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Enregistrement W4403426018 · doi:10.1016/j.energy.2024.133475

Strategies for designing machine learning models in renewable energy with insufficient data

2024· article· en· W4403426018 sur OpenAlexafffund
E Hanyu, Ye Cui, Witold Pedrycz, Aminah Robinson Fayek, Simaan AbouRizk

Notice bibliographique

RevueEnergy · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueEnergy Load and Power Forecasting
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesCanada First Research Excellence FundUniversity of Alberta
Mots-clésRenewable energyComputer scienceMachine learningEnergy (signal processing)Artificial intelligenceEngineeringElectrical engineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In the area of renewable energy including wind, solar, and electricity, Machine Learning has established a far-reaching conceptual and algorithmic design framework. However, the design of Machine Learning architectures typically relies on substantial amounts of data. The data acquisition process often involves complex tasks of gathering, cleaning, and labeling data. This challenge is exacerbated in the energy sector due to concerns related to data security and the uniqueness of development initiatives, leading to a potential scarcity of available data. Quite commonly, researchers encounter a vast array of innovative projects that have not been studied in the past and therefore only limited data become available. Therefore, there is an urgent and highly motivated need to develop machine learning strategies that can construct reliable models in the presence of limited data. In this study, three machine learning models tailored for small-scale data scenarios are developed and analyzed. The first model, a fuzzy cluster ensemble approach, focuses on utilizing small training samples treated as the core of clustering. By applying clustering algorithms, one derives membership functions reflecting the structure of data that facilitate accurate predictions. The second model, a kernel integration framework, combines kernel functions with limited training data to calculate activation levels, enabling accurate prediction outputs. For both models, the final predictions are generated by applying weighted aggregations, where the weights are derived from the respective membership grades and activation levels of the data. Additionally, a neural network contrastive learning model is introduced, which enhances the training process by employing pairwise comparisons among data points. This method effectively increases the amount of useable training data, improving the model's ability to make accurate predictions. Together, these approaches provide a robust solution for making reliable predictions even in data-scarce scenarios within renewable energy research. Moreover, the predictive performance of these models is quantified using the Root Mean Square Error criterion. This study also assesses the performance of the developed models by forming a granular characterization of results delivered by the designed models. A comprehensive suite of experimental studies is included, accompanied by an exhaustive comparative analysis. Compared to conventional machine learning models, especially neural networks, the designed models offer reliable results even with limited training data, showing an improvement of around 20 %, thus laying the groundwork for digitization processes in the realm of sustainable energy. • Training machine learning models with small data in renewable energy. • Developing interpretable models based on clustering and kernel-based algorithms. • Tackling data scarcity and boosting model reliability. • Producing interval output via the use of information granules.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
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: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,016

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0020,002
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 Opus0,037
Tête enseignante GPT0,225
Écart entre enseignants0,188 · 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
GenreMéthodes

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

En bref

Citations7
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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