Hệ dự báo thời tiết với ứng dụng của mạng nơron nhân tạo

Nguyễn Tân Ân và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 90(02): 65 - 70

65

HỆ DỰ BÁO THỜI TIẾT VỚI ỨNG DỤNG CỦA MẠNG NƠRON NHÂN TẠO

Nguyễn Tân Ân1*

, Nguyễn Quang Hoan2

1 Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội,

2 Học viện Bưu chính viễn thông

TÓM TẮT

Bài báo này giới thiệu một mô hình hệ thống dự báo sự biến đổi của một số thông số thời tiết dùng

mạng nơron nhân tạo với máy tính cá nhân. Sơ đồ khối của mô hình, vấn đề huấn luyện mạng, vấn

đề tìm ra những tham số hợp lý cho mô hình nhƣ số nơron lớp ẩn, phạm vi giá trị khởi tạo các

trọng số, tốc độ huấn luyện mạng cũng đƣợc thảo luận. Giá trị các tham số trên cho một bài toán

thực tế đã đƣợc tìm bằng thực nghiệm. Hệ thống dự báo với giá trị các tham số vừa tìm đƣợc làm

việc tốt. Kết quả chạy thử đƣợc so sánh với dữ liệu thống kê thực tế.

Từ khóa:Mạng nơron nhân tạo, dự báo, dự báo thời tiết, thuật toán lan truyền ngược.

GIỚI THIỆU*

Dự báo là xem xét, đánh giá một hoặc một

nhóm các sự vật, các quá trình nào đó (gọi

chung là đối tƣợng dự báo) trong mối liên hệ

với các yếu tố liên quan, từ đó bằng những

suy luận hợp lý đƣa ra những phán đoán về

mức độ hay trạng thái của chúng trong

tƣơng lai.

Dự báo có một vai trò to lớn trong đời sống

kinh tế, xã hội. Dự báo đúng sẽ giúp con

ngƣời ra đƣợc những quyết định đúng. Dự

báo sai có thể dẫn đến những thảm họa

khôn lƣờng.

Khoa học dự báo đã xuất hiện từ xa xƣa,

nhƣng thời cổ dự báo đƣợc liệt vào loại khoa

học thần bí và các phƣơng pháp dựa báo

thƣờng chỉ dựa vào kết quả thống kê sau đó

căn cứ vào kinh nghiệm sống con ngƣời đƣa

ra phán đoán về tƣơng lại. Ngày nay, do tầm

quan trọng của nó, bài toán dự báo đã đƣợc

chú ý đúng mức và dự báo đã trở thành một

ngành khoa học với cơ sở là nhiều ngành

khoa học khác. Kết quả dự báo cũng dần

chính xác hơn góp phần tích cực vào việc

thúc đẩy sự phát triển kinh tế, xã hội của từng

quốc gia và của toàn nhân loại.

Có nhiều phƣơng pháp dự báo. Mỗi

phƣơng pháp đều có ƣu điểm và nhƣợc

điểm của mình.

*

Tel: 0912 321 559; Email: [email protected]

Dự báo thời tiết là vấn đề đƣợc rất nhiều

ngƣời quan tâm do kết quả dự báo thời tiết

ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống hàng ngày

của mỗi ngƣời dân. Vì có rất nhiều yếu tố ảnh

hƣởng đến thời tiết, vì sự biến đổi rất khó

lƣờng của thiên nhiên, bài toán dự báo thời

tiết là một bài toán có độ phức tạp tính toán

lớn nhƣng độ chính xác lại không cao nên

ngƣời ta luôn tìm tòi, cải tiến các phƣơng

pháp giải quyết nó.

Ứng dụng mạng nơron nhân tạo để giải bài

toán dự báo nói chung và bài toán dự báo thời

tiết nói riêng là một hƣớng đi tỏ ra có nhiều

ƣu điểm vì mạng nơron là một mô hình tính

toán mô phỏng hoạt động của não ngƣời. Đây

là mô hình tính toán mềm dẻo, chấp nhận

thông tin không chính xác, dễ thích nghi và

ngƣời ta đã chứng minh đƣợc rằng mạng

nơron truyền thẳng với ít nhất một lớp ẩn có

thể xấp xỉ mọi hàm bất kỳ với độ chính xác

tùy ý [2]. Dự báo thời tiết với ứng dụng mạng

nơron nhân tạo làm giảm đáng kể độ phức tạp

tính toán.

Trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam, đã có

nhiều nghiên cứu, ứng dụng mạng nơron nhân

tạo trong dự báo [1,...,10]. Những công trình

đó, với những vấn đề cụ thể, đã khẳng định

khả năng của mạng nơron nhân tạo trong bài

toán dự báo. Tuy nhiên khi xây dựng mạng

nơron cho mỗi bài toán cụ thể, dễ thấy rằng số

lớp ẩn, số nơron của mỗi lớp ẩn ảnh hƣởng rất

lớn tới chất lƣợng của mạng. Làm thế nào để

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn