Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Biyoinspirasyon tabanlı derin öğrenme algoritması

Yıl 2025, Cilt: 40 Sayı: 2, 979 - 994
https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1424002

Öz

Bu makale, biyolojik sistemler ve Derin Öğrenme (DÖ) tekniklerinden esinlenen yenilikçi bir öğrenilmiş sezgisel yöntem olan Enfeksiyona Duyarlı Yapay Zekâ Optimizasyon Modeli (SIMO) işlenmektedir. SIMO optimizasyon algoritması, Enfeksiyona Duyarlı Yapay Zekâ ile epidemiyolojik bölme modelinden ilham alarak herhangi bir zamandaki nüfusun enfeksiyona duyarlılığını, aktif enfeksiyonları ve iyileşen popülasyonu tahmin etmektedir. SIMO, arama sürecini iyileştirmek amacıyla başlatma yöntemi ve parametre ayarlama bileşenlerine DÖ metodunu entegre eder, bu sayede zeki ve otonom davranış sergileyebilmektedir. DÖ entegrasyonu, algoritmanın etkin, etkili ve güçlü arama sonuçlarına yönlendirilmesine olanak tanıyan nöral modellere dayalı başlangıç çözümleri üretmeyi kolaylaştırmaktadır. Bu yaklaşım, algoritmanın performansını üst düzey çözümler elde ederek, daha hızlı bir şekilde yakınsamasını sağlayarak, güçlülüğünü artırarak ve hesaplama gereksinimlerini azaltarak geliştirir. SIMO algoritmasının etkinliğini doğrulamak için 2017 IEEE Evrimsel Hesaplama Kongresi (CEC 2017) benchmarking fonksiyonlarından alınan iki veri seti kullanılmıştır ve deneysel sonuçlar yenilikçi algoritmalarla karşılaştırılmıştır. Detaylı karşılaştırmalar, SIMO'nun birçok benzer modeli geride bıraktığını, daha az kontrol parametresi kullanarak yüksek performanslı çözümler sunduğunu göstermektedir. Ayrıca, SIMO'nun performansı gerçek hayat problemlerine uyarlanmıştır. Sonuçlar, SIMO'ya öğrenme sürecini entegre etmenin, mevcut literatürdeki diğer optimizasyon yaklaşımlarına kıyasla üstün hassasiyet ve hesaplama verimliliği sağladığını açıkça göstermektedir.

Kaynakça

  • 1. Wang L., Jiang Z., Liang Z., Liu J., Prediction of socketed pile settlement based on a hybrid form of multilayer perceptron via meta-heuristic algorithms, Multiscale and Multidisciplinary Modelling, Experiments and Design, 1-16, 2023.
  • 2. Osman I. H., Kelly J. P., Meta-heuristics theory and applications, Journal of the Operational Research Society, 48 (6), 657-657, 1997.
  • 3. Glover F. W., Kochenberger G. A. (Eds.), Handbook of Metaheuristics, Springer Science & Business Media, 57, 2006.
  • 4. Süsler B., Finansal Başarısızlığın Yapay Sinir Ağları ve Çok Değişkenli İstatistiksel Analiz Teknikleri ile Tahmin Edilmesi: Borsa İstanbul’da Bir Uygulama, (Doktora Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Türkiye), 2022.
  • 5. Pálfi B., Arora K., Kostopoulou O., Algorithm-based advice taking and clinical judgement: impact of advice distance and algorithm information, Cognitive Research: Principles and Implications, 7 (1), 70, 2022.
  • 6. Mansori A. R., Nguyeni S. K., Quantum-Inspired Genetic Algorithms for Combinatorial Optimization Problems, Algorithm Asynchronous, 1 (1), 16-23, 2023.
  • 7. Yang J. M., Hwang C. N., Optimization of corrugated bulkhead forms by genetic algorithm, Journal of Marine Science and Technology, 10 (2), 10, 2021.
  • 8. El Moumen S., Ouhimmou S., New multiobjective optimization algorithm using NBI-SASP approaches for mechanical structural problems, International Journal for Simulation and Multidisciplinary Design Optimization, 13, 4, 2022.
  • 9. Rashidi H., Tsang E. P., Port Automation and Vehicle Scheduling: Advanced Algorithms for Scheduling Problems of AGVs, CRC Press, 2022.
  • 10. You G., Sustainable vehicle routing problem on real-time roads: The restrictive inheritance-based heuristic algorithm, Sustainable Cities and Society, 79, 103682, 2022.
  • 11. Hoseini Z., Varaee H., Rafieizonooz M., Kim J. H. J., A New Enhanced Hybrid Grey Wolf Optimizer (GWO) Combined with Elephant Herding Optimization (EHO) Algorithm for Engineering Optimization, Journal of Soft Computing in Civil Engineering, 6 (4), 2022.
  • 12. Forestiero A., Heuristic recommendation technique in Internet of Things featuring swarm intelligence approach, Expert Systems with Applications, 187, 115904, 2022.
  • 13. Mirjalili S., Moth-flame optimization algorithm: A novel nature-inspired heuristic paradigm, Knowledge-based Systems, 89, 228-249, 2015.
  • 14. Gupta K. D., Dwivedi R., Sharma D. K., Prediction of Covid-19 trends in Europe using generalized regression neural network optimized by flower pollination algorithm, Journal of Interdisciplinary Mathematics, 24 (1), 33-51, 2021.
  • 15. Tian Y., Zhu W., Zhang X., Jin Y., A practical tutorial on solving optimization problems via PlatEMO, Neurocomputing, 518, 190-205, 2023.
  • 16. Halim A. H., Ismail I., Das S., Performance assessment of the metaheuristic optimization algorithms: An exhaustive review, Artificial Intelligence Review, 54, 2323-2409, 2021.
  • 17. Coello C. A. C., Brambila S. G., Gamboa J. F., Tapia M. G. C., Multi-objective evolutionary algorithms: past, present, and future, Black Box Optimization, Machine Learning, and No-Free Lunch Theorems, 137-162, Springer, 2021.
  • 18. Parrend P., Collet P., A review on complex system engineering, Journal of Systems Science and Complexity, 33, 1755-1784, 2020.
  • 19. Asghari A., Sohrabi M. K., Yaghmaee F., Task scheduling, resource provisioning, and load balancing on scientific workflows using parallel SARSA reinforcement learning agents and genetic algorithm, The Journal of Supercomputing, 77, 2800-2828, 2021.
  • 20. Ghosh A., Das S., Das A. K., A simple two-phase differential evolution for improved global numerical optimization, Soft Computing, 24, 6151-6167, 2020.
  • 21. Cantún-Avila K. B., González-Sánchez D., Díaz-Infante S., Peñuñuri F., Optimizing functionals using differential evolution, Engineering Applications of Artificial Intelligence, 97, 104086, 2021.
  • 22. Karimzadeh Parizi M., Keynia F., OWMA: An improved self-regulatory woodpecker mating algorithm using opposition-based learning and allocation of local memory for solving optimization problems, Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, 40 (1), 919-946, 2021.
  • 23. Piotrowski A. P., Napiorkowski J. J., Piotrowska A. E., Population size in particle swarm optimization, Swarm and Evolutionary Computation, 58, 100718, 2020.
  • 24. Yang J., Qu L., Shen Y., Shi Y., Cheng S., Zhao J., Shen X., Swarm intelligence in data science: applications, opportunities and challenges, International Conference on Swarm Intelligence, 3-14, Springer, 2020.
  • 25. Mahdi M. N., Mohamed Zabil M. H., Ahmad A. R., Ismail R., Yusoff Y., Cheng L. K., Happala Naidu H., Software project management using machine learning technique-A Review, Applied Sciences, 11 (11), 5183, 2021.
  • 26. Kaur M., Kaur G., Sharma P. K., Jolfaei A., Singh D., Binary cuckoo search metaheuristic-based supercomputing framework for human behavior analysis in smart home, The Journal of Supercomputing, 76, 2479-2502, 2020.
  • 27. Sabonchi A. K. S., Obaid Z. H., Ensuring Information Security in Smart Door Lock Systems Using the Cuckoo Search Algorithm, Journal of Cybersecurity, 4 (4), 2022.
  • 28. Xu M., Cao L., Lu D., Hu Z., Yue Y., Application of Swarm Intelligence Optimization Algorithms in Image Processing: A Comprehensive Review of Analysis, Synthesis, and Optimization, Biomimetics, 8 (2), 235, 2023.
  • 29. Shehadeh H. A., A hybrid sperm swarm optimization and gravitational search algorithm (HSSOGSA) for global optimization, Neural Computing and Applications, 33 (18), 11739-11752, 2021.
  • 30. Kouziokas G., Swarm intelligence and evolutionary computation: theory, advances and applications in machine learning and deep learning, CRC Press, 2023.
  • 31. Islam J., Vasant P. M., Negash B. M., Laruccia M. B., Myint M., Watada J., A holistic review on artificial intelligence techniques for well placement optimization problem, Advances in Engineering Software, 141, 102767, 2020.
  • 32. Garcia Marquez F. P., Peinado Gonzalo A., A comprehensive review of artificial intelligence and wind energy, Archives of Computational Methods in Engineering, 29 (5), 2935-2958, 2022.
  • 33. Tao H., Hameed M. M., Marhoon H. A., Zounemat-Kermani M., Heddam S., Kim S., Yaseen Z. M., Groundwater level prediction using machine learning models: A comprehensive review, Neurocomputing, 489, 271-308, 2022.
  • 34. Khondakar K. R., Kaushik A., Role of wearable sensing technology to manage long COVID, Biosensors, 13 (1), 62, 2022.
  • 35. Santamaria-Granados L., Mendoza-Moreno J. F., Ramirez-Gonzalez G., Tourist recommender systems based on emotion recognition—a scientometric review, Future Internet, 13 (1), 2, 2020.
  • 36. Zhou G., Zhou Y., Deng W., Yin S., Zhang Y., Advances in teaching-learning-based optimization algorithm: A comprehensive survey, Neurocomputing, 2023.
  • 37. Abdolrazzagh-Nezhad M., Radgohar H., Salimian S. N., Enhanced cultural algorithm to solve multi-objective attribute reduction based on rough set theory, Mathematics and Computers in Simulation, 170, 332-350, 2020.
  • 38. Al-Tirawi A., Sustainable Learning in Cultural Algorithms Using Common Value, (Doktora Tezi, Wayne State University), 2021.
  • 39. Goli A., Khademi-Zare H., Tavakkoli-Moghaddam R., Sadeghieh A., Sasanian M., Malekalipour Kordestanizadeh R., An integrated approach based on artificial intelligence and novel meta-heuristic algorithms to predict demand for dairy products: a case study, Network: Computation in Neural Systems, 32 (1), 1-35, 2021.
  • 40. Achouri F., Khatir A., Smahi Z., Capozucca R., Ouled Brahim A., Structural health monitoring of beam model based on swarm intelligence-based algorithms and neural networks employing FRF, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 45 (12), 621, 2023.
  • 41. Xu T., Zhao F., Tang J., Du S., Jonrinaldi, A knowledge-driven monarch butterfly optimization algorithm with self-learning mechanism, Applied Intelligence, 53 (10), 12077-12097, 2023.
  • 42. Zhang X., Ahmed R. R., A queuing system for inert construction waste management on a reverse logistics network, Automation in Construction, 137, 104221, 2022.
  • 43. Zhang Y., Bai R., Qu R., Tu C., Jin J., A deep reinforcement learning based hyper-heuristic for combinatorial optimisation with uncertainties, European Journal of Operational Research, 300 (2), 418-427, 2022.
  • 44. Ikeda S., Nagai T., A novel optimization method combining metaheuristics and machine learning for daily optimal operations in building energy and storage systems, Applied Energy, 289, 116716, 2021.
  • 45. Fan Q., Li Y., Yao Y., Cohn J., Liu S., Xu Z., Cianfrocco M., CryoRL: Reinforcement learning enables efficient cryo-EM data collection, Proceedings of the IEEE/CVF Winter Conference on Applications of Computer Vision, 7892-7902, 2024.
  • 46. Canpolat O., Demir H. İ., Erden C., Meta-Heuristic Algorithms for Integrating Manufacturing and Supply Chain Functions, Available at SSRN 4598690.
  • 47. Mbarek M. A., A robust multi-task Representation Learning methodology for sustainable management of Radio Access Networks, (Doktora Tezi, Politecnico di Torino), 2023.
  • 48. Saffari A., Khishe M., Zahiri S. H., Fuzzy-ChOA: An improved chimp optimization algorithm for marine mammal classification using artificial neural network, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 111 (3), 403-417, 2022.
  • 49. Xu T., Zhao F., Tang J., Du S., Jonrinaldi, A knowledge-driven monarch butterfly optimization algorithm with self-learning mechanism, Applied Intelligence, 53 (10), 12077-12097, 2023.
  • 50. Mohamed T. I., Oyelade O. N., Ezugwu A. E., Automatic detection and classification of lung cancer CT scans based on deep learning and ebola optimization search algorithm, PLOS ONE, 18 (8), e0285796, 2023.
  • 51. Akbulut U., Çifçi M. A., İşler B., Aslan Z., Learnings M., Comparison of different machine learning techniques in river flow prediction, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 40(1), 467-485, 2025.
  • 52. Çavga S. H., Performance of neural networks and heuristic models for disease prediction from liver enzymes: Application to biochemistry device output, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 39 (4), 2263-2270, 2024.
  • 53. Üzülmez S., Çifçi M. A., Early diagnosis of lung cancer using deep learning and uncertainty measures, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 39 (1), 385-400, 2024.
Toplam 53 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Derin Öğrenme, Evrimsel Hesaplama, Modelleme ve Simülasyon
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Mehmet Akif Çifçi 0000-0002-6439-8826

Peren Jerfi Canatalay Bu kişi benim 0000-0002-0702-2179

Emrah Arslan 0000-0001-9267-7470

Samina Kausar 0000-0003-1330-7266

Erken Görünüm Tarihi 6 Kasım 2024
Yayımlanma Tarihi
Gönderilme Tarihi 22 Ocak 2024
Kabul Tarihi 4 Ağustos 2024
Yayımlandığı Sayı Yıl 2025 Cilt: 40 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA Çifçi, M. A., Canatalay, P. J., Arslan, E., Kausar, S. (2024). Biyoinspirasyon tabanlı derin öğrenme algoritması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 40(2), 979-994. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1424002
AMA Çifçi MA, Canatalay PJ, Arslan E, Kausar S. Biyoinspirasyon tabanlı derin öğrenme algoritması. GUMMFD. Kasım 2024;40(2):979-994. doi:10.17341/gazimmfd.1424002
Chicago Çifçi, Mehmet Akif, Peren Jerfi Canatalay, Emrah Arslan, ve Samina Kausar. “Biyoinspirasyon Tabanlı Derin öğrenme Algoritması”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 40, sy. 2 (Kasım 2024): 979-94. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1424002.
EndNote Çifçi MA, Canatalay PJ, Arslan E, Kausar S (01 Kasım 2024) Biyoinspirasyon tabanlı derin öğrenme algoritması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 40 2 979–994.
IEEE M. A. Çifçi, P. J. Canatalay, E. Arslan, ve S. Kausar, “Biyoinspirasyon tabanlı derin öğrenme algoritması”, GUMMFD, c. 40, sy. 2, ss. 979–994, 2024, doi: 10.17341/gazimmfd.1424002.
ISNAD Çifçi, Mehmet Akif vd. “Biyoinspirasyon Tabanlı Derin öğrenme Algoritması”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 40/2 (Kasım 2024), 979-994. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1424002.
JAMA Çifçi MA, Canatalay PJ, Arslan E, Kausar S. Biyoinspirasyon tabanlı derin öğrenme algoritması. GUMMFD. 2024;40:979–994.
MLA Çifçi, Mehmet Akif vd. “Biyoinspirasyon Tabanlı Derin öğrenme Algoritması”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 40, sy. 2, 2024, ss. 979-94, doi:10.17341/gazimmfd.1424002.
Vancouver Çifçi MA, Canatalay PJ, Arslan E, Kausar S. Biyoinspirasyon tabanlı derin öğrenme algoritması. GUMMFD. 2024;40(2):979-94.