Geneettiset algoritmit ruoan laadun ja ominaisuuksien tarkastelussa J.B. Martinkauppi 4.10.2010 TarhaNIRSo.

Esitys aiheesta: "Geneettiset algoritmit ruoan laadun ja ominaisuuksien tarkastelussa J.B. Martinkauppi 4.10.2010 TarhaNIRSo."— Esityksen transkriptio:

1 Geneettiset algoritmit ruoan laadun ja ominaisuuksien tarkastelussa J.B. Martinkauppi 4.10.2010 TarhaNIRSo

2 Miksi GA? Hyvä menetelmä vaikuttavien tekijöiden hakuun (optimointi) Mallintaa evoluutiota Soveltuu vaikeisiin suunnittelu- ja optimointitehtäviin AUTO-ryhmällä on vahvaa osaamista ko. alueella

3 GA-paperit gaAGRObib.pdf ftp://ftp.uwasa.fi/cs/report94- 1/gaAGRObib.pdf gaEtsityt.pdf (noin 30 muuta ga:n ja ruokaan liittyvää artikkelia)

4 GA-viitteiden jakauma, gaAGRO Agriculture 76 references ([12]-[87]) Diet 2 references ([88]-[89]) Drinking 3 references ([90]-[92]) Environmental sciences 54 references ([93]- [146]) FOOD 34 references ([147]-[180]) Fermentation 26 references ([181]-[206]) Fish 12 references ([207]-[218]) Forestry 17 references ([219]-[235]) Fruits 2 references ([236]-[237]) Journal: Food 15 references ([238]-[252]) Meat 1 references ([253]-[253]) Title: food 5 references ([254]-[258]) Tomato 3 references ([259]-[261]) Water 109 references ([262]-[370])

5 Mikä GA on? Hakumenetelmä, joka yrittää simuloida evoluutiota Yksilö = sisältää ehdokkaat parametreiksi, joilla ongelma ratkeaa Geenimutaatio = parametrien muuttaminen Tekijäinvaihdanta = param. vaihdanta Geneettinen kelpoisuus = pieni virhe tai paremmuus jonkin kriteerin suhteen tai laatu

6 GA:n toiminta Valitse alkupopulaatio kromosomeille tekijöiden vaihdanta, vain jos ehdot täyttyvät mutaatio, vain jos ehdot täyttyvät, laske hyvyysarvo populaatiolle Onko valittu populaatio kyllin hyvä? Ei Ratkaisu

7 Esimerkkejä GA:n käytöstä Omena Soluble solid content (GA-iPLS) juomaväärennösten paljastaminen Sokeriruokomehun analyysi GA aallonpituuksien etsimiseen, Brix Maidon rasvahappopitoisuus Kemometria, aallonpituudet Vehnän kosteuden arviointi yksittäiset, merkittävät aallonpituudet aallokkeiden kertoimet

8 Esimerkkejä GA:n käytöstä Kirsikka sokeripitoisuus, kemometria hyönteinen sisällä Valkoinen rypäle aromi, GA datan esikäsittelyssä lajittelu Sisäinen laatu Päärynä, kemometria, sokeripitoisuus, Ph, GA aallonpituusalueen valinta

9 Esimerkkejä GA:n käytöstä Soija kosteus, proteiini, öljy Erilaiset ruoka-aineet kovuus Ruoan jäätymis- ja sulamisajan ennustaminen GA yhdessä neuroverkkojen kanssa Lihan pilaantuminen PLS ja GA, aallonpituudet Tomaatti happamuus, kylmävarastointi, taudit

10 Esimerkkejä GA:n käytöstä Oluen käyminen GA ja PLS, parametrien valinta Mandariinien sieni-infektio GA ja linear discriminant analysis; aallonpituusalueiden valinta Mango kiinteys, GA käytetty alueiden valinnassa Kahvi tuoteväärennökset, GA:lla kertoimet sitrushedelmät alkuperä

11 Esimerkki käytetystä mittaussysteemistä Lähde: J. Gómez-Sanchis, L. Gómez-Chova, N. Aleixos, G. Camps-Valls, C. Montesinos- Herrero,E. Moltó a, J. Blasco, “Hyperspectral system for early detection of rottenness caused by Penicillium digitatum in mandarins”, Journal of Food Engineering 89 (2008) 80–86

12 GA:n hyvyysmallit Useita eri malleja käytössä Esimerkiksi yksinkertainen painotettu summa vaikuttavista parametreista ja tekijöistä, käänteisarvo Valittaessa esim. neuroverkon parametreja, GA:lle lasketaan epäsuorasti hyvyys

13 GA:n virheen arviointi Root mean square Luokitteluvirhe Korrelaatiokerroin

14 Yhteenveto GA:ta on käytetty menestyksellisesti useissa ruokaan liittyvissä sovelluksissa Yleensä sitä on käytetty aallonpituuksien tai aallonpituusalueiden etsimiseen Eri aallonpituuksien yhdistelmiä ei ole testattu GA:ta on käytetty myös mallin parametrien optimoimiseen Ei kuitenkaan eri mallien GA-valinnalla tehtyä testausta

15 GA ja TarhaNIRSo Testataan eri aallonpituuksien yhdistelmiä (esim. 1/ 2, 1- 2,..) Parametrien valintaa kemometriaa varten Voiko GA:ta käyttää uusien mallien luomiseen?