РОЗРОБЛЕННЯ ГІБРИДНИХ НЕЙРОМЕРЕЖЕВИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОГНОЗУВАННЯ В ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ СИСТЕМАХ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.1.2.30

Ключові слова:

машинне навчання, алгоритми оптимізації, адаптивні моделі, прогнозна аналітика, глибоке навчання, інтелектуальне оброблення даних

Анотація

Досліджено проблему підвищення точності прогнозування в інтелектуальних системах шляхом інтеграції гібридних нейромережевих моделей. Актуальність роботи зумовлена необхідністю розроблення ефективних методів прогнозування, які забезпечують стабільність результатів та адаптивність до змінних умов. Метою дослідження є створення гібридної нейромережевої моделі прогнозування, що поєднує різні архітектури штучних нейронних мереж для підвищення точності аналізу даних, стійкості до шуму та гнучкості в умовах динамічних змін.Методи дослідження базуються на математичному моделюванні, аналізі сучасних нейромережевих архітектур та порівняльному оцінюванні їх ефективності. Використано підходи глибокого навчання з комбінуванням згорткових і рекурентних нейронних мереж, а також алгоритми оптимізації для підвищення продуктивності та зменшення обчислювальних витрат. На основі проведеного аналізу запропоновано гібридну модель прогнозування, що інтегрує механізми уваги та адаптивні алгоритми налаштування параметрів, забезпечуючи вищу точність оброблення складних залежностей у даних.Результати дослідження підтверджують, що запропонована модель забезпечує кращу узагальнювальну здатність порівняно з традиційними підходами. Доведено, що комбіноване використання згорткових і рекурентних архітектур у поєднанні з алгоритмами оптимізації підвищує точність прогнозування та сприяє зменшенню чутливості до змін у вхідних даних. Обґрунтовано необхідність застосування алгоритмів компресії та адаптивного налаштування параметрів для зниження обчислювального навантаження без втрати продуктивності.Практична цінність роботи полягає у створенні рекомендацій щодо адаптації запропонованої гібридної моделі до реальних умов у фінансовому секторі, медичній діагностиці та системах кібербезпеки. Перспективи подальших досліджень зосереджені на вдосконаленні механізмів адаптивного налаштування параметрів, підвищенні інтерпретованості результатів та оптимізації обчислювальних витрат, що сприятиме розширенню можливостей застосування гібридних нейромережевих моделей у складних аналітичних завданнях.

Посилання

Kandel A., Langholz G. Hybrid architectures for intelligent systems. CRC Press. 2020. URL: https://books.google.com.ua/books?hl=uk&lr=&id=bUAHEAAAQBAJ (date of access:07.03.2025).

Guo X., Zhao Q., Zheng D., Ning Y., Gao Y. A short-term load forecasting model of multi-scale CNN-LSTM hybrid neural network considering the real-time electricity price. Energy Reports. 2020. Vol. 6. № 1. P. 1046–1053. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.11.078 (date of access:07.03.2025).

Halbouni T. S., Gunawan M. H., Habaebi M., Halbouni M., Kartiwi M., Ahmad R. CNN-LSTM: Hybrid Deep Neural Network for Network Intrusion Detection System. IEEE Access. 2022. Vol. 10. № 1. P. 99837–99849.

DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3206425 (date of access:07.03.2025).

Hopgood A. A. Intelligent systems for engineers and scientists: a practical guide to artificial intelligence. CRC Press. 2021. DOI: https://doi.org/10.1201/9781003226277 (date of access:07.03.2025).

Garud K. S., Jayaraj S., Lee M. Y. A review on modeling of solar photovoltaic systems using artificial neural networks, fuzzy logic, genetic algorithm and hybrid models. International Journal of Energy Research. 2021. Vol. 45. № 1. P. 6–35. DOI: https://doi.org/10.1002/er.5608 (date of access:07.03.2025).

Haq A. U., Li J. P., Memon M. H., Nazir S., Sun R. A hybrid intelligent system framework for the prediction of heart disease using machine learning algorithms. Mobile Information Systems. 2018. Vol. 2018. № 1. Article 3860146. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/3860146 (date of access:07.03.2025).

Koopialipoor M., Jahed Armaghani D., Hedayat A. Applying various hybrid intelligent systems to evaluate and predict slope stability under static and dynamic conditions. Soft Computing. 2019. Vol. 23. № 1. P. 5913–5929. DOI: https://doi.org/10.1007/s00500-018-3253-3 (date of access:07.03.2025).

Кравчук Я., Ніколаєнко Д., Воробйов І. Інноваційні методи інтеграції Інтернету речей у комп’ютерні техно- логії. Наука і техніка сьогодні. 2024. Вип. 11. № 39. DOI: https://doi.org/10.52058/2786-6025-2024-11(39)-898-913 (дата звернення: 07.03.2025).

Khan M. A. HCRNNIDS: Hybrid convolutional recurrent neural network-based network intrusion detection system. Processes. 2021. Vol. 9. № 5. Article 834. DOI: https://doi.org/10.3390/pr9050834 (date of access:07.03.2025).

Chyzhmar K., Dniprov O., Korotiuk O., Shapoval R., Sydorenko O. State Information Security as a Challenge of Information and Computer Technology Development. Journal of Security and Sustainability Issues. 2020. Vol. 9. № 3. P. 819–828. DOI: https://doi.org/10.9770/jssi.2020.9.3(8) (date of access:07.03.2025).

Костюк Ю. Розробка інтелектуальних компонентів інформаційних систем. Challenges and Issues of Modern Science. 2023. Вип. 1, № 1. P. 337–342. URL: https://cims.fti.dp.ua/j/article/view/64 (дата звернення: 07.03.2025).

Dellermann D., Ebel P., Söllner M., Leimeister J. M. Hybrid Intelligence. Business & Information Systems Engineering. 2019. Vol. 61. № 6. P. 637–643. DOI: https://doi.org/10.1007/s12599-019-00595-2 (date of access:07.03.2025).

Dastres R., Soori M. Artificial neural network systems. International Journal of Imaging and Robotics. 2021. Vol. 21. № 2. P. 13–25. URL: https://hal.science/hal-03349542/ (date of access:07.03.2025).

Wu L., Kong C., Hao X., Chen W. A short‐term load forecasting method based on GRU‐CNN hybrid neural network model. Mathematical Problems in Engineering. 2020. Vol. 2020. № 1. Article 1428104. DOI: https://doi.org/ 10.1155/2020/1428104 (date of access:07.03.2025).

De Campos Souza P. V. Fuzzy neural networks and neuro-fuzzy networks: A review of the main techniques and applications used in the literature. Applied Soft Computing. 2020. Vol. 92. № 1. Article 106275. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.asoc.2020.106275 (date of access:07.03.2025).

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-25