توصيفگر ها :
منطق فازي , شبكه هاي عصبي مصنوعي , تصميم گيري چند متغيره , سخت زايي , ورم پستان
چكيده فارسي :
چكيده
ورمپستان بهعنوان يك عفونت پستاني مؤثر بر كيفيت شير و سختزايي در گاوهاي شيري چالشهاي قابلتوجهي را براي بهرهوري و رفاه حيوانات ايجاد مي¬كنند و پيامدهاي اقتصادي قابلتوجهي را به همراه دارند. ورم پستان كه بار اقتصادي قابلتوجهي براي واحدهاي پرورش گاو شيري دارد، يكي از شايعترين و پرهزينهترين بيماريها در گلههاي شيري در كشورهاي توسعهيافته است و اغلب با مجموعهاي از تغييرات رفتاري مانند كاهش فعاليت، كاهش مصرف خوراك و كاهش تعاملات اجتماعي روزانه همراه است. سختزايي نيز منجر به افزايش مردهزايي، مرگومير گوسالهها و كاهش باروري در گاوهاي شيري ميشود. شناسايي تغييرات رفتاري خاص مرتبط با بيماريهاي گله گاو شيري ميتواند تشخيص و درمان زودهنگام را تسهيل كنند. همچنين امروزه استفاده از رايانه بهمنظور تصميم¬گيري در مورد مسائل مهم در حال گسترش است. ازاينرو، استفاده از روش¬هاي نوين كامپيوتري و درعينحال قابلفهم، در حال ورود به حوزههاي مختلف علوم و بهخصوص علوم¬دامي مي¬باشد. به همين منظور در اين پژوهش از تركيب منطق فازي و روش¬هاي تصميمگيري چندمتغيره و همچنين تركيب منطق فازي و شبكه¬هاي عصبي مصنوعي، در قالب دو پژوهش مجزا و با اين دليل كه تركيب روش¬هاي يادشده مي¬تواند در تصميم¬گيري و تشخيص، كمككننده باشد، اجرا شد. در پژوهش نخست اثر از 8 كارشناس خبره در مسائل علوم دامي، دو پرسشنامه براي عوامل مؤثر بر سختزايي تهيه شد. يك پرسشنامه براي روش FDANP و پرسشنامه ديگر براي روش FAHP مورداستفاده قرار گرفت. پس از اجراي دو روش فوق مشخص شد در روش FDANP متغير وزن گوساله با ضريب 2465/0، نمره وضعيت بدني دام با ضريب 244/0 و فاصله زايش با ضريب 201/0 بيشترين اهميت را در بروز سختزايي در گله گاو شيري داشتند. همچنين در روش FAHP نوبت زايش با ضريب با 656/0، وزن گوساله با ضريب 572/0 و جنس گوساله با ضريب 281/0 سه عامل با اهميت بيشتر در بين عوامل مؤثر بر سختزايي است. مقايسه دو روش فوق نشان مي¬دهد هرچند در علوم¬زيستي (علوم دامي) روش ANP نتايج قابلبحث و تفكر در مورد مسائل مختلف ارائه مي¬دهد اما روش AHP نتايج مشابهتري به مطالعات گذشته و با روش¬هاي كلاسيك ارائه كرده است. در پژوهش دوم كه از تركيب منطق فازي و شبكه¬هاي عصبي مصنوعي بهمنظور تشخيص ورم پستان در سطح گله¬هاي گاو شيري، به دست آمد. دو روش كاهش داده كه شامل PCAو Corrrelation Pearson مي¬باشند و همچنين سه الگوريتم مختلف Gradian Decsent، Particle Swam Optimization و Genetic Algorithm مقايسه شدند. پس از بررسي دو روش كاهش داده و سه الگوريتم بهينهسازي مختلف، مشخص شد روش Pearson نسبت به PCA خروجي قابلقبولتري ارائه مي¬دهد. همچنين باوجوداينكه هر سه الگوريتم استفادهشده نتايج قابل قبولي داشتند، اما الگوريتم Gradient Decsent همراه با روش Pearson نتايج مطلوبتر با 98/0 ACC و 99/ 0 Precision و 98/0 Recall ارائه كردند. اين نتايج نشان مي¬دهد استفاده از منطق فازي و تركيب آنها با روش¬هاي ديگر مانند ANFIS و MCDM مي¬تواند كمك¬كننده و درعينحال مؤثر در تصميم¬گيري¬ها، تشخيصها و همچنين برطرف كردن تنوع نظر افراد در سطح مزارع گاو شيري داشته باشد.
كلمات كليدي: منطق فازي، شبكه¬هاي عصبي مصنوعي، تصميمگيري چند متغيره، سختزايي، ورم پستان
چكيده انگليسي :
Abstract
Mastitis, as a mammary gland infection affecting milk quality and dystocia in dairy cows, poses significant challenges to productivity and animal welfare, accompanied by substantial economic consequences. Mastitis, which imposes a considerable economic burden on dairy farms, is among the most prevalent and costly diseases in dairy herds of developed countries often associated with a range of behavioral changes such as reduced activity, decreased feed intake, and diminished daily social interactions. Dystocia similarly results in increased stillbirth rates, calf mortality, and reduced fertility in dairy cows. Identifying specific behavioral changes related to these diseases can facilitate early diagnosis and treatment. Currently, the use of computational methods for decision-making on critical issues is expanding. Therefore, employing innovative yet interpretable computational approaches is entering various scientific fields, particularly animal sciences. Accordingly, this study applied a combination of fuzzy logic and multi-criteria decision-making methods, as well as fuzzy logic integrated with artificial neural networks, in two separate investigations, based on the premise that combining these approaches can enhance decision-making and diagnostic accuracy. In the first study, eight expert animal science specialists prepared two questionnaires targeting factors influencing dystocia. One questionnaire was used for the Fuzzy Decision-making Trial and evaluation Laboratory-Analytic Network Process (FDANP) method, and the other for the Fuzzy Analytic Hierarchy Process (FAHP). The results revealed that, according to FDANP, calf weight (weight coefficient = 0.2465), body condition score (0.2446), and calving interval (0.2013) were the most influential variables in dystocia incidence in dairy herds. In contrast, the FAHP method identified calving abdomen (0.656), calf weight (0.572), and calf gender (0.281) as the top three significant factors affecting dystocia. A comparison of the two methods indicated that while ANP provides more debatable and thought-provoking outcomes in biological sciences, the AHP method yielded results more consistent with previous studies and classical approaches. The second study combined fuzzy logic with artificial neural networks to diagnose mastitis at the herd level in dairy cows. Two data reduction techniques, Principal Component Analysis (PCA) and Pearson Correlation, along with three optimization algorithms—Gradient Descent, Particle Swarm Optimization, and Genetic Algorithm—were compared. The findings demonstrated that Pearson Correlation provided more acceptable outputs compared to PCA. Although all three algorithms achieved satisfactory results, the Gradient Descent algorithm coupled with Pearson Correlation delivered superior performance with an accuracy (ACC) of 0.98, precision of 0.99, and recall of 0.98.
These results suggest that employing fuzzy logic, especially when combined with methods such as Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) and Multi-Criteria Decision Making (MCDM), can be effective and beneficial in decision-making, diagnostics, and mitigating inter-observer variability on dairy farms.