Нейронные сети для экологии: введение

Автор: Коросов А.В.

Журнал: Принципы экологии @ecopri

Рубрика: Методы экологических исследований

Статья в выпуске: 3 (49), 2023 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрен вариант объяснения состава и структуры нейронной сети, отталкиваясь от понятия «уравнение регрессии». Ориентируясь на метод, более привычный экологам (регрессионный анализ), показаны структурные и функциональные особенности «нейрона» и искусственной нейронной сети. Поэтапно углубляются и расширяются представления о линейной и криволинейной регрессии, логите, нейроне, нейросетевом моделировании, об алгоритмах настройки структурных и количественных параметров моделей. Определены ключевые термины рассматриваемой технологии (ковариат, смещение, нейрон, слой, функция активации, обучение, переобучение). На конкретных примерах показаны некоторые области применения этого метода в экологии животных. С помощью нейронной сети рассмотрено решение типичных для экологии животных задач диагностики статуса (пола) животных по количественным признакам, оценка пригодности тех или иных биотопов для обитания животных. Дан список литературы с примерами использования сетей для решения экологических задач. Приведены листинги расчетов, выполненных в среде программы R с использованием функций из пакета neuralnet. Прикреплены файлы с данными для выполнения тренига по представленным кодам.

Еще

Нейронная сеть, нейрон, моделирование, настройка, экология, зоология

Короткий адрес: https://sciup.org/147242321

IDR: 147242321   |   DOI: 10.15393/j1.art.2023.14002

Список литературы Нейронные сети для экологии: введение

  • Ивантер Э. В., Коросов А. В. Введение в количественную биологию : Учебное пособие. 3-е изд. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. 298 с. URL: https://www.twirpx.org/file/584305/ (дата обращения: 26.07.2023).
  • Каллан Р. Основные концепции нейронных сетей . М.: Вильямс, 2001. 288 с. URL: https://ru.djvu.online/file/jvqr1unYgqfxT (дата обращения: 26.07.2023).
  • Коросов А. В. Распространение обыкновенной гадюки на островах Кижского архипелага // Труды КарНЦ РАН. Сер. Биогеография. Вып. 9. Петрозаводск, 2009. С. 102–108. URL: http://transactions.krc.karelia.ru/publ.php?plang=r&id=5397 (дата обращения: 07.26.2023).
  • Коросов А. В., Горбач В. В. Компьютерная обработка биологических данных : Учебное электронное пособие для обучающихся по направлениям подготовки бакалавриата «Биология» и «Экология». Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2017. 96 с. URL: https://www.twirpx.org/file/2501217/ (дата обращения: 26.07.2023).
  • Коросов А. В., Горбач В. В. Практическое введение в среду R : Учебное электронное пособие для обучающихся по направлениям подготовки «Биология» и «Экология и природопользование». Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2020. 117 с. URL: https://disk.yandex.ru/i/skOj2DT4UTIWGQ (дата обращения: 26.07.2023).
  • Коросов А. В., Калинкина Н. М. Количественные методы экологической токсикологии . Петрозаводск, 2003. 56 с. URL: https://www.twirpx.org/file/88755/(дата обращения: 26.07.2023).
  • Мастицкий С. Э., Шитиков В. К. Статистический анализ и визуализация данных с помощью R . М.: ДМК Пресс, 2015. 496 с. URL: http://www.ievbras.ru/ecostat/Kiril/R/MS_2014/MS_2014.pdf (дата обращения: 12.02.2021).
  • Машинное обучение на R: экспертные техники для прогностического анализа // Хабр. 2020. URL: https://habr.com/ru/companies/piter/articles/496256/(дата обращения: 26.07.2023).
  • Меншуткин В. В. Искусство моделирования . Петрозаводск; СПб., 2010. 4119 с. URL: http://resources.krc.karelia.ru/krc/doc/publ2010/Model.pdf (дата обращения: 12.02.2021).
  • Рапута В. Ф., Леженин А. А., Ярославцева Т. В., Девятова А. Ю. Экспериментальные и численные исследования загрязнения снежного покрова г. Новосибирска в окрестностях тепловых электростанций // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». 2015. Т. 12. С. 77–93. URL: http://izvestiageo.isu.ru/ru/journal?id=14(дата обращения: 12.02.2021).
  • Скворцов В. В. Моделирование многолетней динамики обилия популяций личинок Chironomus plumosus (L., 1758) и Ch. Anthracinus Zett., 1860 с применением искусственных нейронных сетей (оз. Красное, Карельский перешеек, Ленинградская область) // Амурский зоологический журнал. 2018. Т. 10, № 2. С. 136–148. URL: https://azjournal.ru/index.php/azjournal/article/view/33 (дата обращения: 26.07.2023).
  • Шитиков В. К. Модели прогнозирования . 2023. URL: https://stok1946.blogspot.com/2023/01/blog-post.html (дата обращения: 26.07.2023).
  • Шитиков В. К., Розенберг Г. С. Рандомизация и бутстреп: статистический анализ в биологии и экологии с использованием R . Тольятти: Кассандра, 2013. 314 с. URL: http://www.ievbras.ru/download/Random.pdf (дата обращения: 12.02.2023).
  • Шитиков В. К., Розенберг Г. С., Зинченко Т. Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации . Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. 463 с. URL: https://www.studmed.ru/shitikov-vk-rozenberg-gs-zinchenko-td-kolichestvennaya-gidroekologiya-metody-sistemnoy-identifikacii_7b9fe07127d.html (дата обращения: 26.07.2023).
  • Шитиков В. К., Мастицкий С. Э. Классификация, регрессия и другие алгоритмы Data Mining с использованием R . 2017. 351 с. URL: https://www.twirpx.org/file/2203014/, https://ranalytics.github.io/data-mining/, https://github.com/ranalytics/data-mining (дата обращения: 12.02.2023).
  • Шмидт Р., Тевс Г. (ред.). Физиология человека : В 3 т. Т. 1. М.: Мир, 1996. 323 с. URL: https://www.twirpx.org/file/1620558/grant/ (дата обращения: 26.07.2023).
  • Шолле Ф. Глубокое обучение с R и Keras . М.: ДМК Пресс, 2022. 646 с. URL: https://coollib.net/b/627871-fransua-sholle-glubokoe-obuchenie-s-r-i-keras(дата обращения: 26.07.2023).
  • Якимов В. Н. Основы анализа биомедицинских и экологических данных в среде R . Ч. 1–2: Учебное пособие. Н. Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2019. 97 с., 168 с. URL: https://www.elibrary.ru/author_items.asp?authorid=141418 (дата обращения: 26.07.2023).
  • Ashirali A. Искуственные Нейронные сети на R // Rpubs by RStudio. URL: https://rpubs.com/alibek123/nn_neuralnet (дата обращения: 10.08.2023).
  • The R Project for Statistical Computing. 2023. URL: https://www.r-project.org/ (дата обращения: 26.07.2023).
Еще
Статья научная