Original Title: TỐI ƯU CHI PHÍ XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC THẢI SINH HOẠT SỬ DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO
Source: doi.org/10.31814/stce.huce(nuce)2023-17(1V)-10
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការធ្វើឲ្យប្រសើរឡើងនូវការចំណាយលើការសាងសង់បណ្តាញលូទឹកស្អុយក្នុងស្រុកដោយប្រើប្រាស់បញ្ញាសិប្បនិម្មិត

ចំណងជើងដើម៖ TỐI ƯU CHI PHÍ XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC THẢI SINH HOẠT SỬ DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO

អ្នកនិពន្ធ៖ Phạm Vũ Hồng Sơn (Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh), Võ Mỹ Nguyệt (Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2023, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

វិស័យសិក្សា៖ Civil Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ កំណើននគរូបនីយកម្មនិងការប្រែប្រួលអាកាសធាតុបង្កើនភាពញឹកញាប់នៃទឹកជំនន់ ដែលតម្រូវឱ្យមានការរចនាបណ្តាញលូទឹកស្អុយប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព ដើម្បីកាត់បន្ថយការចំណាយលើការសាងសង់ ខណៈពេលដែលនៅតែរក្សាបាននូវលក្ខខណ្ឌធារាសាស្ត្រ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានស្នើឡើងនូវក្បួនដោះស្រាយការធ្វើឲ្យប្រសើរឡើងបែបកូនកាត់ (Hybrid Metaheuristic Algorithm) ដោយរួមបញ្ចូលក្បួនដោះស្រាយ Salps Swarm (SSA) និង Dragonfly (DA) ហើយបានសាកល្បងវាលើគំរូបណ្តាញលូទឹកស្អុយចំនួនពីរ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Hybrid SSA-DA
ក្បួនដោះស្រាយកូនកាត់រវាង Salp Swarm និង Dragonfly (SSA-DA)
ជៀសវាងការជាប់គាំងក្នុងតម្លៃល្អបំផុតក្នុងតំបន់ (Local optima) ធ្វើឱ្យមានតុល្យភាពល្អរវាងការរុករក (Exploration) និងការទាញយកផល (Exploitation)។ មានល្បឿននៃការរួមតូច (Convergence) លឿននិងមានស្ថេរភាពខ្ពស់។ ត្រូវការការកែតម្រូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រមួយចំនួន (α, β, Pbest, ρ) និងទាមទារកម្លាំងគណនាបន្តិចបន្តួចបន្ថែមដោយសារការច្របាច់បញ្ចូលគ្នានូវយន្តការនៃក្បួនដោះស្រាយពីរ។ ទទួលបានការចំណាយទាបបំផុតគឺ ៧៤ ០៧៨,៥ ដុល្លារ (ក្នុងករណីទី១) និង ៨៤ ៧១៧,៧២ ដុល្លារ (ក្នុងករណីទី២) ជាមួយនឹងគម្លាតស្តង់ដារទាបបំផុត។
Standard Salp Swarm Algorithm (SSA)
ក្បួនដោះស្រាយហ្វូង Salp ដើម (SSA)
មានល្បឿនស្វែងរកលឿនសម្រាប់បញ្ហាស្មុគស្មាញ ងាយស្រួលក្នុងការសរសេរកូដ និងមានប៉ារ៉ាម៉ែត្របញ្ជាមួយជាចម្បង (c1)។ ងាយនឹងជាប់គាំងនៅតម្លៃល្អបំផុតក្នុងតំបន់ (Local optima) ឆាប់រួមតូចពេក និងខ្វះធាតុចៃដន្យដើម្បីស្វែងរកលំហរុករកថ្មីៗ។ ទទួលបានការចំណាយប្រែប្រួលខ្ពស់ និងមធ្យម ៩៣ ៦៨៥,៧ ដុល្លារ (ករណីទី១) និង ១០៥ ១៧៨,៣ ដុល្លារ (ករណីទី២) ដែលខ្ពស់ជាងវិធីសាស្ត្រកូនកាត់។
DPHPSO / ACOA-TGA
ក្បួនដោះស្រាយបុរាណ DPHPSO និង ACOA-TGA
ជាវិធីសាស្ត្រដែលត្រូវបានបង្កើតឡើង និងមានភាពជឿជាក់រួចមកហើយសម្រាប់បញ្ហាបង្កើនប្រសិទ្ធភាពបណ្តាញលូ។ សមត្ថភាពក្នុងការស្វែងរកតម្លៃល្អបំផុតជាសកល (Global optimum) នៅមានកម្រិត និងមានភាពយឺតយ៉ាវនៅពេលមានចំនួនបំពង់ច្រើន។ ការចំណាយល្អបំផុតទទួលបានត្រឹម ៧៦ ៥៦៨ ដុល្លារ និង ៨៥ ៨៧៣ ដុល្លារ ដែលនៅតែខ្ពស់ជាងម៉ូដែលស្នើឡើង SSA-DA។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះមិនបានបញ្ជាក់ច្បាស់លាស់ពីតម្រូវការផ្នែករឹង (Hardware) ឬកម្មវិធី (Software) ជាក់លាក់នោះទេ ប៉ុន្តែការដំណើរការម៉ូដែល Metaheuristic បែបនេះជាទូទៅត្រូវការធនធានកុំព្យូទ័រកម្រិតមធ្យម។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងដោយប្រើប្រាស់ទិន្នន័យបណ្តាញលូនៅទីក្រុង Kerman ប្រទេសអ៊ីរ៉ង់ និងបណ្តាញគំរូរបស់ Moeini & Afshar (2012)។ កត្តាភូមិសាស្ត្រ របបទឹកភ្លៀង និងរចនាសម្ព័ន្ធដីនៅកម្ពុជាមានភាពខុសប្លែកពីតំបន់ទាំងនេះ ដែលទាមទារឱ្យមានការប្រមូលទិន្នន័យជាក់ស្តែងក្នុងស្រុក ដើម្បីធានាថាម៉ូដែលនេះឆ្លើយតបទៅនឹងបរិបទប្រទេសកម្ពុជាពិតប្រាកដ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រនេះមានសក្តានុពលខ្ពស់ខ្លាំងសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធទីក្រុងនៅប្រទេសកម្ពុជា ពិសេសក្នុងការសន្សំថវិកាជាតិ។

សរុបមក ការអនុវត្តក្បួនដោះស្រាយ SSA-DA អាចជួយរដ្ឋាភិបាលនិងអ្នកអភិវឌ្ឍន៍វិស័យឯកជននៅកម្ពុជា សន្សំប្រាក់រាប់លានដុល្លារក្នុងការសាងសង់ប្រព័ន្ធលូ ប្រសិនបើមានទិន្នន័យភូមិសាស្ត្រច្បាស់លាស់។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃ Metaheuristics និងធារាសាស្ត្រ: និស្សិតត្រូវស្វែងយល់ពីក្បួនដោះស្រាយបឋម Salp Swarm Algorithm (SSA) និង Dragonfly Algorithm (DA) ព្រមទាំងរូបមន្តធារាសាស្ត្រដូចជា Manning's equation សម្រាប់គណនាលំហូរទឹកក្នុងបំពង់។
  2. ប្រមូលទិន្នន័យបណ្តាញលូក្នុងស្រុក: សហការជាមួយសាលារាជធានី ឬមន្ទីរសាធារណការ ដើម្បីប្រមូលទិន្នន័យកម្ពស់ដី (Topography data) និងបណ្តាញលូដែលមានស្រាប់ ដោយប្រើប្រាស់ ArcGISQGIS
  3. សរសេរកូដ និងកសាងម៉ូដែលកូនកាត់: ប្រើប្រាស់ភាសា Python (ជាមួយបណ្ណាល័យ NumPy និង SciPy) ឬ MATLAB ដើម្បីសរសេរកូដបញ្ចូលគ្នា (Hybridize) នូវក្បួនដោះស្រាយ SSA និង DA រួចកំណត់លក្ខខណ្ឌមុខងារចំណាយ (Cost function)។
  4. ដំណើរការសាកល្បង និងកែតម្រូវទិន្នន័យ: ដំណើរការម៉ូដែលជាមួយទិន្នន័យជាក់ស្តែងរបស់កម្ពុជា ដោយធ្វើការកំណត់ចំនួន Population ដល់ 100 និង Iterations ដល់ 1000 ដើម្បីរកតម្លៃចំណាយទាបបំផុតប្រៀបធៀបនឹងការរចនាដោយដៃរបស់វិស្វករ។
  5. សមាហរណកម្មលទ្ធផលទៅក្នុងប្លង់រចនា: យកទិន្នន័យអង្កត់ផ្ចិតបំពង់ និងជម្រៅដែលម៉ូដែលបានផ្តល់ (Optimized dimensions) បញ្ចូលទៅក្នុងកម្មវិធី AutoCAD Civil 3D ដើម្បីបង្កើតជាប្លង់មេសម្រាប់ត្រៀមសាងសង់ជាក់ស្តែង។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Metaheuristic ជាប្រភេទក្បួនដោះស្រាយកម្រិតខ្ពស់ដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីស្វែងរកដំណោះស្រាយល្អបំផុត ឬជិតល្អបំផុតសម្រាប់បញ្ហាស្មុគស្មាញ ដោយយកគំរូតាមបាតុភូតធម្មជាតិ ឬឥរិយាបថសត្វ។ ដូចជាការរកផ្លូវកាត់ដ៏ល្អមួយដោយប្រើបទពិសោធន៍ទូទៅ ជាជាងការសាកល្បងដើរគ្រប់ផ្លូវទាំងអស់។
Salp Swarm Algorithm (SSA) ជាក្បួនដោះស្រាយបញ្ញាសិប្បនិម្មិតដែលយកលំនាំតាមឥរិយាបថតម្រង់ជួរគ្នាស្វែងរកចំណីរបស់សត្វសមុទ្រម្យ៉ាងឈ្មោះ Salps ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាគណិតវិទ្យានិងស្វែងរកតម្លៃល្អបំផុត។ ដូចជាក្រុមមនុស្សដើរតម្រង់ជួរគ្នាក្នុងទីងងឹត ដោយអ្នកដើរក្រោយដើរតាមអ្នកមុខ ដើម្បីរកច្រកចេញ។
Dragonfly Algorithm (DA) ជាក្បួនដោះស្រាយដែលយកលំនាំតាមសកម្មភាពហ្វូងសត្វកន្ទុំរុយពេលផ្លាស់ទីកន្លែង ឬបរបាញ់ចំណី ដើម្បីជួយរក្សាតុល្យភាពរវាងការស្វែងរកជម្រើសថ្មីៗនិងការកែលម្អជម្រើសចាស់។ ដូចជាហ្វូងសត្វចាបហើររកចំណី ដែលចេះបែកខ្ញែកគ្នាទៅរកកន្លែងថ្មីផង និងប្រមូលផ្តុំគ្នាស៊ីចំណីនៅកន្លែងដែលរកឃើញរួចផង។
Exploration and Exploitation ជាដំណើរការពីរផ្ទុយគ្នាក្នុងការស្វែងរកដំណោះស្រាយ៖ 'ការរុករក' (Exploration) គឺការស្វែងរកជម្រើសថ្មីៗក្នុងលំហទូលំទូលាយ ចំណែក 'ការទាញយកផល' (Exploitation) គឺការផ្ដោតទៅលើការកែលម្អជម្រើសល្អៗដែលរកឃើញរួច។ ដូចជាការដើរភ្លក់ម្ហូបនៅតាមហាងថ្មីៗច្រើនកន្លែង (រុករក) និងការត្រឡប់ទៅញ៉ាំហាងដែលឆ្ងាញ់ជាងគេញឹកញាប់ដើម្បីសាកមុខម្ហូបផ្សេងទៀត (ទាញយកផល)។
Local optima ជាស្ថានភាពដែលក្បួនដោះស្រាយរកឃើញដំណោះស្រាយល្អមួយនៅក្នុងតំបន់តូចមួយនៃលំហស្វែងរក ប៉ុន្តែវាមិនមែនជាដំណោះស្រាយដែលល្អបំផុតជាសកល (Global optimum) នោះទេ ហើយវាធ្វើឱ្យក្បួនដោះស្រាយគិតថាខ្លួនរករួចរាល់ហើយទើបជាប់គាំងត្រឹមហ្នឹង។ ដូចជាការដែលអ្នកគិតថាអ្នកបានឡើងដល់កំពូលភ្នំដែលខ្ពស់ជាងគេហើយ ប៉ុន្តែតាមពិតអ្នកគ្រាន់តែឈរលើយក្សភ្នំតូចមួយក្បែរភ្នំធំប៉ុណ្ណោះ។
Objective function ជាសមីការគណិតវិទ្យាដែលគោលដៅចម្បងត្រូវគណនារកតម្លៃតូចបំផុត (Minimize) ឬធំបំផុត (Maximize) នៅក្នុងបរិបទនេះគឺជារូបមន្តសម្រាប់គណនារកការចំណាយសរុបតិចបំផុតលើការសាងសង់ប្រព័ន្ធលូ។ ដូចជាគោលដៅក្នុងការទិញឥវ៉ាន់ ដែលអ្នកត្រូវបូកសរុបតម្លៃទំនិញទាំងអស់ដើម្បីដឹងថាតើអ្នកអាចសន្សំលុយបានប៉ុន្មាន។
Penalty function ជាវិធីសាស្ត្រគណិតវិទ្យាដែលដាក់ពិន័យ (បន្ថែមកម្រិតតម្លៃ) ទៅលើដំណោះស្រាយណាដែលបំពានលក្ខខណ្ឌកំណត់ (ឧទាហរណ៍៖ ទំហំបំពង់តូចពេក) ដើម្បីបង្ខំឲ្យក្បួនដោះស្រាយរើសយកតែជម្រើសដែលត្រឹមត្រូវតាមលក្ខខណ្ឌបច្ចេកទេស។ ដូចជាការផាកពិន័យលុយបន្ថែមនៅពេលដែលអ្នកបើកបរលើសល្បឿនកំណត់។
Hydraulic constraints ជាលក្ខខណ្ឌបច្ចេកទេសផ្នែកធារាសាស្ត្រ (ដូចជា ល្បឿនលំហូរទឹក ជម្រៅទឹក ជម្រាលបំពង់) ដែលត្រូវតែគោរពតាមយ៉ាងតឹងរ៉ឹងក្នុងការរចនាប្រព័ន្ធលូ ដើម្បីកុំឱ្យទឹកស្ទះ ឬខូចខាតបំពង់។ ដូចជាច្បាប់នៃការរចនាទុយោទឹក ដែលទឹកមិនអាចហូរបានលឿនទេបើមិនមានជម្រាលគ្រប់គ្រាន់។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖