Bio-Inspired Hybridization of Artificial Neural Networks: An Application for Mapping the Spatial Distribution of Soil Texture Fractions
Notice bibliographique
Résumé
Soil texture and particle size fractions (PSFs) are a critical characteristic of soil that influences most physical, chemical, and biological properties of soil; furthermore, reliable spatial predictions of PSFs are crucial for agro-ecological modeling. Here, series of hybridized artificial neural network (ANN) models with bio-inspired metaheuristic optimization algorithms such as a genetic algorithm (GA-ANN), particle swarm optimization (PSO-ANN), bat (BAT-ANN), and monarch butterfly optimization (MBO-ANN) algorithms, were built for predicting PSFs for the Mazandaran Province of northern Iran. In total, 1595 composite surficial soil samples were collected, and 64 environmental covariates derived from terrain, climatic, remotely sensed, and categorical datasets were used as predictors. Models were tested using a repeated 10-fold nested cross-validation approach. The results indicate that the hybridized ANN methods were far superior to the reference approach using ANN with a backpropagation training algorithm (BP-ANN). Furthermore, the MBO-ANN approach was consistently determined to be the best approach and yielded the lowest error and uncertainty. The MBO-ANN model improved the predictions in terms of RMSE by 20% for clay, 10% for silt, and 24% for sand when compared to BP-ANN. The physiographical units, soil types, geology maps, rainfall, and temperature were the most important predictors of PSFs, followed by the terrain and remotely sensed data. This study demonstrates the effectiveness of bio-inspired algorithms for improving ANN models. The outputs of this study will support and inform sustainable soil management practices, agro-ecological modeling, and hydrological modeling for the Mazandaran Province of Iran.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».