Толқынның елеулі биіктігін болжауға арналған машиналық оқыту негізіндегі тәсіл

Авторлар

DOI:

https://doi.org/10.26577/JMMCS.2021.v110.i2.08

Кілттік сөздер:

Machine learning, significant wave height, Support vector regression

Аннотация

Мұхит толқынының елеулi биiктiгiн бағалауға арналған машиналық оқыту жүйесi құрылды. Толқынның елеулi биiктiгi мен толқын периоды мұхит жағдайларын болжау үшiн бағыланатын машиналық оқыту барысында пайдаланылуы мүмкiн. Бұл жұмыста тiрек векторы әдiсi негiзiндегi регрессия көмегiмен (Support vector regression – SVR) толқынныц елеулi биiктiгiн болжау әдiсi ұсынылды. Буй деректер жиыны Квинсленд  өкiметiнiц ашық  деректер порталынан алынды, кiрiс деректерi бағыланатын оқыту мен тестiлеу үшiн деректер жиынтығына бiрiктiрiлдi. SVR моделi толқынныц елеулi биiктiгiн 0,044 орташа квадратты қателiкпен көрсеттi және тестiлеу деректерiнде 95% дәлдiкпен бойынша орындалды. Толқынныц елеулi биiктiгiн физикалы модель негiзiнде болжаумен салыстырғанда, машиналық оқыту негiзiндегi SVR моделi айтарлықтай аз есептеу уақытын (< 1/1200) қажет етедi.

Тyйiн сbздер: Машиналық оқыту, толқынныц елеулi биiктiгi, тiрек векторы әдiсi негiзiндегi регрессия.

Библиографиялық сілтемелер

[1] FAO, The State of the World Fisheries and Aquaculture 2016. Con tributing to the food security and nutrition for all Technical Report, Food and Agriculture Organization of the United Nations (2016).
[2] I. Goodfellow, Y. Bengio, A. Courville, "Deep Learning" , MIT Press, (2016).
[3] Y. LeCun, Y. Bengio, G. Hinton, "Deep learning" , Nature 521 (2015): 436-444.
[4] J. Schmidhuber, "Deep learning in neural networks: An overview" , Neural Networks 61(2015): 85-117.
[5] K. Haas, S. Ahn, V. S. Neary, S. Bredin, "Development of a wave energy resource classification system, in: Waterpower Week" , METS, Washington, DC, 1-5.
[6] P. M. DeVries, T. B. Thompson, B. J. Meade, "Enabling large-scale viscoelastic calculations via neural network acceleration" , Geophysical Research Letters 44 (2017): 2662-2669.
[7] V. Mallet, G. Stoltz, B. Mauricette, "Ozone ensemble forecast with machine learning algorithms" , Journal of Geophysical Research: Atmospheres 114 (2009).
[8] D. Peres, C. Iuppa, L. Cavallaro, A. Cancelliere, E. Foti, "Significant wave height record extension by neural networks and reanalysis wind data" , Ocean Modelling 94 (2015): 128-140.
[9] O. Makarynskyy, "Improving wave predictions with artificial neural networks" , Ocean Engineering 31 (2004): 709-724.
[10] A. Etemad-Shahidi, J. Mahjoobi, "Comparison between M5’ model tree and neural networks for prediction of significant wave height in lake superior" , Ocean Engineering 36 (2009): 1175-1181.
[11] J. Mahjoobi, A. Etemad-Shahidi, "An alternative approach for the prediction of significant wave heights based on classification and regression trees" , Applied Ocean Research 30 (2008): 172-177.
[12] M. Browne, D. Strauss, B. Castelle, M. Blumenstein, R. Tomlinson, C. Lane, "Empirical estimation of nearshore waves from a global deep-water wave model" , IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters 3 (2006): 462-466.
[13] M. Browne, B. Castelle, D. Strauss, R. Tomlinson, M. Blumenstein, C. Lane, "Near-shore swell estimation from a global wind-wave model: Spectral process, linear, and artificial neural network models" , Coastal Engineering 54 (2007): 445-460.
[14] The SWAN Team, SWAN Scientific and Technical Documentation Technical Report SWAN Cycle III version 40.51, Delft University of Technology (2006).
[15] G. J. Komen, L. Cavaleri, M. Donelan, "Dynamics and Modelling of Ocean Waves" , Cambridge University Press (1996).
[16] C. C. Mei, M. Stiassnie, D. K.-P. Yue, "Theory and Applications of Ocean Surface Waves: Part 1: Linear Aspects. Part 2: Nonlinear Aspects" , World Scientific (1989).
[17] Y. Song, D. Haidvogel, "A semi-implicit ocean circulation model using a generalized topography-following coordinate system" , Journal of Computational Physics 115 (1994): 228-244.
[18] J. Patterson, J. Thomas, L. Rosenfeld, J. Newton, L. Hazard, J. Scianna, R. Kudela, E. Mayorga, C. Cohen, M. Cook, et al., "Addressing ocean and coastal issues at the west coast scale through regional ocean observing system collaboration,
in: Oceans’12" , IEEE 1-8.
[19] The Weather Company The Weather Company (2017).
[20] G. Chang, K. Ruehl, C. Jones, C. C. Roberts, J. D.and Chartrand, "Numerical modeling of the effects of wave energy converter characteristics on nearshore wave conditions" , Renewable Energy 89 (2016): 636-648.
[21] F. Pedregosa, G. Varoquaux, A. Gramfort, V. Michel, B. Thirion, O. Grisel, M. Blondel, P. Prettenhofer, R. Weiss, V. Dubourg, et al., "SciKit-Learn: Machine learning in Python" , Journal of Machine Learning Research 12 (2011):
2825-2830.
[22] Scott C James, Yushan Zhang, Fearghal O’Donncha, "See discussions, A Machine Learning Framework to Forecast Wave Conditions" , Coastal Engineering (2017): 46556-5637.
[23] N. Cesa-Bianchi, A. Conconi, C. Gentile, "On the generalization ability of on-line learning algorithms" , IEEE Transactions on Information Theory 50 (2004): 2050-2057.
[24] Queensland Government Coastal Data System - Near real time wave data, open data portal https://www.data.qld.gov.au/dataset/coastal-data-system-near-real-time-wave-data
[25] Vapnik, V. The Nature of Statistical Learning Theory (Springer, New York, 1995).

Жүктелулер

Жарияланды

2021-09-27