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Copula熵的多学科实际应用 (十六)

已有 1052 次阅读 2023-6-6 15:54 |系统分类:论文交流

本文继续介绍Copula熵(Copula Entropy:CE)的最新多学科实际应用,涉及临床医学、管理学、计算语言学和制造工程等领域,包括解放军总医院的白内障手术风险预测、东北大学的汽车库存管理、齐鲁工业大学的济南市民热线派单系统构建,以及中国地质大学和阿尔伯塔大学的炼钢过程碳消耗预测等。

临床医学

白内障是眼科的常见疾病,是导致患者失明的最主要病因。白内障超声乳化手术(Phacoemulsification)是世界各国治疗白内障的首选手术治疗方式。尽管该手术已十分成熟,但临床仍然可能会导致术后角膜水肿等并发症,从而影响视力恢复并造成患者不适。构建基于风险因素的角膜水肿风险预测模型在临床十分必要。 Luo 等 [1] 提出利用 CE 方法构建术后角膜水肿风险预测模型,将方法应用于临床 178 名患者的数据,从数据的 17 个变量中筛选预测变量,最终将临床预测模型使用的四种变量(糖尿病、最佳矫正视力、晶状体厚度和累积耗散能量)减少为两种(最佳矫正视力和累积耗散能量),且不影响预测精度。结果分析表明,利用 CE 得到的预测模型具有临床应用价值,可以在保证预测性能的情况下减少预测需要收集的临床信息。

管理学

库存管理是企业运营管理过程中的关键环节,也是管理学的重要问题之一。报童问题是典型的单周期库存管理模型,一直是本领域研究的焦点。近年来,利用数据驱动模型和方法的报童问题研究展现出比传统方法的优越性,进而成为了热门话题。 Tian 和 Zhang [2] 提出了一种端到端的算法框架,利用深度学习模型从在线商品评论等特征数据中预测订单数量,其中采用了包括 CE 在内的方法来选择模型的输入特征。他们将方法应用于汽车库存管理问题,基于 2016至 2022 年间的大众朗逸汽车的历史销售量、汽车之家的网络评论、百度搜索指数、和宏观经济指数等数据构建了模型。结果显示,本方法能够大幅减少超额成本和短缺成本之和,与同类方法相比减少了 31.8% 的成本。

计算语言学

城市服务热线是政府公共管理系统的重要组成部分,促进了政府和市民的沟通,改善了政府的公共服务。但传统的人工派单方式无法满足日益增长的热线诉求,如何高效快速的处理大量的市民热线诉求是城市服务热线提高服务质量面临的重要课题。大量的热线文本数据积累为快速筛选和处理热线诉求提供了可能,可以利用自然语言处理方法处理热线文本数据,进而构建智能派单系统。陈作海等 [3] 提出了一种基于知识图谱技术的城市热线派单方法,基于城市热线数据构建热线知识图谱,再对待派单诉求根据构建的知识图谱检索结果进行派单,大大改善了热线服务的工作效率。在此智能派单系统中, CE 作为特征选择方法被用来对城市热线数据进行预处理,以构建和更新知识图谱。结果表明, CE 表现优于其他同类方法。作者将该方法应用在济南市民服务热线的系统上,通过不断更新知识图谱,最终获得了 90% 以上的派单准确率。

制造工程

烧结过程(Sintering Process: SP)在钢铁工业中至关重要,同时也会消耗大量的能源。动态预测 SP 的碳消耗有助于节约能源和减少碳排放。传统的 SP 建模基于一定的假设,无法适应 SP 的系统动态特性,基于数据的机器学习模型可以克服传统模型的不足。 Hu 等 [4] 提出了一种动态建模方法框架,可以自动识别过程工况状态,从而进行碳消耗预测。该方法框架结合了 AKFCM 聚类算法、基于 CE 的模型选择和宽度学习模型方法。作者在一家钢铁企业的实际数据上验证了方法的有效性,证明了 CE 可以快速地捕捉 不同工况下SP 中复杂的相关关系模式,从而使该方法能够比传统方法更准确地预测烧结碳消耗。

更多CE的理论和应用介绍,请见我们在ChinaXiv的综述论文

参考文献

  1. Yu Luo, Guangcan Xu, Hongyu Li, Tianju Ma, Zi Ye, and Zhaohui Li. Research on establishing corneal edema after phacoemulsification prediction model based on variable selection with copula entropy. Journal of Clinical Medicine, 12(4):1290, 2023.

  2. Yu-Xin Tian and Chuan Zhang. An end-to-end deep learning model for solving data-driven newsvendor problem with accessibility to textual word-of-mouth data. SSRN, 2023.

  3. 陈作海, 钱恒, and 高永超. 一种基于知识图谱的城市热线派单方法及系统, 2023. CN115860436A.

  4. Jie Hu, Min Wu, Weihua Cao, and Witold Pedrycz. Dynamic modeling framework based on automatic identification of operating conditions for sintering carbon consumption prediction. IEEE Transactions on Industrial Electronics, pages 1–9, 2023.



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