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Título: Predição de microbioma saudável presente na cultura de arroz utilizando técnicas aprendizado de máquina supervisionado
Título(s) alternativo(s): Prediction of healthy microbiome present in rice culture using supervised machine learning techniques
Autor(es): Barque, Barry Malick
Orientador(es): Leite, Deborah Catharine de Assis
Palavras-chave: Redes neurais (Computação)
Inteligência artificial
Redes neurais (Computação)
Neural networks (Computer science)
Artificial intelligence
Neural networks (Computer science)
Data do documento: 29-Mai-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Medianeira
Citação: BARQUE, Barry Malick. Predição de microbioma saudável presente na cultura de arroz utilizando técnicas aprendizado de máquina supervisionado. 2025. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Computacionais para o Agronegócio) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2024.
Resumo: Os seres vivos, incluindo as plantas, hospedam uma grande variedade de micro-organismos que podem ter efeitos benéficos ou prejudiciais para o seu desenvolvimento. A identificação e classificação dos conjuntos de micro-organismos que favorecem ou prejudicam as culturas é fundamental para o desenvolvimento da agricultura. Este estudo explorou a influência dos micro-organismos nas plantações de arroz, cruciais para o desenvolvimento das culturas. Empregando redes neurais e algoritmos de inteligência artificial, classificamos a saúde de 110 amostras de arroz, divididas entre 63 doentes e 47 saudáveis. Foi desenvolvida e utilizada a inovadora Micronet e comparou-se com redes já conhecidas como: a rede convolucional MDeep, Árvore de Decisão, Random Forest, MLP e SVM como classificadores. Os resultados revelaram uma notável capacidade de identificar conjuntos de micro-organismos associados à saúde e doença, aprimorada pela utilização dos SHAP values. A curva ROC destacou o desempenho superior da Micronet, com uma AUC de 94%. O MDeep seguiu com 91%, enquanto Random Forest e SVM atingiram 88% de AUC. A Árvore de Decisão demonstrou um desempenho sólido, registrando 83% de AUC. Esses achados sugerem que a Micronet, especialmente com o suporte dos SHAP values, é um classificador robusto para discernir a saúde das plantações de arroz, apresentando resultados promissores no contexto agrícola. Essa abordagem diversificada com múltiplos classificadores destacou vários microrganismos associado a saúde da planta.
Abstract: Living organisms, including plants, host a wide variety of microorganisms that can have beneficial or detrimental effects on their development. The identification and classification of sets of microorganisms that favor or harm crops are crucial for agricultural development. This study delved into the influence of microorganisms on rice plantations, essential for crop development. Employing neural networks and artificial intelligence algorithms, we classified the health of 110 rice samples, comprising 63 diseased and 47 healthy ones. We utilized the innovative Micronet, the convolutional network MDeep, Decision Tree, Random Forest, MLP, and SVM as classifiers. The results revealed a remarkable ability to identify sets of microorganisms associated with health and disease, enhanced by the use of SHAP values. The ROC curve highlighted the superior performance of Micronet, with an impressive AUC of 94%. MDeep followed closely with 91%, while Random Forest and SVM achieved 88% AUC. The Decision Tree demonstrated solid performance, recording an 83% AUC. These findings suggest that Micronet, especially with the support of SHAP values, is a robust classifier for discerning the health of rice plantations, presenting promising results in the agricultural context. This diversified approach with multiple classifiers highlighted several microorganisms associated with plant health.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39022
Aparece nas coleções:MD - Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Computacionais para o Agronegócio

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