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Enregistrement W194799047

Fuzzy Neural Networks for water level and discharge forecasting

2010· article· en· W194799047 sur OpenAlexaboutno aff
Stefano Alvisi, Marco Franchini

Notice bibliographique

RevueInstitutional Research Information System University of Ferrara (University of Ferrara) · 2010
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrological Forecasting Using AI
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésArtificial neural networkFuzzy logicFuzzy numberNeuro-fuzzyFuzzy setExtension (predicate logic)Set (abstract data type)MathematicsAdaptive neuro fuzzy inference systemArtificial intelligenceFuzzy set operationsVariable (mathematics)Computer scienceData miningFuzzy control system
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

A new procedure for water level (or discharge) forecasting under uncertainty using artificial neural networks is proposed: uncertainty is expressed in the form of a fuzzy number. For this purpose, the parameters of the neural network, namely, the weights and biases, are represented by fuzzy numbers rather than crisp numbers. Through the application of the extension principle, the fuzzy number representative of the output variable (water level or discharge) is then calculated at each time step on the basis of a set of crisp inputs and fuzzy parameters of the neural network. \nThe proposed neural network thus allows uncertainty to be taken into account at the forecasting stage not providing only deterministic or crisp predictions, but rather predictions in terms of “the discharge (or level) will fall between two values, indicated according to the level of credibility considered, whereas it will take on a certain value when the level of credibility is maximum”. \nThe fuzzy parameters of the neural network are estimated using a calibration procedure that imposes a constraint whereby for an assigned h-level the envelope of the corresponding intervals representing the outputs (forecasted levels or discharges, calculated at different points in time) must include a prefixed percentage of observed values. \nThe proposed model is applied to two different case studies. Specifically, the data related to the first case study are used to develop and test a flood event-based water level forecasting model, whereas the data related to the latter are used for continuous discharge forecasting. \nThe results obtained are compared with those provided by other data-driven models - Bayesian neural networks (Neal, R.M. 1992, Bayesian training of backpropagation networks by the hybrid Monte Carlo method. Tech. Rep. CRG-TR-92-1, Dep. of Comput. Sci., Univ. of Toronto, Toronto, Ont., Canada.) and the Local Uncertainty Estimation Model (Shrestha D.L. and Solomatine D.P. 2006, Machine learning approaches for estimation of prediction interval for the model output. Neural Networks, 19(2), 225-235.). The comparison shows the effectiveness of the fuzzy neural network forecasting model in estimating water levels or discharges under uncertainty. In particular, the fuzzy neural network enables us to define bands that describe, for an assigned h-level, the range of variability of the predicted variable. An analysis of the results obtained reveals that these bands generally have a slightly smaller width compared to the bands obtained using other data-driven models, the percentage of observed values contained within the bands being equal.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,014
Score d'incertitude au seuil0,028

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,112
Tête enseignante GPT0,262
Écart entre enseignants0,150 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2010
Routes d'admission1
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