخ رشد در هفته های اول تا پنجم دوره پرورش جوجه های گوشتی به طور معنی داری تحت تاثیر افزودن جیره ای دانه شاهدانه قرار گرفت. نتایج مقایسه شاخص های نکویی مدل ها نشان داد که مدل غیرخطی گمپرتز با داشتن ضریب تعیین بالاتر و میانگین مربعات خطا، میانگین انحراف مطلق، میانگین درصد خطای مطلق و اریبی کمتر در مقایسه با شبکه عصبی مصنوعی، برآورد بهتری از وزن جوجه های گوشتی دارد.
نتیجه گیرینتایج این پژوهش نشان داد که سطوح مختلف جیره ای دانه شاهدانه اثر معنی داری بر فراسنجه های رشد جوجه های گوشتی شامل ضریب رشد نسبی، وزن زنده در زمان بلوغ، نقطه عطف منحنی رشد و وزن بدن در زمان نقطه عطف منحنی رشد نداشت. نرخ رشد در هفته های اول تا پنجم دوره پرورش جوجه های گوشتی به طور معنی داری تحت تاثیر افزودن جیره ای دانه شاهدانه قرار گرفت. از طرفی نتایج این تحقیق حاکی از این بود که مدل گمپرتز توانست وزن 42 روزگی جوجه های گوشتی را با دقت بیشتری در مقایسه با مدل شبکه عصبی مصنوعی برآورد کند.
کلید واژگان: جوجه گوشتی، شاهدانه، شبکه عصبی مصنوعی، مدل گمپرتزIntroduction and ObjectiveThis study was conducted to evaluate the effects of different dietary levels of Hemp seed (HS) (Cannabis sativa-L.) on growth parameters of broiler chickens was estimated using Gompertz and Artificial neural network models.
Material and MethodsIn this study, 192 male broiler chicks (1 d old-Ross 308) were randomly assigned to a completely randomized design with 4 dietary treatments: control (without HS), 2.5, 5 and 7.5% HS in 4 replications (12 birds/pen). The chickens had freely accessed to drinking water and fed ad-libitum. To estimate growth parameters, cumulative body weight of birds was fitted to Gompertz model.
ResultsThe results showed that different dietary levels of Hemp seed had no significant effect on growth parameters of broiler chickens (p>0.05). But growth rate at first to fifth weeks affected by different dietary levels of Hemp Seed (p<0.05). Results of comparison of models showed that non-linear Gompertz model had higher R2, and lower MSE, MAD, MAPE and bias compared with artificial neural network, that had better estimate of weight of broiler chickens.
ConclusionThe results of this study showed that different levels of Hemp seed diets had a significant effect on growth parameters of broilers including relative growth rate, live weight at maturity, turning point of growth curve and body weight at turning point of growth curve. Growth rate in the first to fifth weeks of broiler breeding period was significantly affected by the addition of hemp seed diets. On the other hand, the results of this study showed that the Gampertz model was able to estimate the 42-day-old weight of broilers more accurately than the artificial neural network model.
Keywords: Artificial neural network, Broiler chicken, Gompertz model, Hemp seed -
به منظور مقایسه دو روش شبکه های عصبی مصنوعی و رگرسیون خطی چندگانه جهت پیش بینی وزن یک سالگی بزهای نژاد رایینی از رکورد 736 راس بز نژاد رایینی استفاده شد. اثرات و متغیرهای مورد بررسی موثر بر صفت افزایش وزن این دام شامل؛ جنس دام، تیپ تولد، گله، فصل تولد، سال تولد و صفات مربوط به وزن تولد، سه ماهگی، شش ماهگی و نه ماهگی بودند. به منظور پردازش داده ها با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی، 3 مدل شبکه ی پرسپترون چند لایه هر کدام با تعداد و نوع ورودی متفاوت ایجاد و استفاده شد. مدل سازی داده ها با استفاده از نرم افزار شبکه های عصبیSTATISTICA 10 انجام شد. داده ها در مدل رگرسیونی چندگانه با استفاده از نرم افزار SAS 9.1.3 با روش رگرسیون گام به گام (stepwise) آنالیز شدند و مدل مناسب با توجه به ضریب تبیین، حداقل میانگین مربعات خطا و بایاس انتخاب شد. نتایج این پژوهش نشان داد که شبکه های عصبی مصنوعی دارای دقت و صحت بالاتری نسبت به روش های رگرسیونی برای پیش بینی وزن یک سالگی این دام ها می باشند. بطوری که میزان R2 در شبکه های ساخته شده ی 1 تا 3 به ترتیب برابر با 998/0، 998/0 و 997/0 و میزان RMSE به ترتیب برابر با 96/0، 97/0 و 22/1 بود.کلید واژگان: بز رائینی، مدل های رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعیIn order to compare the two methods of artificial neural networks (ANN) and multiple linear regression to predict yearling weight used records of 736 Raieni goat. Effects and variables influencing on yearling weight were; animal sex, type of birth, birth year, birth season, herd and characters related to birth weight, three months weight, six months weight and nine months weight. In order to process of data using a neural network model, applied the 3 MLP with a different number of input type. Data modeling were created by neural network software STATISTICA 10. In multiple regression data analyzed using software SAS 9.1.3 Protable with stepwise regression method and suitable model were selected according to R2, RMSE and bias. The results in this research showed a better accuracy of the ANN systems than regression methods (R-square value made by neural networks MLP1 to MLP3 equal to 0.998, 0.998 and 0.997 and RMSE value were estimated 0.96, 0.97 and 1.22, respectively) for predicting yearling weight of these animals.Keywords: Raeini goat, Artificial Neural Network, Regression models
-
This study aimed to investigate and compare nonlinear growth models (NLMs) with the predicted performance of broilers using an artificial neural network (ANN). Six hundred forty broiler chicks were sexed and randomly reared in 32 separate pens as a factorial experiment with 4 treatments and 4 replicates including 20 birds per pen in a 42-day period. Treatments consisted of 2 metabolic energy levels (3000 and 3100 kcal/kg), 2 crude protein levels (22 and 24%) and two sexes. Ten birds in each pen tagged and their weekly BW records were collected individually to evaluate the accuracy of predicted BW by ANN as an alternative to nonlinear regression models (Logistic, Gompertz, Von Bertalanffy, and Brody). Based on the goodness of fit criteria and error measurement statistics, the NLMs fitted the age-weight data better than ANN. The findings indicated that the performance prediction of broiler chicks using the Gompertz model (R2 = 0.9989) was more accurate than other NLMs (R2 = 0.9628 to 0.9988) and ANN (R2 = 0.95839). Therefore, the application of the Gompertz model is suggested to predict the BW changes of Ross 308 broiler chicks over time.
Keywords: Broiler, Growth Curve, nonlinear model, Artificial neural network -
سابقه و هدف
سنجش ابعاد بدن در دام های اهلی برای اندازه گیری ویژگی هایی نظیر وزن، ارزیابی تیپ و نمره بدنی حیوان استفاده می شود. در دام های اهلی مهمترین اندازه های خطی بدن شامل ارتفاع شانه، دور سینه، عمق سینه، طول بدن، استخوان پیشانی، ارتفاع کپل، فاصله بین چشم ها، طول گوش، عرض گوش و طول دم است. اغلب این اندازه ها با وزن زنده و برخی صفات تولیدی دام های اهلی ارتباط دارد. به عنوان مثال نتایج بسیاری از مطالعات نشان می دهد که دور سینه، طول بدن، عرض لگن و ارتفاع شانه مناسب ترین و مطمئن ترین ویژگی ها برای تخمین وزن زنده دام است. در مطالعات اخیر از ویژگی های تصاویر دیجیتال در شرایط خاص برای تخمین اندازه های بدنی دام های اهلی استفاده شده است. مبنای عمل این اندازه گیری ها استفاده از فن آوری یادگیری ماشین است و در حال حاضر در مورد برخی دام ها نظیر گاوهای شیری آزمایش شده است، لذا این تحقیق با هدف بررسی امکان استفاده از فن آوری ماشین بینایی به منظور تخمین ابعاد بدن شتر های یک کوهانه انجام شد.
مواد و روش هااین تحقیق در سال 1395 تا 1396 روی شترهای یک کوهانه در یکی از گله های پرورش شتر در استان قم انجام شد. گله مورد مطالعه شامل 9 نفر شتر ماده بالغ یک شتر لوک بالغ و 11 نفر بچه شتر 2 تا 12 ماهه بود که در ماه های بعد و با شروع زایش ها تعداد 5 بچه شتر نوزاد در گله متولد شد. ابعاد بدن بچه شترهای موجود در گله و شترهای بالغ هر ماه یک مرتبه ثبت شد و همزمان تصاویر دیجیتال از فاصله ثابت (2 متری) از هر یک از شترها تهیه گردید. بطور کلی در این مطالعه در مجموع 203 رکورد از شترهای موجود در سنین مختلف اندازه گیری شد. هر عکس ابتدا به رایانه منتقل شد و سپس برخی ویرایش های لازم جهت بهتر شدن کیفیت عکس انجام شد. برخی خصوصیات عددی هر تصویر با استفاده از توابع تعریف شده در محیط گرافیکی نرم افزار متلب استحصال شد و در نهایت تعداد 22 خصوصیت مختلف از خصوصیات شکل شناسی از تصاویر شترها استخراج گردید. خصوصیاتی که با صفات زیست سنجی شتر ارتباط بیشتری داشتند، با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون انتخاب شدند. داده کاوی اطلاعات با هدف کشف ارتباط ریاضی بین خصوصیات استخراج شده حاصل از یک تصویر با خصوصیات مرتبط با ابعاد بدن شتر ها با استفاده از ابزار شبکه عصبی مصنوعی نرم-افزار متلب انجام شد. برای تخمین ابعاد بدن شتر ها از ابزار "تخمین مقادیر" نرم افزار متلب استفاده شد. شبکه عصبی پیش بینی شده از نوع "شبکه عصبی پیش خور" بود که با الگوریتم "پس انتشار خطا" آموزش داده شد.
یافته هاویژگی های قطر معادل، طول محور اصلی، طول محور فرعی، جعبه محاطی، مساحت قسمت محدب، مساحت ناحیه پرشده، محیط تصویر، مساحت تصویر و تعداد نقاط سفید تصویر با ابعاد بدنی شتر ها همبستگی بالا و معنی داری داشته (P<0/05) و به عنوان ویژگی های موثر در طراحی شبکه عصبی مورد استفاده قرار گرفتند. دقت مدل ها در تخمین ابعاد بدن از روی تصاویر دیجیتال با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و پردازش تصویر برای طول بدن، ارتفاع شانه و ارتفاع کپل به ترتیب 0/98، 0/96 و 0/96 برآورد شد.
نتیجه گیریاستفاده از پردازش تصویر و شبکه عصبی مصنوعی یا سایر ابزارهای داده کاوی می تواند به عنوان یک جایگزین مناسب و دقیقی برای ارزیابی های انسانی باشد و به صرفه جویی در وقت و هزینه های مربوط به زیست سنجی دام های بزرگ بویژه شتر کمک کند.
کلید واژگان: شتر یک کوهانه، بیومتری، پردازش تصویر، شبکه عصبی مصنوعیBackground and ObjectivesMeasuring the body dimensions in livestock is usually useful to predict the weight, grade and body score of animals. The shoulder height, chest circumference, chest depth, body length, forehead bone size, rump height, distance between eyes, ear length, and tail length are the most important body linear measurements in the livestock. Most of these dimensions are related to the live weight and some important traits of domestic animals. For example, the results of many studies indicated that the chest circumference, body length, pelvic width and shoulder height are the most appropriate and reliable parameters for estimating live weight of the animals. In recent studies, features of digital images have been used, in certain circumstances, to estimate body dimensions of domestic animals. The base of these measurements is the machine learning technology, and currently was tested on some livestock, such as dairy cattle. Therefore, this research was conducted to investigate the possibility of using machine vision technology in order to estimate body dimensions of one-humped camel.
Materials and methodsThis research was conducted on one-humped camel in a privative camel breeding herd at Qom province. The studied herd originally consisted of 9 adult mature camels, one an adult luck and 11 pedigree camels from 2 to 12 months old of age. In the following months, five baby camels were born in the herd. The body dimensions of all camels were monthly recorded, and in the same time, digital images were captured from camels regarding a constant distance (2 meters). In this study, a total of 203 biometric records of camels at different ages were measured. Each photo was first transferred to a computer, and some edits were made to improve it's quality. Twenty two morphological features from each image were extracted using defined functions of graphical user interface of MATLAB. The characteristics that were more relevant to the biometric measurement of camels were selected using Pearson correlation coefficient by SPSS software. The data mining process with the aim of discovering mathematical relationship between extracted features of digital images and body dimensions of camels was done using a feed forward neural network which was trained by the "back propagation algorithm" in MATLAB software.
ResultsSome extracted features including equivalent diameter, major axis length, minor axis length, bounding box, convex area, filled area, area ,perimeter and the number of non zero points in digital images had high and significant correlation (P<0.01) with body dimensions of camels. These features were used as effective input to design the artificial neural network. Accuracy of the artificial neural network models to estimate body length, shoulder height, and hip height of one-humped camels were 0.98, 0.96 and 0.96, respectively.
ConclusionThe use of image processing and artificial neural network or other data mining tools can be considered as an appropriate and accurate alternative to human assessments, and help to save the time and expense associated with the biometry of large livestock, especially camels.
Keywords: Camel, Biometric, Image processing, Artificial neural network -
در این پژوهش شبکه عصبی مصنوعی و سامانه استنتاج عصبی-فازی تطبیقی چندلایه (انفیس)، برای مدل سازی انرژی خروجی در واحدهای پرورش گاو شیری و گاو پرواری مورد مطالعه قرار گرفتند. برای این منظور، مطابق رابطه کوکران، تعداد 105 واحد پرورش گاو پرواری و گاو شیری به طور تصادفی از پنج شهرستانی که عمده ترین تولیدکننده این بخش در استان مازندران بودند، در سال های 1395 تا 1396 انتخاب شدند. با استفاده از تراز انرژی نهاده ها و ستانده ها، میانگین انرژی نهاده و ستانده برای هر راس گاو در واحدهای پرورش گاو پرواری به ترتیب برابر 76/16994 و 85/3449 مگاژول و برای واحدهای پرورش گاو شیری به ترتیب برابر 100100 و 58277 مگاژول محاسبه شد. همچنین شاخص های نسبت انرژی، بهره وری انرژی، انرژی ویژه و افزوده خالص انرژی برای هر راس گاو در واحدهای گاو شیری به ترتیب برابر 58/0، 08/0 کیلوگرم بر مگاژول، 5/12 مگاژول بر کیلوگرم و 93/41825- مگاژول و برای واحدهای گاو پرواری به ترتیب برابر 2/0، 02/0 کیلوگرم بر مگاژول، 50 مگاژول بر کیلوگرم و 91/13544- مگاژول بود. با استفاده از نتایج تحلیل آماری داده ها، مدل سازی میزان انرژی خروجی به ازای انرژی ورودی با استفاده از روش های هوش مصنوعی و استنتاج عصبی-فازی انجام گرفت. نتایج نشان داد مدل سامانه استنتاج عصبی-فازی تطبیقی چندلایه با ضریب تشخیص 9899/0 برای واحدهای پرورش گاو پرواری و 9933/0 برای واحدهای پرورش گاو شیری نسبت به مدل ساخته شده با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی با ضریب تشخیص 8118/0 و ساختار 1-16-6 برای واحدهای پرورش گاو پرواری و ضریب تشخیص 9837/0 و ساختار 1-12-5 برای واحدهای پرورش گاو شیری دارای عملکرد و دقت بهتری بودند.کلید واژگان: انرژی، سامانه استنتاج عصبی فازی تطبیقی، شبکه عصبی مصنوعی، گاو شیری، مدل سازیIn this research, the artificial neural networks (ANNs) and multi-layered non-fuzzy inductive inference system (ANFIS) were used to model the output energy in dairy and beef cattle farms. For this purpose, according to Cochran's relation, 105 beef and dairy farms were randomly selected from five townships which were the main producers of this sector in Mazandaran province from 2016-2017. Using the energy balance of inputs and outputs, the input and output energy averages in beef production farms were calculated to be 16994.76 and 3449.85 MJcow-1 and for dairy production farms were equal to 100100 and 58277 MJcow-1, respectively. Also, ER (Energy Ratio), EP (Energy Productivity), SE (Special Energy) and NE (Net Energy) indices for dairy production farms were 0.58, 0.08 KgMJ-1, 12.5 MJKg-1 and -41825.93 MJcow-1, respectively and for beef production farms were calculated as 0.2, 0.02 KgMJ-1, 50 MJKg-1and 13544.91 MJcow-1, respectively. Using the results of statistical analysis of the data, modeling of the output energy for each unit of input energy was performed by two above methods (ANNs and ANFIS). The results showed that the model of nervous- fuzzy inference comparative multi-layered system with the correlation coefficient of 0.9899 for steer farms and 0.9933 for dairy farms, had better performance and accuracy than that of the artificial neural network with the correlation coefficient of 0.8118 and the structure of 6-16-1 for beef farms and correlation coefficient of 0.9837 and the structure of 5-12-1 for dairy farms.Keywords: Energy, Adaptive fuzzy neural network, Artificial neural network, Dairy cattle, Modeling
-
سابقه و هدفپیش بینی دقیق تولید شیر یکی از ملزومات مدیریت دامپروری و مدل سازی درآمد دامداران در تجزیه و تحلیل های هزینه-فایده می باشد. بطوری که پیش بینی دقیق رکوردهای آینده می تواند طول دوره رکوردبرداری را کاهش دهد. برآوردهای زودهنگام ارزش اصلاحی گاوهای نر با استفاده از رکوردهای بخشی از دوره شیردهی می تواند باعث کاهش فاصله نسل و بیشتر شدن شدت انتخاب و پیشرفت ژنتیکی گردد. مدل خطی یکی از روش های مرسوم مدلسازی در تحقیقات رشته های مختلف علوم می باشد. شبکه عصبی مصنوعی روشی مبتنی بر هوش مصنوعی است که اصول کارکرد آن مانند سلول های مغز انسان می باشد. کاربرد آسان شبکه عصبی مصنوعی و توان مدل سازی توابع و روابط پیچیده یک از عوامل کاربرد وسیع آن است. در طول دو دهه گذشته انقلابی در جهت استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی برای مدل سازی در حوزه های مختلف علوم ایجاد شده است که نشان از موفقیت کاربرد این تکنیک قدرتمند در حل دامنه وسیعی از مشکلات مربوط به علوم مختلف می باشد. با این مقدمه تحقیق حاضر با هدف پیش بینی تولید شیر گاوهای شیری در دوره های شیردهی مختلف با استفاده از تولید شیر اولین دوره شیردهی رکوردبرداری شده و مدل سازی شبکه عصبی مصنوعی انجام شد. علاوه بر آن نتایج مدل شبکه عصبی مصنوعی با مدل خطی مورد مقایسه قرار گرفت.مواد و روش هادر این تحقیق از رکوردهای دو دوره شیردهی متوالی 2460 راس گاو شیری مربوط به یک گله استفاده شد. در شجره سری داده مورد استفاده تعداد 2517 گاو شیری وجود داشت. جهت برازش مدل شبکه عصبی مصنوعی، داده ها به دو دسته آموزش و آزمون تقسیم شدند. مدل شبکه عصبی با استفاده از داده های آموزش روابط بین خروجی و ورودی ها را یادگیری نمود. با پیش بینی خروجی داده-های آزمون توسط مدل و مقایسه برآوردها با اندازه های واقعی، پارامترهای برازش مدل مورد بررسی قرار گرفتند. ساختار شبکه ای که بهترین پارامترهای برازش را ایجاد می نمود در مدل شبکه عصبی مصنوعی مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت، مدل خطی بر روی داده ها برازش شده و با مدل شبکه عصبی مصنوعی مورد مقایسه قرار گرفت.یافته هابهترین ساختار مدل شبکه عصبی دارای 8 ورودی، 4 نرون در لایه پنهان اول، 2 نرون در لایه پنهان دوم و یک خروجی بود که ورودی های آنها شامل ارزش اصلاحی میانگین تولید شیر دوره اول شیردهی ثبت شده، نوبت زایش، گروه پدری، سن اولین زایش ثبت شده، تعداد رکورد برای هر دوره شیردهی و میانگین، حداقل و حداکثر روزهای شیردهی ثبت شده و خروجی مدل شامل رکورد شیر تولیدی بود. مدل شبکه عصبی مورد استفاده، رکورد مربوط به دوره های شیردهی را به ترتیب با RMSE و ضریب تبیین 94/7 و 625/0 برآورد کرد. ضریب تبیین و RMSE مدل خطی مورد بررسی به ترتیب 39/0 و 63/26 بود.نتیجه گیریمدل شبکه عصبی مورد استفاده در این تحقیق قادر به پیش بینی تولید شیر دوره آینده بر اساس اطلاعات اولین دوره شیردهی ثبت شده بود. این تحقیق نشان داد که استفاده از مدل سازی شبکه عصبی می تواند در کاهش طول دوره رکوردبرداری برای ارزیابی ژنتیکی گاوهای شیری بخصوص گاوهای نر مفید می باشد و می تواند باعث کاهش فاصله نسل گردد. نتایج همچنین نشان داد که با بکارگیری مدل شبکه عصبی مصنوعی داده های ناقص نیز در ارزیابی ژنتیکی قابل استفاده می باشند. مقایسه تحقیق حاضر با تحقیقات گذشته نشان داد که استفاده از عوامل موثرتر برای تولید شیر به عنوان ورودی مدل می تواند دقت و صحت پیش بینی ها را افزایش دهد.کلید واژگان: شبکه عصبی مصنوعی، فاصله نسل، پیش بینی تولید شیرBackground and ObjectivesPrecise prediction of milk yield is essential for management and modeling of farmer’s income in analysis of cost-benefit. Such that, accurate prediction of future records can decrease recording time. Early estimation of bull breeding value using partly records of parity can lower generation interval and increase selection intensity and genetic progress. Linear model is the most commonly used modeling method in research on different field of science. Artificial Neural Network (ANN) is based on artificial intelligent that uses working principles of human brain. Ease of application and power to model complex functions and relationships is factor of wide use of Artificial Neural Network. Revolutionized use of artificial neural network modeling in different aspects of science in the last two decades, is indication of successful application of this powerful technique to solve wide range of problems in different scientific issues. Therefore, object of current research is prediction milk yield of different parity milk production of dairy cattle using production of first recorded parity and artificial neural networks modeling. Furthermore, results of artificial neural network model compared with linear model.Materials and methodsIn current research, two sequential records of 2460 dairy cattle of a herd were investigated. Pedigree of used data set contained 2517 individuals. Data divided into two sub data of training and testing, to fitting Artificial Neural Network model. Artificial Network model learned the relationship between output and inputs of training data set. Adequacy parameters of the model investigated using model predicted outputs of testing data set and original outputs of the data. Network structure with the beast adequacy parameters were used for Artificial Neural Network model. Finally, linear model was fitted and compared with artificial neural network model.ResultsThe best structure of Neural Network had 8 inputs, 4 neuron at first hidden layer, 2 neuron at second hidden layer and output of milk production that inputs were breeding value of average milk yield of first recorded parity, parity, sire group, age at first registered parturition, number of records for each parity and mean, minimum and maximum of recorded days in milk for each parity. The used artificial neural network model, predicted the parity milk production with RMSE and R2 of 7.94 and 0.625, respectively. R2 and RMSE of considered linear model was 0.39 and 26.63, respectively.ConclusionThe applied model of artificial neural network appropriately predicted the subsequent parity production using precedent parity data. This research indicated that use of artificial network model can be beneficial for decreasing recording period for dairy cattle genetic evaluation specially in sire evaluation and will decrease generation interval. The results showed that incomplete data can be used for genetic evaluation using artificial neural network model. Comparison of the results with past reports indicated that use of effective inputs for milk production can increase accuracy and precision of the ANN model.Keywords: Artificial neural network, Generation interval, Prediction of Milk Production
-
این مطالعه با هدف بررسی امکان استفاده از فناوری بینایی ماشین برای تخمین وزن جوجه های گوشتی انجام شد. تعداد 600 قطعه جوجه سویه راس در شرایط استاندارد برای یک دوره 42روزه پرورش یافت. در فواصل زمانی مشخص (7 روز یکبار) ، 60 قطعه جوجه از مجموع 600 قطعه به تصادف انتخاب و با ترازوی مناسب وزن کشی شد. در روز وزن کشی همزمان از جوجه ها تصاویر دیجیتال تهیه شد (بصورت انفرادی و در گروه های 2، 3 و 4 تایی). تصاویر دیجیتال جوجه ها ابتدا پیش پردازش اولیه شده و تبدیلات لازم روی عکس ها انجام و با طراحی الگوریتم مناسب خصوصیات مورد نیاز از تصاویر استخراج گردید. از این خصوصیات برای طراحی مدل شبکه عصبی جهت تخمین وزن جوجه ها استفاده شد. ضریب همبستگی بین ویژگی های استخراج شده از تصاویر شامل طول محور اصلی، طول محور فرعی ، جعبه محاطی، مساحت قسمت محدب،مساحت ناحیه پرشده، محیط تصویرو مساحت تصویر با وزن زنده جوجه ها به ترتیب 92/0، 93/0، 53/0، 99/0، 99/0، 94/0و 99/0 برآوردشد (01/0p<). شبکه عصبی پرسپترون چند لایه که با الگوریتم پس انتشار خطا آموزش دید، با تعداد 22 نرون در لایه ورودی، 20 نرون در لایه میانی و یک نرون در لایه خروجی بالاترین دقت (99%) را در تخمین وزن زنده جوجه های گوشتی در مقاطع مختلف زمانی ارائه داد. نتایج بررسی حاضر نشان داد که امکان استفاده از پردازش تصاویر و شبکه عصبی مصنوعی به عنوان یک ابزار مناسب و کارآمد برای تخمین وزن جوجه های گوشتی در طول دوره پرورش وجود دارد.کلید واژگان: جوجه های گوشتی، تخمین وزن، بینایی ماشین، شبکه عصبی مصنوعیThis research was conducted to investigate the feasibility of estimating the weight of broiler chicks using machine vision technology. 600 Ross broiler chicks were reared under standard conditions for a 42-day period. At selected intervals (7 days), 60 birds from a total of 600 chicks were randomly selected and weighed individually using the appropriate scale. At the same times, digital images were captured individually and in groups 2, 3 and 4 of birds. The digital images were initially preprocessed and the necessary changes were made on the photos and required features were extracted from images by designing an appropriate algorithm, and these features were used to design the neural network to estimate the body weight of chicks. The correlation coefficient between the extracted features of digital images including the Major axis length, Minor axis length, Bonding box, Convex Area, Filled area, Perimeter and Area of the image with live weight of the chicks were 0/92, 0/93, 0/53, 0/99, 0/99, 0/94, and 0/99 respectively (p <0.01). A Multilayer perceptron neural network, which was trained with back propagation learning algorithm, containing 22 neurons in the input layer, 20 neurons in the mid layer and one neuron in the output layer presented the highest accuracy(99%) to estimate the weight of broiler chicks at different ages. The results of this study showed that there is a possibility of using image processing and artificial neural network as an appropriate and efficient tool to estimate the weight of broiler chicks during the breeding period.Keywords: Broiler Chickens, Weight estimation, Machine vision, Artificial Neural Network
-
در این مطالعه روشی برای تخمین وزن، تعیین شاخص شکل و تشخیص آلودگی پوسته تخم مرغ با استفاده از فن آوری ماشین بینایی ارائه شده است. ابتدا برخی خصوصیات مرتبط با کیفیت تخم مرغ شامل وزن، طول، عرض، شاخص شکل و وضعیت آلودگی پوسته تعداد 76 قطعه تخم مرغ توسط تکنسین مجرب در آزمایشگاه تعیین گردید. همزمان از هر یک از تخم مرغ ها تصاویری با استفاده از دوربین دیجیتال با رعایت فاصله ثابت و شرایط نور پردازی یکسان تهیه گردید. سپس با استفاده از محیط پردازش تصویر نرم افزار متلب ویژگی های مرتبط با وزن تخم مرغ، اندازه تخم مرغ و وضعیت آلودگی پوسته از تصاویر استخراج شد. 4 نوع شبکه عصبی مختلف به ترتیب برای تشخیص و دسته بندی آلودگی پوسته تخم مرغ، تخمین وزن تخم مرغ و تخمین طول و عرض تخم مرغ با استفاده از نرم افزار متلب طراحی شد. شبکه عصبی طراحی شده برای تشخیص آلودگی های سطحی تخم مرغ بدون خطا آموزش دید و در مرحله آزمون آلودگی پوسته تخم مرغ ها با دقت 95 درصد توسط شبکه تشخیص داده شد. دقت شبکه های عصبی مصنوعی برای تخمین وزن، طول و عرض تخم مرغ ها در مرحله آموزش به ترتیب برابر با 55/98، 4/99 و 49/98 درصد بود. در مرحله آزمون نهایی همبستگی بین مقادیر واقعی وزن، طول و عرض تخم مرغ ها با مقادیر تخمین زده شده توسط شبکه عصبی به ترتیب برابر با 6/96، 31/97 و 98 درصد بود (P<0. 01). نتایج این مطالعه نشان داد که امکان استفاده از فن آوری ماشین بینایی در تعیین کیفیت تخم مرغ و جایگزینی آن با انسان با دقت بالا وجود دارد.کلید واژگان: پردازش تصویر، شبکه عصبی مصنوعی، کیفیت تخم مرغ، ماشین بیناییThis study introduces a method based on machine vision technology for weight estimation, shape index determination, and egg contamination detection. Primarily, different characteristics relevant to egg quality such as weight, length, wide, shape index and contamination statue of 76 eggs were recorded by experienced appraisers. At the same time, using a digital camera several photos were taken from each egg regarding fixed imaging distance and unique illumination. Then, the features relevant to egg weight, egg size and egg shell contamination were extracted from digital images using image processing tools (IPT) of MATLAB software. Four artificial neural networks were designed for egg contamination classification, egg weight, and egg length and egg wide estimation respectively using MATLAB software. The first neural network was trained to detect egg contamination without error, and in the test phase, the eggs contamination was recognized with accuracy of 95% by neural network. Next neural networks were trained to estimate the egg weight, egg length and egg wide with accuracy of 98.55, 99.4 and 98.49 % respectively. In the test phase, the correlations between egg weight, egg length and egg wide with those which estimated by artificial neural networks were equal to 96.6 , 97.31 and 98% respectively (PKeywords: Artificial Neural Network, Egg quality, Image processing, Machine vision
-
سابقه و هدفدر این پژوهش ارتباط بین وزن زنده هنگام کشتار گوسفند لریبختیاری با خصوصیات لاشه (وزن لاشه ی گرم، وزن لاشه ی سرد، وزن نیم لاشهی سرد، وزن گوشت، وزن چربی، وزن استخوان و وزن دنبه) و برخی اندازه های ظاهری بدن (طول بدن، دور قفسه سینه، عرض کپل و عرض شانه) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین معادلات رگرسیون خطی مناسب برای پیشبینی وزن زنده و خصوصیات لاشه تعیین شد و با روش شبکه ی عصبیمصنوعی نیز مقایسه گردید.مواد و روش هااز رکوردهای مربوط به 58 راس بره نر نژاد لریبختیاری ایستگاه پرورش و اصلاح نژاد شهرستان شهرکرد واقع در استان چهار محال و بختیاری استفاده شد. بره ها در سن 5±90 روزگی شیرگیری و سپس در سه گروه 60، 80 و 100 روز پروار شدند. در پایان دوره پروار اندازه های ظاهری بدن اندازه گیری شد و بعد از کشتار و پوستکنی نیز خصوصیات لاشه مورد نظر اندازهگیری گردید. از تعداد 696 رکورد برای پیش بینی وزن زنده و خصوصیات لاشه با استفاده از معادلات رگرسیون و شبکه ی عصبی مصنوعی استفاده گردید. پیش بینی خصوصیات لاشه و وزن زنده هنگام کشتار با استفاده از اندازه های ظاهری بدن توسط معادله رگرسیونی دارای بهترین ضریب تعیین انجام شد. همچنین مدلهای رگرسیونی منتخب پیشبینی کننده صفات با استفاده از شبکه ی عصبی مصنوعی نیز برازش داده شدند و نتایج این دو روش بر اساس معیارهای ضریب تعیین و میانگین مربعات خطا مقایسه شد.یافته هاضرایب همبستگی فنوتیپی بین وزن زنده و خصوصیات لاشه مثبت و نسبتا زیاد برآورد گردید که در دامنه ی 58/0 تا 99/0 قرار داشتند. ضرایب همبستگی فنوتیپی بین اندازه های بدن و خصوصیات لاشه نیز دارای تغییراتی در دامنه ی 29/0 تا 69/0 بود. در بین اندازه های ظاهری بدن بیشترین همبستگی را دور قفسه ی سینه با وزن زنده و خصوصیات لاشه داشت. همبستگی نسبتا بالای بین وزن زنده و وزن اجزای مختلف لاشه با اندازه های ظاهری بدن در پژوهش حاضر حاکی از آن است که می توان از اندازه های ظاهری بدن در پیش بینی این صفات و با دقت نسبتا بالایی استفاده نمود. نتایج نشان داد با استفاده از اندازه های طول بدن، دور قفسهی سینه و عرض کپل در معادله رگرسیونی می توان با دقت 79 درصد وزن زنده بره های لری بختیاری را پیش بینی نمود. همچنین با استفاده از وزن زنده و دور قفسهی سینه میتوان وزن لاشهی گرم و وزن لاشه ی سرد را به ترتیب با دقت 97 و 96 درصد برآورد نمود. وزن زنده بدن به ترتیب 94 و 72 درصد از تنوع وزن نیم لاشه و وزن دنبه را توجیه نمود. همچنین نتایج نشان داد که کارایی شبکه ی عصبی مصنوعی طراحی شده در پیش-بینی خصوصیات لاشه بالاتر از مدل های رگرسیون بود.نتیجه گیرینتایج نشان داد که می توان با دقت نسبتا بالایی از اندازه های ظاهری بدن در پیش بینی وزن زنده و وزن اجزای مختلف لاشه استفاده نمود. همچنین نتیجه گیری شد که تکنیک شبکه ی عصبی مصنوعی بهتر از معادلات رگرسیون خطی قادر به پیش بینی وزن زنده و خصوصیات لاشه در گوسفندان لریبختیاری بود. با توجه به اهمیت خصوصیات لاشه در تعیین پتانسیل ژنتیکی و تنظیم برنامه های اصلاح نژاد مرتبط با افزایش تولید گوشت، نتایج این پژوهش می تواند استفاده کاربردی داشته باشد.کلید واژگان: اندازه های ظاهری بدن، پیش بینی، خصوصیات لاشه، شبکه ی عصبی مصنوعی، گوسفند لری بختیاریBackground And ObjectivesIn this study, the relationships between live body weight at slaughter, carcass characteristics (weights of hot carcass, cold carcass, cold half-carcass, lean meat, fat, bone and fat-tail) and body measurements (body length, chest girth, hip width and shoulder width) were investigated in Lori-Bakhtiari sheep. Two methods of linear regression and artificial neural network (ANN) in prediction of live weight and carcass characteristics were compared.Materials And MethodsThe data of 58 male lambs were collected at the Breeding Station of Lori-Bakhtiari sheep in Shahrekord city of Chaharmahal and Bakhtiari province, Iran. The lambs were weaned at 90 ± 5 days of age and were fattened in three groups of 60, 80 and 100 days. At the end of fattening period, body measurements and after slaughtering and skinning, all carcass characteristics were measured. A total of 696 records were used for prediction of carcass characteristics by using regression models and ANN. The possibility of predicting carcass characteristics and live weight at slaughter through body measurements was evaluated by choosing the most suitable regression model based on the value of the determination coefficient. The selective regression models also were fitted by artificial neural network then; these two methods were compared based on the value of the determination coefficient and the mean square errors.ResultsThe estimated phenotypic correlation coefficients between carcass characteristics and live weight at slaughter were generally positive and relatively high (0.58 to 0.99). The phenotypic correlation coefficients between carcass characteristics and body measurements were estimated between 0.29 and 0.69.
Between all body measurements, the highest correlations are observed between chest girth and carcass characteristics and live body weight. Based on relatively high phenotypic correlation coefficients in this research, prediction of carcass characteristics and live body weight can be possible with high accuracy by using body measurements. The results show that, to prediction of live body weight of Lori-Bakhtiari male lambs, body length, chest girth and hip width must be included in the regression model to obtain an accuracy of 79 percent. The regression equation including live body weight and heart girth could predict hot carcass and cold carcass weights with an accuracy of 97 and 96 percent, respectively. Live body weight alone explains the 94 and 72 percent of the variation of half-carcass and fat-tail weight, respectively. Moreover, the results show that the accuracy of ANN model for prediction of some carcass traits was more than regression models.ConclusionBased on results of this research, prediction of carcass characteristics and live weight is possible with relatively high accuracy by using some phenotypic body measurements. Also, results indicate that the artificial neural network technique was much better capable of predicting weight and carcass traits in Lori-Bakhtiari sheep compared to linear regression equations. The results of this study can be useful due to the importance of carcass traits in determination of genetic potential and regulation of animal breeding programs for high meat production.Keywords: Body measurements, Prediction, Carcass characteristics, Artificial neural network, Lori, Bakhtiari sheep -
سابقه و هدففاصله گوساله زایی از جمله صفاتی است که به میزان قابل توجهی تحت تاثیر اثرات محیطی و مدیریتی قرار میگیرد. استفاده از الگوریتم های هوشمند روش های یادگیری ماشین در بررسی سامانه های پیچیده رو به افزایش است و این روش ها نیز می تواند رهیافت مناسبی برای تحلیل داده های صنعت گاوشیری به حساب آیند. شبکه های عصبی مصنوعی بخشی از هوش مصنوعی بوده و معمولا از این الگوریتم ها بهره می جویند. هدف از انجام این مطالعه بررسی ارتباط بین صفات تولیدی و تولید مثلی با فاصله گوساله زایی در تلقیح های متفاوت بود. چنین فرض گردید که استخراج این ارتباط می تواند در مدیریت بهتر این صفت نقش بهتری ایفا کند.
مواد و روشها: در این مطالعه، از داده های تولیدی و تولیدمثلی شرکت کشت و دامداری فکا وابسته به شرکت تعاونی وحدت گاوداران اصفهان استفاده شد. داده های مربوط به فاصله ی گوساله زایی (روز)، طول دوره ی خشکی (روز)، تعداد تلقیح، کل شیر تولیدی (کیلوگرم)، کل چربی تولیدی (کیلوگرم)، کل پروتئین تولیدی (کیلوگرم)، روزهای شیردهی (روز)، شیر تصحیح شده (کیلوگرم)، چربی تصحیح شده (کیلوگرم)، پروتئین تصحیح شده (کیلوگرم) مورد بررسی قرار گرفت. داده ها مربوط به 15465 راس گاو بود که تاریخ زایش آن ها در بازه بین سال های 1368 تا 1393 قرار داشت. جهت کاهش ابعاد داده های مورد استفاده در آموزش شبکه عصبی مصنوعی از دو رویکرد حذف همبستگی بالا و تحلیل مولفه اصلی استفاده شد. سپس به ازای هر تلقیح، یک شبکه عصبی آموزش داده شد. برای بررسی کارایی شبکه عصبی از معیارهای ضریب تعیین و جذر میانگین مربعات خطا استفاده شد. میزان رابطه ی خطی و غیرخطی بین متغیرهای ورودی با فاصله گوساله زایی نیز با معیار ضریب اطلاعات بیشین بررسی گردید..
یافته ها: مقادیر مشابه معیارهای ضریب تعیین و جذر میانگین مربعات خطا حاصل از شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که ارتباط بین متغیرهای ورودی و فاصله گوساله زایی در تلقیح های مختلف از روند تقریبا یکسانی پیروی می کند. مقادیر بزرگتر جذر میانگین مربعات خطا حاصل از رویکرد تحلیل مولفه اصلی نسبت به رویکرد حذف همبستگی بالا نشان داد که استفاده از رویکرد حذف همبستگی بالا مناسبتر می باشد. معیار ضریب اطلاعات بیشین روند تقریبا یکسانی در میزان رابطه ی خطی و غیرخطی متغیرهای مختلف و فاصله گوساله زایی در تلقیح های مختلف نشان داد. در این راستا روزهای شیردهی و تولید شیر بیشترین ارتباط را با فاصله گوساله زایی داشتند.
نتیجه گیری کلی: نتایج نشان داد که معیارهای ضریب تعیین و جذر میانگین مربعات خطا در تلقیح های مختلف تقریبا یکسان هستند. از اینرو نباید انتظار داشت که رابطه بین متغیرهای ورودی به کار رفته در این تحقیق با فاصله گوساله زایی در تلقیح های مختلف متفاوت باشد. بر اساس نتایج این مطالعه مشخص گردید که متغیرهای به کار رفته در این مطالعه پیشبینی خوبی از فاصله گوساله زایی را نشان می دهند. همچنین می توان چنین استنباط کرد که شرایط محیطی – مدیریتی در تلقیح های مختلف اثر ناچیزی روی ارتباط بین فاصله گوساله زایی و سایر متغیرها داشته است.کلید واژگان: تحلیل مولفه اصلی، شبکه ی عصبی مصنوعی، ضریب اطلاعات بیشین، فاصله ی گوساله زاییBackground And ObjectivesCalving interval is sought to be substantially affected by management and environmental effects. Using intellectual algorithms of machine learning methods to investigate complex systems are growing and these algorithms could be assumed as right approach to analysis dairy cattle industry data. Artificial neural networks which are part of artificial intelligence, gain from these algorithms. The objective of this study was to find the association between productive and reproductive traits with calving interval over different course of inseminations. It was assumed that extracting this association may improve the management of this trait.Materials And MethodsIn this research, the productive and reproductive traits from FOKA, an agriculture and animal husbandry, associated to Isfahan Vahdat Cooperative was used. The records were calving interval (day), the length of dry off period (day), number of insemination, total milk production (kg), total fat production (kg), total protein production (kg), adjusted milk production (kg), adjusted fat production (kg) and adjusted protein production (kg). The data were due to 15465 cows in which their parturition date spanned between 1368 and 1393. The data dimensions were reduced using elimination of high level of correlation among variables and principal component analysis before undertaking artificial neural network modeling. For each insemination, we learned a neural network. We used coefficient of determination and root mean square error to investigate the efficiency of neural network. The linear and nonlinear relationship among input variables with calving interval was measured using maximal information criterion.ResultsThe similar values of coefficient of determination and root mean square error due to neural network in different insemination obtained which would indicated that there is almost identical associations between calving interval input variables. Higher values of root mean square error obtained in neural network which learned based upon principal component analysis of independent data than elimination one. Therefore, it was concluded that elimination approach is suitable choice in this context. The maximal information criterion showed almost an identical association between calving interval and input variables over different inseminations. In this way, days in milk and milk production showed high amount of correlation with calving interval.ConclusionThe results indicated that coefficient of determination and root mean square error of different inseminations was similar. Therefore, it is hardly expected that the association between calving interval and independent variables to be different over different inseminations. Based upon these results, it was elucidated that independent variables used in this study could fairly adequately predict the calving interval. Also, we could say that management environmental conditions over different inseminations had minuscule effect on the associations of calving interval with independent variables.Keywords: Principal component analysis, artificial neural network, Maximal information coefficient, Calving interval -
هدف از این مطالعه مقایسه ی مدل های مختلف رگرسیون غیر خطی، خطی و شبکه ی عصبی مصنوعی در برازش منحنی رشد در گوسفند لری بختیاری بود. شش مدل غیرخطی شامل نمایی منفی، برودی، ون برتالانفی، گومپرتز، لجستیک، ریچاردز و دو مدل چند جمله ای خطی با درجات برازش دو و سه و شبکه ی عصبی مصنوعی مورد استفاده قرار گرفت. از 29517 رکورد وزن بدن متعلق به 6320 بره لری بختیاری از تولد تا سن یک سالگی، جمع آوری شده در ایستگاه پرورش و اصلاح نژاد گوسفند لری بختیاری شهرستان شهرکرد استفاده شد. مقایسه مدل ها توسط ضریب تعیین، میانگین مربعات خطا، میانگین قدر مطلق انحرافات و میانگین قدر مطلق درصد خطاها انجام شد. براساس مقایسه مدل ها توسط شاخص های مختلف نیکویی برازش، همه مدل های بررسی شده در پژوهش حاضر به خوبی توانایی برازش منحنی رشد را در گوسفندان لری بختیاری داشتند. نتایج حاصل نشان داد که شبکه ی عصبی مصنوعی بهتر از مدل های غیرخطی و خطی توانست رشد را در گوسفندان لری بختیاری برازش کند و می تواند به عنوان جایگزینی برای مدل های غیرخطی و خطی باشد. از لحاظ برازش منحنی رشد مدل های مختلف پس از شبکه ی عصبی مصنوعی به ترتیب شامل برودی، چند جمله ای درجه سه، چند جمله ای درجه دو، ون برتالانفی، گومپرتز، ریچاردز، لجستیک و نمایی منفی بود. به هر حال، مدل های رشد غیرخطی برای توصیف رشد کاربرد بیش تری نسبت به مدل های خطی و شبکه های عصبی مصنوعی خواهند داشت زیرا مدل های غیرخطی می توانند پدیده رشد را در قالب چندین پارامتر دارای تفسیر زیستی خلاصه کنند. در میان مدل های غیرخطی و خطی به ترتیب مدل برودی و چند جمله ای درجه سه بهتر از سایر مدل ها بودند. در پژوهش حاضر همبستگی بین پارامترهای وزن بلوغ مجانبی و نرخ بلوغ در هر شش مدل رشد غیرخطی، منفی بدست آمد. رابطه منفی بین این دو پارامتر نشان دهنده این است که دام های با وزن بلوغ کمتر زودتر نیز بالغ خواهند شد. تجزیه واریانس پارامترهای منحنی رشد برودی نشان داد که جنس بره و سال تولد بر کلیه پارامترهای مورد بررسی اثر معنی دار (01/0Pکلید واژگان: شبکه عصبی مصنوعی، گوسفند لری بختیاری، مدل رشدThe aim of this study was to compare different nonlinear and linear regression models and artificial neural network (ANN) for fitting of growth curve in Lori– Bakhtiari sheep breed. Six nonlinear regression models of Negative Exponential, Brody, von Bertalanffy, Gompertz, Logistic and Richards, and two linear regression models of second and third degree polynomial functions along with ANN were used. In total 29517 body weight records of 6320 lambs collected from birth to yearling were analyzed. The data were collected at the Breeding Station of Lori-Bakhtiari sheep in Shahrekord, Iran. The comparison of the models was carried out using coefficient of determination (R2), error mean square (MSE) mean absolute deviation (MAD) and mean absolute percentage error (MAPE) values. All models investigated in the current study fitted the growth data well in Lori– Bakhtiari sheep, according to different goodness of fit criteria. The results indicated that ANN model generated better growth curve fitting of Lori-Bakhtiari sheep than linear and nonlinear growth models and could be used an as alternative method for growth modeling. Regarding the whole models, the artificial neural network was found to be statistically most appropriate model followed by Brody, third degree polynomial, second degree polynomial, Von Bertalanffy, Gompertz, Richards, Logistic and negative exponential growth models, respectively. However, non-linear growth models used to describe the growth will be applicable than the linear models and artificial neural networks. The nonlinear growth models can summarize the growth phenomena in terms of several parameters, with biological interpretation. Among the nonlinear and linear models, the Brody and third degree polynomial functions were better than other models. Negative correlations between the A and k parameters were obtained in all six nonlinear growth models in this study indicated that the sheep with smaller mature weight will be maturing faster. The analysis of variance on the Brody growth curve parameters showed that year of birth and sex significantly influenced (P<0.01) all growth curve parameters. Age of dam had only a significant effect (P<0.05) on k value and did not contribute to differences in A and B values. Type of birth had significant effect (P<0.01) in the B and k values and did not influence on the A value. The results of this study suggest that the most appropriate growth model of Brody can help in the determination of management problems, regulation of feeding programs, and determination of optimum slaughtering age at the LoriBakhtiari sheep breeding station.Keywords: Artificial neural network, Lori–Bakhtiari sheep, Growth model
- 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.