Dergiler / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi / 2022 / Cilt: 37 - Sayı: 4

Yapay sinir ağı ile deprem şiddeti tahmini: Farklı ağ tasarımlarının ve eğitim algoritmalarının incelenmesi

Earthquake intensity estimation via an artificial neural network: Examination of different network designs and training algorithms

Sayfa
2133–2146
Yayın Tarihi
2022-02-28
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Söz konusu ağ yapısı için Bayes Düzenlemesi ile Levenberg-Marquardt eğitim algoritmasının kullanıldığı durumda performans parametreleri açısından en iyi sonuçlar gözlenmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, ileri beslemeli geri yayılımlı bir yapay sinir ağı ile depremin büyüklüğü, derinliği ve afetzedelerin merkez üssüne olan uzaklıklarına bağlı olarak deprem şiddeti tahmini yapılmıştır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Farklı yapay sinir ağı tasarımları için deprem şiddeti tahmin edilerek uygun bir ağ tasarımı elde edilmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Söz konusu ağ yapısı için Bayes Düzenlemesi ile Levenberg-Marquardt eğitim algoritmasının kullanıldığı durumda performans parametreleri açısından en iyi sonuçlar gözlenmiştir.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Afet operasyonları yönetimi · Afet yardım operasyonları · Makine öğrenmesi

Özet

Bu çalışmada, ileri beslemeli geri yayılımlı bir yapay sinir ağı ile depremin büyüklüğü, derinliği ve afetzedelerin merkez üssüne olan uzaklıklarına bağlı olarak deprem şiddeti tahmini yapılmıştır. Bu kapsamda, Amerika Birleşik Devletleri Jeoloji Araştırmaları Kurumu’nun veri tabanında yer alan ve önemli depremler olarak adlandırılan depremlere ilişkin bilgiler yapay sinir ağının girdisi olarak kullanılmıştır. Farklı yapay sinir ağı tasarımları için deprem şiddeti tahmin edilerek uygun bir ağ tasarımı elde edilmiştir. Ardından söz konusu uygun ağ tasarımı için farklı eğitim algoritmaları kullanılarak ağ eğitilmiş ve bu algoritmalar arasından en uygun eğitim yöntemi belirlenmiştir. Farklı ağ tasarımlarının ve eğitim algoritmalarının performansları, ortalama karesel hata ve korelasyon katsayısı cinsinden analiz edilmiştir. Performans parametrelerinin ortalaması açısından, iki gizli katman ve her bir katmanda sırasıyla beş ve on gizli nöronun bulunduğu ağ yapısı en uygun tasarım olarak belirlenmiştir. Söz konusu ağ yapısı için Bayes Düzenlemesi ile Levenberg-Marquardt eğitim algoritmasının kullanıldığı durumda performans parametreleri açısından en iyi sonuçlar gözlenmiştir.

Abstract

In this study, using a multi-layer feed-forward artificial neural network, we estimate earthquake intensity based on the magnitude and the depth of an earthquake and the distance of the disaster victims from the epicenter of the earthquake. In this context, we use significant earthquakes database of the United States Geological Survey as the inputs of the artificial neural network. We first determine an appropriate network design by estimating earthquake intensity with different artificial neural network designs and then the best training algorithm for the appropriate network design by evaluating different algorithms for the corresponding network design. These analyses are performed in terms of the mean square error and correlation coefficient. In terms of the average performance parameters, the network structure with two hidden layers and five and ten hidden neurons in each respective layer is determined as the most appropriate design. We observe the best results in terms of performance parameters by using the Levenberg-Marquardt training algorithm with Bayesian Regularization for the corresponding network structure.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

SAĞLAM, A. S., ÇAVDUR, F. (2022). Yapay sinir ağı ile deprem şiddeti tahmini: Farklı ağ tasarımlarının ve eğitim algoritmalarının incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt: 37 - Sayı: 4, 2133–2146. https://ajindex.com/articles/393798

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (12)

  1. Van Wassenhove, L.N., Humanitarian aid logistics: supply chain management in high gear, Journal of the Operational Research Society, 57(5), 475-489, 2006.
  2. Erdik, M., Earthquake vulnerability of buildings and a mitigation strategy: Case of Istanbul, Washington DC: World Bank, 79-92, 2003.
  3. Kumar, A., Latif, Y.L., Daver, F., Developing forecasting tool for humanitarian relief organizations in emergency logistics planning, International Journal of Economics and Management Engineering, 6(11), 3194-3200, 2012. European Commission. Action plan on the Sendai framework for disaster risk reduction 2015–2030, European Union. http://ec.europa.eu. Yayın tarihi Haziran 17, 2016. Erişim tarihi Mayıs 13, 2020.
  4. Xu, X., Qi, Y., Hua, Z., Forecasting demand of commodities after natural disasters, Expert systems with applications, 37(6), 4313-4317, 2010.
  5. Sheu, J. B., Challenges of emergency logistics management, Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review, 43(6), 655-659, 2007. United States Geological Survey. Earthquake Hazards Program, Significant Earthquakes Archive. https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/browse/significant.php. Yayın tarihi 2011. Erişim tarihi Mart 8, 2017.
  6. Reyes, J., Morales-Esteban, A., Martínez-Álvarez, F., Neural networks to predict earthquakes in Chile, Applied Soft Computing, 13(2), 1314-1328, 2013.
  7. Corbi, F., Sandri, L., Bedford, J., Funiciello, F., Brizzi, S., Rosenau, M., Lallemand, S, Machine learning can predict the timing and size of analog earthquakes, Geophysical Research Letters, 46(3), 1303-1311, 2019.
  8. Sankaranarayanan, S., Prabhakar, M., Satish, S., Jain, P., Ramprasad, A., Krishnan, A., Flood prediction based on weather parameters using deep learning, Journal of Water and Climate Change, 11(4), 1766-1783, 2020.
  9. Kuradusenge, M., Kumaran, S., Zennaro, M, Rainfall-induced landslide prediction using machine learning models: The case of Ngororero District, Rwanda, International journal of environmental research and public health, 17(11), 4147, 2020.
  10. Battarra, M., Balcik, B., Xu, H., Disaster preparedness using risk-assessment methods from earthquake engineering, European Journal of Operational Research, 269(2), 423-435, 2018.
  11. Adeli, H., Panakkat, A., A probabilistic neural network for earthquake magnitude prediction, Neural networks, 22(7), 1018-1024, 2009.
  12. Külahcı, F., İnceöz, M., Doğru, M., Aksoy, E., Baykara, O., Artificial neural network model for earthquake prediction with radon monitoring, Applied Radiation and I