Original Title: Greenhouse Climate Modeling Using Fuzzy Neural Network Machine Learning Technique
Source: doi.org/10.18280/ria.360614
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការធ្វើម៉ូដែលអាកាសធាតុផ្ទះកញ្ចក់ដោយប្រើបច្ចេកទេសរៀនម៉ាស៊ីនបណ្តាញសរសៃប្រសាទកម្រិតស្រអាប់ (Fuzzy Neural Network)

ចំណងជើងដើម៖ Greenhouse Climate Modeling Using Fuzzy Neural Network Machine Learning Technique

អ្នកនិពន្ធ៖ Charaf Eddine Lachouri (Laboratory of Automatics and Signals Annaba (LASA), University of Badji Mokhtar Annaba), Khaled Mansouri, Mohamed M. Lafifi

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2022, Revue d'Intelligence Artificielle

វិស័យសិក្សា៖ Machine Learning in Agriculture

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការប្រែប្រួលអាកាសធាតុមិនលីនេអ៊ែរនៅក្នុងផ្ទះកញ្ចក់ ដែលមានឥទ្ធិពលអវិជ្ជមានដល់ការលូតលាស់របស់កូនប៉េងប៉ោះ ព្រមទាំងទាមទារប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងវៃឆ្លាតដើម្បីរក្សាតុល្យភាពសីតុណ្ហភាព សំណើម និងកម្រិតឧស្ម័នកាបូនិក។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានស្នើឡើងនូវម៉ូដែលប្រព័ន្ធអនុមានសរសៃប្រសាទស្រអាប់បែបបន្សាំ (ANFIS) ដោយប្រើប្រាស់ទិន្នន័យឧតុនិយម និងឧបករណ៍បញ្ជា ដើម្បីព្យាករណ៍ និងគ្រប់គ្រងអាកាសធាតុខាងក្នុងផ្ទះកញ្ចក់។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS)
ប្រព័ន្ធអនុមានសរសៃប្រសាទស្រអាប់បែបបន្សាំ
អាចទាញយកលក្ខណៈពិសេសនៃកត្តាអាកាសធាតុមិនលីនេអ៊ែរបានយ៉ាងល្អ ដោយបញ្ចូលគ្នានូវភាពបត់បែននៃបណ្ដាញសរសៃប្រសាទ (ANN) និងតក្កវិទ្យាស្រអាប់ (Fuzzy Logic)។ វាមានសមត្ថភាពខ្ពស់ក្នុងការសម្របខ្លួន និងផ្តល់លទ្ធផលព្យាករណ៍ច្បាស់លាស់។ ទាមទារការព្យូទ័រក្នុងការគណនាច្រើន ដោយសារភាពស្មុគស្មាញនៃការកំណត់ក្បួន (Fuzzy Rules) និងអនុគមន៍សមាជិកភាព (Membership functions) ព្រមទាំងត្រូវការទិន្នន័យជាក់លាក់ខ្ពស់។ ទទួលបានភាពត្រឹមត្រូវរហូតដល់ ៩៨% និងមានអត្រាកំហុសត្រឹមតែ ២% នៅពេលប្រើប្រាស់អនុគមន៍ Gaussian និង Sigmoidal។
Standard Artificial Neural Networks (ANN)
បណ្តាញសរសៃប្រសាទសិប្បនិម្មិតធម្មតា
ងាយស្រួលក្នុងការរៀនពីទិន្នន័យដោយស្វ័យប្រវត្តិ ដោយមិនចាំបាច់កំណត់ក្បួនតក្កវិទ្យាស្រអាប់ស្មុគស្មាញពីខាងក្រៅ។ មានលក្ខណៈជាប្រអប់ខ្មៅ (Black-box) ដែលពិបាកក្នុងការបកស្រាយដំណើរការសម្រេចចិត្ត និងមានភាពត្រឹមត្រូវទាបជាងម៉ូដែលកូនកាត់ (Hybrid) ក្នងករណីប្រែប្រួលអាកាសធាតុ។ ទទួលបានភាពត្រឹមត្រូវត្រឹមតែ ៩២% និងមានអត្រាកំហុសរហូតដល់ ៨%។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះមិនបានបញ្ជាក់លម្អិតពីតម្លៃឬប្រភេទកុំព្យូទ័រ (Hardware) ដែលប្រើប្រាស់នោះទេ ប៉ុន្តែបានបង្ហាញយ៉ាងច្បាស់អំពីតម្រូវការទិន្នន័យ ក្បួនដោះស្រាយ និងឧបករណ៍វាស់ស្ទង់ជាក់ស្តែងនៅក្នុងផ្ទះកញ្ចក់។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់ទិន្នន័យដែលប្រមូលបានពីផ្ទះកញ្ចក់ជ័រនៅតំបន់ Guelma ប្រទេសអាល់ហ្សេរី ក្នុងចន្លោះខែកុម្ភៈ ដល់ខែមេសា ដែលមានអាកាសធាតុខុសប្លែកពីប្រទេសកម្ពុជា។ ដោយសារកម្ពុជាមានអាកាសធាតុត្រូពិចក្ដៅសើមពេញមួយឆ្នាំ ការយកម៉ូដែលនេះមកអនុវត្តផ្ទាល់ទាមទារឱ្យមានការប្រមូលទិន្នន័យក្នុងស្រុកឡើងវិញ ដើម្បីបង្ហាត់ម៉ូដែលឱ្យស្របតាមលក្ខខណ្ឌជាក់ស្តែងរបស់យើង។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកទេសម៉ូដែល ANFIS នេះមានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់ជួយជំរុញវិស័យកសិកម្មឆ្លាតវៃនៅកម្ពុជា ជាពិសេសក្នុងការដាំដុះដំណាំដែលមានតម្លៃសេដ្ឋកិច្ចខ្ពស់ក្នុងផ្ទះកញ្ចក់។

ជារួម ការអនុវត្តប្រព័ន្ធនេះនឹងជួយកសិករកម្ពុជាសន្សំសំចៃថាមពល កាត់បន្ថយកម្លាំងពលកម្ម និងបង្កើនទិន្នផលបានយ៉ាងប្រសើរ ប្រសិនបើមានការវិនិយោគត្រឹមត្រូវលើប្រព័ន្ធ IoT ក្នុងជំហានដំបូង។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃ ANFIS និង Fuzzy Logic: សិស្សគួរចាប់ផ្តើមសិក្សាពីទ្រឹស្តី Artificial Neural Networks និងក្បួន Fuzzy Logic ដោយអនុវត្តជាក់ស្តែងតាមរយៈឧបករណ៍ដូចជា MATLAB Fuzzy Logic Toolbox ឬបណ្ណាល័យ scikit-fuzzy នៅក្នុង Python ដើម្បីយល់ពីការបង្កើត Membership functions។
  2. រៀបចំប្រព័ន្ធប្រមូលទិន្នន័យ (IoT Data Collection): បំពាក់ឧបករណ៍សេនស័រវាស់សីតុណ្ហភាព សំណើម និងពន្លឺ រួចតភ្ជាប់ជាមួយ Microcontrollers (ឧទាហរណ៍៖ ArduinoRaspberry Pi) នៅក្នុងផ្ទះកញ្ចក់គំរូមួយ ដើម្បីប្រមូលទិន្នន័យអាកាសធាតុជាក់ស្តែងយ៉ាងហោចណាស់ ១ ទៅ ២ ខែ។
  3. ការកសាង និងបង្ហាត់ម៉ូដែល (Model Training): សម្អាតទិន្នន័យ (Data Preprocessing) ហើយបំបែកទិន្នន័យជា Training, Testing, និង Checking Sets។ បន្ទាប់មក បង្ហាត់ម៉ូដែល ANFIS ដោយប្រើក្បួន Back-propagation និង Least Squares algorithms នៅក្នុង Python រហូតទទួលបានកំហុសទាបបំផុត (Error reduction)។
  4. ការធ្វើតេស្ត និងការធ្វើសមាហរណកម្មប្រព័ន្ធ (System Integration): ភ្ជាប់ម៉ូដែលដែលបានបង្ហាត់រួចទៅកាន់ប្រព័ន្ធបញ្ជា (Actuators) ដូចជាកង្ហារ កម្មវិធីស្រោចស្រព និងប្រព័ន្ធផ្តល់ពន្លឺ តាមរយៈ IoT Relays ដើម្បីបង្កើតជាប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងអាកាសធាតុស្វ័យប្រវត្តិ (Automated Climate Control System) និងតាមដានប្រសិទ្ធភាពធៀបនឹងប្រព័ន្ធធម្មតា។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS) ជាប្រព័ន្ធបញ្ញាសិប្បនិម្មិតកូនកាត់ដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវសមត្ថភាពរៀនសូត្រពីទិន្នន័យរបស់បណ្តាញសរសៃប្រសាទ (Neural Networks) ជាមួយនឹងក្បួនសម្រេចចិត្តរបស់តក្កវិទ្យាស្រអាប់ (Fuzzy Logic) ដើម្បីទស្សន៍ទាយនិងធ្វើការសម្រេចចិត្តក្នុងស្ថានភាពដែលទិន្នន័យមានភាពស្មុគស្មាញ។ ដូចជាការបង្រៀនកុំព្យូទ័រឱ្យចេះទន្ទេញមេរៀនផង និងចេះគិតពិចារណាដោយភាពបត់បែនតាមស្ថានភាពជាក់ស្តែងផង។
Fuzzy Logic ជាវិធីសាស្ត្រគណនាដែលមិនពឹងផ្អែកតែលើតម្លៃដាច់ខាត "ពិត" ឬ "ខុស" នោះទេ ប៉ុន្តែវាអនុញ្ញាតឱ្យមានតម្លៃនៅចន្លោះកណ្តាល (ឧទាហរណ៍៖ ពិតខ្លះ ឬ ត្រឹមត្រូវពាក់កណ្តាល) ដែលស្រដៀងនឹងរបៀបដែលមនុស្សគិតទូទៅ។ ជំនួសឱ្យការនិយាយថាទឹកនេះ "ក្តៅ" ឬ "ត្រជាក់" ដាច់អហង្ការ វាអនុញ្ញាតឱ្យម៉ាស៊ីនយល់ពីពាក្យថា "ក្តៅឧណ្ហៗ" ឬ "ត្រជាក់ល្មម"។
Artificial Neural Network (ANN) ជាម៉ូដែលកុំព្យូទ័រដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយយកគំរូតាមបណ្តាញសរសៃប្រសាទខួរក្បាលរបស់មនុស្ស វាមានសមត្ថភាពអាចរៀនសូត្រពីសំណុំទិន្នន័យចាស់ៗ ដើម្បីស្វែងរកលំនាំ និងធ្វើការទស្សន៍ទាយសម្រាប់ពេលអនាគត។ ដូចជាខួរក្បាលកូនក្មេងដែលរៀនស្គាល់សត្វឆ្មាដោយការមើលរូបភាពសត្វឆ្មាជាច្រើនដងរហូតដល់ចំណាំបានយ៉ាងច្បាស់។
Membership function ជាអនុគមន៍គណិតវិទ្យានៅក្នុង Fuzzy Logic ដែលកំណត់កម្រិតភាពជាសមាជិករបស់ទិន្នន័យណាមួយទៅក្នុងក្រុមជាក់លាក់មួយ (ឧទាហរណ៍ កំណត់ថាសីតុណ្ហភាព ២៥°C ស្ថិតក្នុងកម្រិត "ក្តៅ" ប៉ុន្មានភាគរយ និង "ត្រជាក់" ប៉ុន្មានភាគរយ)។ ដូចជាបន្ទាត់វាយតម្លៃពិន្ទុដែលប្រាប់ថាសិស្សម្នាក់ទទួលបាននិទ្ទេស A ពេញលេញ ឬគ្រាន់តែប្រហាក់ប្រហែលជិតបាននិទ្ទេស A។
Back-propagation algorithm ជាក្បួនដោះស្រាយដ៏សំខាន់សម្រាប់បង្ហាត់បណ្តាញសរសៃប្រសាទ ដោយវាគណនាកំហុសនៅដំណាក់កាលចុងក្រោយ រួចបញ្ជូនព័ត៌មានកំហុសនោះត្រឡប់មកក្រោយវិញបញ្ច្រាសទិស ដើម្បីកែតម្រូវទម្ងន់នៃការគណនានៅតាមស្រទាប់នីមួយៗឱ្យកាន់តែសុក្រឹត។ ដូចជាការធ្វើលំហាត់គណិតវិទ្យាខុស រួចឆែកមើលចម្លើយពីក្រោយសៀវភៅ ហើយត្រឡប់មកកែតម្រូវជំហានគណនារបស់ខ្លួនឯងពីក្រោយមកមុខវិញ។
Least squares algorithm ជាបច្ចេកទេសគណិតវិទ្យាសម្រាប់ស្វែងរកខ្សែគន្លងដែលស័ក្តិសមបំផុតជាមួយទិន្នន័យ ដែលវាដំណើរការដោយការព្យាយាមកាត់បន្ថយផលបូកនៃការ៉េនៃគម្លាតកំហុសរវាងតម្លៃជាក់ស្តែង និងតម្លៃដែលប្រព័ន្ធបានព្យាករណ៍។ ដូចជាការគូសខ្សែបន្ទាត់មួយកាត់ចំកណ្តាលហ្វូងចំណុចជាច្រើននៅលើក្រដាស ដោយការព្យាយាមធ្វើឱ្យខ្សែនោះនៅកៀកនឹងចំណុចទាំងអស់បំផុតតាមដែលអាចធ្វើបាន។
multi-input multi-output (MIMO) nonlinear system ជាប្រព័ន្ធស្មុគស្មាញដែលមានអថេរបញ្ចូលច្រើននិងអថេរលទ្ធផលច្រើន ហើយទំនាក់ទំនងរវាងពួកវាមិនមែនជាសមាមាត្រត្រង់ (Nonlinear) ទេ មានន័យថាបម្រែបម្រួលតូចមួយនៃកត្តាខាងក្រៅអាចបណ្តាលឱ្យមានបម្រែបម្រួលធំមិនអាចទាយទុកជាមុនបានចំពោះលទ្ធផល។ ដូចជាការចម្អិនម្ហូបដែលមានគ្រឿងផ្សំច្រើនមុខ ហើយរសជាតិចុងក្រោយអាចប្រែប្រួលប្លែកខ្លាំងទោះបីជាយើងបន្ថែមកម្រិតអំបិលឬស្ករតែបន្តិចក៏ដោយ។
control actuators ជាឧបករណ៍បញ្ជាផ្នែករឹង (Hardware) នៅក្នុងប្រព័ន្ធស្វ័យប្រវត្តិ ដែលមានតួនាទីទទួលសញ្ញាបញ្ជាពីកុំព្យូទ័រដើម្បីធ្វើសកម្មភាពរូបវន្តជាក់ស្តែង ដូចជាបើកកង្ហារ បញ្ឆេះប្រព័ន្ធកម្តៅ ឬបើកម៉ាស៊ីនបាញ់សន្សើមក្នុងផ្ទះកញ្ចក់។ ដូចជាសាច់ដុំដៃនិងជើងរបស់មនុស្ស ដែលធ្វើចលនាតាមការបញ្ជារបស់ខួរក្បាល។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖