<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">procyber</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник кибернетики</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Proceedings in Cybernetics</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="epub">1999-7604</issn><publisher><publisher-name>Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.35266/1999-7604-2024-4-2</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">procyber-620</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Engeneering</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Предсказание признаков растений для моделирования экосистем: комбинированная модель на основе изображений и вспомогательных данных</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Plant traits prediction for ecosystem modeling: Combined model based on images and auxiliary data</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Брыкин</surname><given-names>В. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Brykin</surname><given-names>V. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>аспирант</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Postgraduate</p></bio><email xlink:type="simple">valentin.brykin@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Крамаров</surname><given-names>С. О.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kramarov</surname><given-names>O, S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>доктор физико-математических наук, профессор</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0004-5520-6708</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Гросу</surname><given-names>А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Grosu</surname><given-names>A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>аспирант</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Postgraduate</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Сургутский государственный университет, Сургут</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Surgut State University, Surgut</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>24</day><month>12</month><year>2024</year></pub-date><volume>23</volume><issue>4</issue><fpage>18</fpage><lpage>24</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Брыкин В.В., Крамаров С.О., Гросу А., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Брыкин В.В., Крамаров С.О., Гросу А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Brykin V.V., Kramarov O.S., Grosu A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/620">https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/620</self-uri><abstract><p>В данной работе представлена комбинированная модель машинного обучения для предсказания признаков растений. Модель объединяет предобученную сверточную нейронную сеть (CNN) со вспомогательными переменными, представленными в виде табличных данных (CSV). Цель исследования – повысить точность предсказания признаков растений, используя как визуальную информацию, так и контекстные данные.</p><p>Модель обучалась на наборе данных, состоящем из 9147 изображений растений и соответствующих 167 вспомогательных переменных. Изображения были предобработаны с помощью трех предварительно обученных архитектур сверточных нейронных сетей (InceptionV3, ResNet, VGG19), а дополнительные данные были объединены с помощью слоя concatenate после выпрямления выходов вышеперечисленных CNN. Модель была оптимизирована с использованием алгоритма Adam и оценена соответствующими метриками.</p><p>Результаты показали превосходство совмещенной модели над базовой CNN в предсказании признаков растений, что подтверждает эффективность использования дополнительных данных для повышения качества работы. Исследование демонстрирует потенциал гибридных моделей машинного обучения для анализа данных о растениях, полученных от пользователей со всего мира.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The study presents a combined machine learning model for predicting plant traits. The model combines a pre-trained convolutional neural network (CNN) with auxiliary variables represented as comma- separated values (CSV). The aim of the study is to improve the accuracy of plant trait prediction using both visual information and contextual data.</p><p>The model is trained on a dataset consisting of 9,147 plant images and the corresponding 167 auxiliary variables. The images are preprocessed using three pre-trained convolutional neural network architectures (InceptionV3, ResNet, VGG19). The supplementary data are combined using a concatenate layer after directing the outputs of the above CNNs. The model is optimized using the Adam algorithm and evaluated with appropriate metrics.</p><p>The results show the superiority of the combined model over the baseline CNN in predicting plant traits, confirming the effectiveness of using supplementary data to improve performance. The study demonstrates the potential of hybrid machine learning models to analyze plant data from users around the world.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>комбинированная модель</kwd><kwd>извлечение признаков</kwd><kwd>изображения растений</kwd><kwd>регрессия</kwd><kwd>экосистемы</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>combined model</kwd><kwd>trait extraction</kwd><kwd>images of plants</kwd><kwd>regression</kwd><kwd>ecosystems</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Демидчик В. В., Шашко А. Ю, Бондаренко В. Ю. и др. Феномика растений: фундаментальные основы, программно-аппаратные платформы и методы машинного обучения // Физиология растений. 2020. Т. 67, № 3. С. 227–245.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Демидчик В. В., Шашко А. Ю, Бондаренко В. Ю. и др. Феномика растений: фундаментальные основы, программно-аппаратные платформы и методы машинного обучения // Физиология растений. 2020. Т. 67, № 3. С. 227–245.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гончаров С. В. Цифровое фенотипирование растений в ботанических садах // Наследие академика Н. В. Цицина: ботанические сады. Отдаленная гибридизация растений и животных : материалы Всерос. науч. конф. 03–07 июля 2023 г., г. Москва. Воронеж : Воронежский ГАУ имени Императора Петра I, 2023. С. 62–64.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Гончаров С. В. Цифровое фенотипирование растений в ботанических садах // Наследие академика Н. В. Цицина: ботанические сады. Отдаленная гибридизация растений и животных : материалы Всерос. науч. конф. 03–07 июля 2023 г., г. Москва. Воронеж : Воронежский ГАУ имени Императора Петра I, 2023. С. 62–64.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Покровская Я. К., Каюгина С. М. Перспективы использования искусственного интеллекта в сельском хозяйстве // Достижения молодежной науки для агропромышленного комплекса : сб. материалов LVI науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. 14–18 марта 2022 г., г. Тюмень. Тюмень : ГАУ Северного Зауралья, 2022. Т. 1, ч. 4. С. 350–358.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Покровская Я. К., Каюгина С. М. Перспективы использования искусственного интеллекта в сельском хозяйстве // Достижения молодежной науки для агропромышленного комплекса : сб. материалов LVI науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. 14–18 марта 2022 г., г. Тюмень. Тюмень : ГАУ Северного Зауралья, 2022. Т. 1, ч. 4. С. 350–358.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мишуров Н. П., Чавыкин Ю. И., Моторин О. А. Цели и задачи искусственного интеллекта в сельском хозяйстве // Управление рисками в АПК. 2021. № 3. С. 39–49.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Мишуров Н. П., Чавыкин Ю. И., Моторин О. А. Цели и задачи искусственного интеллекта в сельском хозяйстве // Управление рисками в АПК. 2021. № 3. С. 39–49.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хайкин С. Нейронные сети: полный курс. 2-е изд. / пер. с англ. Н. Н. Куссуль. М. : Изд. дом «Вильямс», 2016. 1104 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Хайкин С. Нейронные сети: полный курс. 2-е изд. / пер. с англ. Н. Н. Куссуль. М. : Изд. дом «Вильямс», 2016. 1104 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">PlantTraits2024–FGVC11. URL: https://www. kaggle.com/competitions/planttraits2024 (дата обра- щения: 13.09.2024).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">PlantTraits2024–FGVC11. URL: https://www. kaggle.com/competitions/planttraits2024 (дата обра- щения: 13.09.2024).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ковалев А. В., Исаева А. С. Оценка качества семян пшеницы с использованием сверточной нейронной сети // Инженерный вестник Дона. 2021. № 12. С. 206–215.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ковалев А. В., Исаева А. С. Оценка качества семян пшеницы с использованием сверточной нейронной сети // Инженерный вестник Дона. 2021. № 12. С. 206–215.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Предварительная обработка данных. URL: https://scikit-learn.ru/ (дата обращения: 25.09.2024).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Предварительная обработка данных. URL: https://scikit-learn.ru/ (дата обращения: 25.09.2024).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сабитов Б. Р., Сейтказиева Н. С. Методы компьютерного зрения в задачах прогнозирования болезней растений с использованием трансферного обучения // Проблемы автоматики и управления. 2022. № 3. С. 135–144.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Сабитов Б. Р., Сейтказиева Н. С. Методы компьютерного зрения в задачах прогнозирования болезней растений с использованием трансферного обучения // Проблемы автоматики и управления. 2022. № 3. С. 135–144.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hastie T., Tibshirani R., Friedman J. The Elements of Statistical Learning: Data Mining, Inference, and Prediction. 2nd ed. Springer-Verlag, 2009. 746 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hastie T., Tibshirani R., Friedman J. The Elements of Statistical Learning: Data Mining, Inference, and Prediction. 2nd ed. Springer-Verlag, 2009. 746 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
