Использование искусственных нейронных сетей для определения перспективности использования клонов гибридных пород древесины для плантационного лесовыращивания

Оценка перспективности использования клонов гибридных пород древесины является одной из актуальных задач для повышения эффективности плантационного лесовыращивания. Одним из перспективных путей решения данной задачи является применение искусственных нейронных сетей (ИНС). Yfcnjzofz научная работа является одной из немногих, где применяется ИНС для решения подобных задач в лесном хозяйстве. Для обучения нейронных сетей и определения перспективности использования клонов гибридных пород древесины для плантационного лесовыращивания были взяты биометрические данные клонов гибридной осины 2018 г. В ходе выполнения работы были построены две ИНС, где архитектура первой сети включает входной слой из 3 нейронов, 1 скрытый слой с 6 нейронами и выходной слой из 1 нейрона; архитектура второй сети включает в себя входной слой из 3 нейронов, 2 скрытых слоя по 6 нейронов и выходной слой из 1 нейрона, в которые были загружены нормализованные исходные биометрические данные для обучения определения перспективности использования клонов гибридных пород древесины для плантационного лесовыращивания. По результатам данного исследования была составлена сравнительная характеристика точности ИНС 1 и ИНС 2, которая показала, что ИНС 1 более точная, так как её отклонение на 3,49% меньше ИНС 2. Результаты настоящей работы подтвердили перспективность применения ИНС для оценки использования клонов гибридных пород древесины для плантационного лесовыращивания. По оценке расчётной перспективности ИНС 1 для плантационного лесовыращивания были выявлены клоны гибридных пород древесины VTI, ESCH3, ESCH5. Внедрение ИНС в отрасль лесного хозяйства упрощает оценку результатов биометрических показателей древесины, особенно для начинающих специалистов, что обеспечивает последующую точную оценку перспективности пород древесины.

1. Бойцов А.К., Дуплинская Д.Д. Воспроизводство лесов в России // Актуальные вопросы в лесном хозяйстве: матер. IV Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, Санкт-Петербург, 11–12 ноября 2020 года. СПб.: Санкт-Петербургский госу- дарственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова, 2020а. С. 15–20.

2. Бойцов А.К., Дуплинская Д.Д. Современное состояние лесного семеноводства в России //Аграрная наука в условиях модернизации и инновационного развития АПК России: сб. матер. Всерос. науч.-метод. конференции с междунар. участием, посвящ. 90-летию Ивановской государственной сельскохозяйственной академиия имени д.к. Беляева». Иваново: Ивановская ГСХА, 2020б. Т.1. С. 29–33.

3. Бойцов А.К., Жигунов А.В. Отбор клонов гибридных тополей и гибридной осины на повышение продуктивности и устойчивости // Актуальные вопросы в лесном хозяйстве: матер. II молодежной междунар. научно-практ. конференции, Санкт-Петербург, 14–15 ноября 2018 года. СПб.: Полиграф экспресс, 2018а. С. 30–34.

4. Бойцов А.К., Жигунов А.В., Григорьев А.А., Бондаренко А.С. Оценка перспективности использования клонов гибридных тополей и осины для плантационного лесовыращивание в условиях Северо-Запада России // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: матер. третьей Междунар. научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 23–24 мая 2018 года / под ред. В.М. Гедьо. СПб.: Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, 2018б. С. 40–43.

5. Жигунов А.В., Данилов Д.А., Зарипов Р.Р. Создание плантаций гибридных тополей и Осин в Ленинградской области на постагрогенных землях // Развитие земледелия в Нечерноземье: проблемы и их решение : сб. трудов по итогам Междунар. научно-практической конференции, Санкт-Петербург – Пушкин, 09 ноября 2016 года. Санкт-Петербург – Пушкин: ФГБНУ «Ленинградский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Белогорка», 2016б. С. 157–161.

6. Жигунов А.П., Маркова И.А., Григорьев А.А. и др. Плантационное лесовыращивание в условиях Северо-Запада России // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: матер. научно-техн. конференции., Санкт-Петербург, 13–15 апреля 2016 года / под. ред. В.М. Гедьо. СПб.: Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, 2016а. С. 143–145.

7. Кедров А.В., Тарасов А.В. Классификация лесной растительности методом нейронных сетей. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления, 2017. № 22, С. 44–54.

8. Михова Е.Д. Классификация породного состава леса на аэрофотоснимке с использованием нейронной сети // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2016. № 1 (12). С. 632–634.

9. Полещук О.М., Васильев С.Б. Нейронечеткая модель для прогноза семеношения лесных культур в условиях техногенных ландшафтов // Лесной вестник / Forestry bulletin. 2018. № 22 (1). С. 31–35.

10. Станкевич Т.С. Моделирование распространения лесного пожара при нестационарности и неопределенности посредством искусственного интеллекта и глубокого машинного обучения // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2019. № 3. С. 97–107.

11. Стефанидоу А., Драгози Э., Томпоулидоу М., Янис З.Г. Картирование лесных и не лесных площадей с использованием Landsat ТМ и алгоритма "искусственные нейронные сети" (ANNs) // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2015. № 1(25). С. 22–33.

12. Стольнов А.С., Иозус А.П., Крючков С.Н. Современное состояние и перспективы развития лесного семеноводства в России//Современные проблемы науки и образования. Пенза: Изд. дом «Академия Естествознания». 2011. № 6. 275 с.

13. Федорков А.Л. Объем и качество ствола гибридной и обычной осины в клоновом архиве // ИВУЗ. Лесной журнал, 2021. № 1 (379). С. 92–98.

14. Ясинский Ф.Н., Потемкина О.В., Сидоров С.Г., Евсеева А.В. Прогнозирование вероятности возникновения лесных пожаров с помощью нейросетевого алгоритма на многопроцессорной вычислительной технике // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2011. № 2. С. 82–84.