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Un enfoque híbrido novedoso basado en la evolución multiobjetivo para ajustar modelos de aprendizaje automático en la predicción del consumo de energía a corto plazo

Autores: Vakhnin, Aleksei; Ryzhikov, Ivan; Niska, Harri; Kolehmainen, Mikko

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Un enfoque híbrido novedoso basado en la evolución multiobjetivo para ajustar modelos de aprendizaje automático en la predicción del consumo de energía a corto plazo


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Inteligencia Artificial

Palabras clave

Pronóstico
Consumo de energía
Modelos de aprendizaje automático
Hiperparámetros
Enfoque multiobjetivo
Algoritmo evolutivo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 30

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Predecir con precisión el consumo de energía es crucial para una gestión energética eficiente. Los modelos de aprendizaje automático (ML) suelen emplearse con este fin. Sin embargo, ajustar sus hiperparámetros es una tarea compleja y que consume tiempo. El artículo presenta un enfoque novedoso multiobjetivo (MO) basado en evolución híbrida, GA-SHADE-MO, para ajustar los modelos ML con el objetivo de resolver el complejo problema de predecir el consumo de energía. El algoritmo propuesto optimiza simultáneamente tanto hiperparámetros como conjuntos de características a través de seis modelos ML diferentes, garantizando una precisión y eficiencia mejoradas. El estudio se centra en predecir el consumo de energía doméstica a nivel horario y diario. El algoritmo evolutivo híbrido MO integra elementos de algoritmos genéticos y evolución diferencial autoadaptativa. Al incorporar la optimización MO, GA-SHADE-MO equilibra los compromisos entre la complejidad del modelo (el número de características utilizadas) y la precisión de la predicción, garantizando un rendimiento sólido en diversos escenarios de pronóstico. Los resultados numéricos experimentales muestran la superioridad del método propuesto en comparación con técnicas tradicionales de ajuste y búsqueda aleatoria, mostrando mejoras significativas en precisión predictiva y eficiencia computacional. Los hallazgos sugieren que el enfoque GA-SHADE-MO propuesto ofrece una herramienta potente para optimizar modelos ML en el contexto de la predicción del consumo de energía, con aplicaciones potenciales en otros dominios que requieran modelado predictivo preciso. El estudio contribuye al avance de las técnicas de optimización de ML, proporcionando un marco que puede adaptarse y ampliarse para diversas tareas de análisis predictivo.

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