《基于Stacking多模型融合的颗粒饲料质量预测方法》

  • 来源专题:农机装备
  • 编译者: 江浩
  • 发布时间:2025-08-19
  • 本研究针对颗粒饲料产品的质量预测提出了一种基于Stacking集成学习的方法。颗粒饲料在农业行业广泛应用,其质量受多种因素影响,包括饲料配方、参数、设备设置和环境条件。现有的生产线难以满足大规模生产需求,传统的“试错法”或人工经验无法实现精确的质量控制。 为解决这一问题,研究从一家饲料企业的两条生产线收集了实际生产数据,构建了一个包含34个输入特征的数据集,涵盖环境参数、饲料配方、设备参数和工艺参数。通过使用随机森林和最大信息系数法进行特征选择,确定了非冗余特征作为模型输入。对颗粒硬度、颗粒耐久性指数(PDI)和生产率这三个目标输出进行了定义。 研究评估了七种机器学习算法,包括随机森林、支持向量回归、极限梯度提升、梯度提升决策树、高斯过程回归、反向传播神经网络和最小绝对收缩与选择算子(LASSO)。最终选择了四个性能最佳的模型作为基础学习器,并使用岭回归作为元学习器构建了Stacking集成预测模型。 结果表明,预测颗粒硬度、颗粒耐久性指数(PDI)和生产率的最佳单一模型分别是随机森林、随机森林和高斯过程回归。与最佳单一学习器相比,Stacking集成模型表现出更优的性能。
  • 原文来源:http://www.tcsae.org/article/doi/10.11975/j.issn.1002-6819.202503226
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  • 《大模型与工业的新融合:工业解决方案“开物”迎来新升级》

    • 来源专题:智能制造
    • 编译者:icad
    • 发布时间:2023-09-08
    •   8月31日凌晨,备受行业瞩目的首批大模型产品获批名单公布,消息一出立即赢得社会的广泛关注。名单公布当天,百度文心一言率先向全社会全面开放,文心一言APP出现在多家应用商店热榜中,并迅速登顶应用商店排行榜,当天下载量破百万。   随着大模型与产业融合的广度和深度不断加大,各企业推动的模型产品也从通用类型向更多的垂直行业覆盖延伸,大模型“争夺战”愈加激烈。9月5日,在2023百度云智大会上,百度智能云拿出一份大模型服务菜单。这其中包括工业解决方案——开物,基于文心大模型重构升级。   众所周知,工业是我国国民经济的压舱石和主引擎,在当前的时代背景下尤为重要。大模型拥有较强的泛化能力,可以帮助企业串联不同的复杂算法和数据,打造企业级乃至产业级的方案。但工业较其他领域其广度和深度更为复杂,如何真的让大模型推动工业的发展,新开物又表现几何,值得我们更深入的了解。 新开物实现三大新功能   过去的百度开物聚焦于垂直行业的特定场景化赋能,通过与文心大模型的融合与重构,新开物将实现从“产线智能”到“企业智能”再到“产业链智能”的跨越与提升。   “在深耕工业领域的这几年,我们发现,很多工业企业在推进智能化升级时,面临着场景定制化开发成本高、使用门槛高的问题。”百度集团执行副总裁、百度智能云事业群总裁沈抖讲道,“大模型的出现,为我们提供了全新的解决方案。”据介绍,重构后的新开物,第一,可以帮助工业企业用更少的数据样本、更短的时间构建智能应用;第二,可以帮助管理者通过自然语言交互方式,快速获取企业生产经营情况,作出决策并执行;第三,还可以辅助地方政府做强链、补链的分析决策,促进产业链全局优化。   国家能源集团旗下的榆林能源与百度智能云共同合作的基于Al的煤矿智能辅助运输管理系统,在大量车辆数据、安全数据、环境数据、经营数据中,精准解析出安全效率更优的技术路径和管理策略。对比传统的人工调度方式,将大幅提高资源利用率,降低能耗和设备损耗。   国家能源集团榆林能源智能管理中心主任陈湘源在会上表示,通过系统的大规模应用和不断训练优化,辅助运输效率和安全管控能力将得到大幅度提升,后续将深化与百度等人工智能技术领先企业合作,为煤炭行业高质量发展提供助力。   在电力、能源等领域,从发电到用电等场景,百度智能云也在基于新开物探索使用大模型解决行业难题。比如,基于大模型的能源大脑支撑电力系统从“源随荷动”转变为“源荷互动”,对发电、电网、负荷、储能进行协调规划、协同调度。根据测算,基于人工智能及相关技术,到2025年每年可减少碳排放3.28亿吨,占总排放量的2.4%。   会上,中电互联总工程师朱达平讲述了联合百度智能云发布的PCBA产业基于轻量化5G专网的AOI质检大模型,这是首个AI质检行业模型,降低了每条生产线的成本,实现了综合产能的大幅降低。   港华集团高级副总裁席丹介绍了联合百度智能云打造的智慧运行平台情况,该平台提升了燃气行业的数字化运营和安全运营水平。目前已有十几家企业上线。席丹表示,期待未来大模型可以在燃气行业发挥更大作用。   “工业这个领域,是广度广、深度深,百度作为一家技术公司很难在工业里面吃透所有场景,这个过程确实是百度和诸位以及更多的合作伙伴一起探讨,怎么真的让技术推动工业的发展。”沈抖说。    大模型与工业实现深入融合   “一是如何构建一个在工业行业当中的智能化的体系,怎么样真正让智能化应用构建起来。二是大模型在这里到底如何发挥作用,这是两个关键问题。”百度智能云智慧工业总经理常城在当日下午举行的智慧工业分论坛上给出了更进一步的解读。 百度智能云智慧工业总经理 常城   在常城看来,无论模型的大小,能不能在行业里去解决实际问题,能不能构建一个真正智能化应用实现降本增效的作用才是关键。因此第一步需要在产线智能,在不同场景里去做智能化应用。百度智能云经过多年的积累,目前已经在质量管控、安全生产、工艺优化、生产调度,以及能耗管理这五个大的场景中积累了非常多的应用能力。   人工智能的三要素包含感知、决策、控制,常城认为现在的大模型真正解决的是工业当中的决策性问题。解决此类问题,就要从系统层面看如何整体的做决策和调度。因此第一步,要构建完整的数字化底座能力和跨越多场景的比较完善的智能化的应用产品矩阵,确保数据是真实可靠可用的,应用也是真正能解决问题的,是能控制到设备的;第二步,大模型要和行业的数据结合,要增强通用大模型对于行业知识的理解能力,这样的话才能真正做到系统级的决策。   “大家可以想象在一度电从生产到消费的旅程当中,如果没有一个大模型来进行整体系统的调控,人脑或者现在传统方法几乎是不可能建设成功未来的新能源系统,一定需要一个大模型,对业务有理解才能进行系统级的调配。”常城举例讲道,每一个关键的点都能做智能化调度控制,助力我国实现“双碳”目标。“如果这些AI应用可以全面推广,预测全国每年可节省能耗成本2000亿元以上,如果在国家层面上做更大的布局,我相信这个效果会更加显著。”常城说道。   除了电力能源,百度智能云在制造、汽车、物流等行业上都在基于大模型探索打造智能应用。常城表示,“从一滴油到一件衣,从一块铁到一辆车,从一方土到一颗芯,在大模型的加持下,这种系统级优化的趋势是不可阻挡的。” 大模型还需“数据+知识”双轮驱动   关于大模型,智慧工业分论坛上,中国信息通信研究院副总工程师许志远对其发展给出高度评价,将大模型与狭义、广义相对论、量子力学进行对比。“工业包括各个垂直领域都有数字化转型、信息化的需求,但最大问题是成本太高。”许志远说道,“正是由于大模型所带来的降低成本的巨大潜力,我相信这种工业领域的大规模、低成本的数字化的浪潮将会到来。”   国际人工智能联合会理事会主席、欧洲科学院外籍院士、南京大学人工智能学院院长周志华则从学术角度对大模型的发展提出更明晰的研发方向。   现在不管大模型也好,深度学习也好,都是机器学习产生出来的结果,都是从数据里面产生出来的智能行为。虽然已经很强大了,但是它离不开机器学习的本质,即概率近似正确。在人工智能领域有另外一条路,叫做知识驱动的道路,主要是基于逻辑推理。一旦能用逻辑推理证明一件事情是对的,那它就一定是对的。所以这是对人工智能发展来说,一个极为重要的根本性的前沿问题,就是能不能把数据驱动的路和知识驱动的路联合起来。   周志华分析称,我们现在知识推理是基于离散的符号归结,机器学习通常基于连续的数值优化。现在当我们要把知识和机器学习融合起来的时候,就必须要做离散与连续的混合优化,这个方面我们有一些初步的解决方案,但是如何能做得更大、更快,是现在的挑战。如果能够有办法把这件事做得又大又快,就会在许多现实问题上看到更好的解决方案。   “如何进行数据知识双驱动,最近我们提了一个范式,叫做反绎学习。”周志华说道,“今天人工智能技术已经取得巨大进展,这个进展已经足以用到工业界来发挥它的作用,来‘榨取’它的商业价值。但是另一方面,还有很多困难,是有待我们学术界进一步去探讨去解决的,还任重道远,人工智能远远不是万能的。”(耿鹏飞)
  • 《机器学习模型为预测材料属性和结构助力》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-06-11
    • Robert Rudd,Timofey Frolov和Amit Samanta三人站在模拟C2H4分子的拓扑原子的模型前面,该模型由分子中的原子量子论(QTAIM)定义并通过TopoMS计算得到,每种颜色代表一个原子。来源:劳伦斯利弗莫尔国家实验室 利用机器学习,演化算法和其他先进的计算技术,劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员成功地模拟了构成大多数材料的晶体之间的原子排列方式,这一发展可能对未来材料的设计和优化方式产生影响。 尽管大多数材料在肉眼看来可能是均匀的固体,但它们实际上是由微小的晶粒或颗粒组成,它们之间在原子水平上存在着界面,科学家称之为晶界。晶界对于材料特性和功能十分重要,因此这些晶界的结构已被广泛研究。然而,通过手工搜索数十亿种可能的结构,并试图预测它们的行为无异于大海捞针。 LLNL、内华达大学、拉斯维加斯大学,石溪大学和加州大学戴维斯分校的研究人员已经设计了一种基于先进算法和机器学习的方法,能够通过梳理晶界中原子的排列方式,并预测它们将如何在一定条件下相互作用。科学家表示,该方法最终提供了一种预测材料性能的方法,未来可能在开发具有更高强度,更高耐热性或更高导电性的材料方面取得重大突破。这篇论文今年早些时候在菲尼克斯召开的金属和材料学会2018年国际会议上发表。 该项目首席研究员LLNL科学家Timofey Frolov说:“我们开发的第一种计算工具能够有效地采样晶界的可能结构,并找到对应的低能量结构以及重要的亚稳态。令人惊喜和震惊的是,我们自认为已经理解了晶界的结构,但实际上没有。事实上,我们正在从头开始,因为我们所看到的许多晶界结构与我们之前的想法不一样。” 科学家说:“晶界的原子构成是材料在某些条件,如强热或极压条件下,如何表现或改变相位(即固态为液态)的基础。使用机器学习可以探索可能的结构并能够以计算方式对它们进行建模,这可能会对设计用于各种能源应用的材料产生重大影响,这些应用包括固态燃料电池,用于发电的热电,氧传感器,光纤,开关,激光器放大器和镜头等。” “近年来,机器学习发生了一场革命,从而获得以前无法获得的东西,而以前对晶界结构的研究却给出了不正确的结果,那么就需要这些现代技术的力量来找到正确的答案。”LLNL计算材料科学组组长Robert Rudd说。“近几十年来我们所看到的很多技术变革都是通过以前不存在的材料实现的,因此,为这些结构启用和优化设计将会改变游戏规则。” 研究人员使用铜材料创建并表征了新模型,并成功地用硅,钨和其他材料对其进行了演示和测试。LLNL的聚变能源计划中也已经实施。Frolov表示,他希望进一步开发具有多种元素的系统功能陶瓷的方法,该方法会在高温下显示出迷人和复杂的转变。 “最近大量的实验研究表明,掺杂后陶瓷材料的晶粒生长行为发生了巨大的变化,并且将这些变化与晶界处的结构转变联系起来,”Frolev说。“例如,异常大尺寸晶粒的形成可以彻底改变材料的性质,但难以预测或控制。我们的新方法首先可以提供晶界转变的证据,也可以预测晶界的不同状态,并解释实验中看到材料性质产生突然变化的原因。” 原文来自phys网站,原文题目为Machine learning model predicts phenomenon key to understanding material properties,