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Mejorando la Robustez de la Máquina de Aprendizaje Extremo a través de un Pesado Dinámico Consciente de la Varianza Residual y la Optimización de Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno: Aplicación a la Predicción del Flujo de Multitudes en el Metro

Autores: Wang, Lihui; Xie, Jianguang

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Mejorando la Robustez de la Máquina de Aprendizaje Extremo a través de un Pesado Dinámico Consciente de la Varianza Residual y la Optimización de Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno: Aplicación a la Predicción del Flujo de Multitudes en el Metro


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería de Sistemas

Palabras clave

Robustez
Máquina de aprendizaje extremo
BFGS-URWELM
Ponderación residual
Optimización cuasi-Newton
Precisión de predicción

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Apuntando al problema de robustez de la máquina de aprendizaje extremo (ELM) en escenarios de datos ruidosos y no uniformes, este artículo propone un algoritmo mejorado (BFGS-URWELM) que integra el ponderado de residuos uniforme y la optimización cuasi-Newton de Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS). Este método introduce un mecanismo de ponderación de muestras basado en la varianza residual objetivo, ajusta dinámicamente la importancia de las muestras de entrenamiento y corrige iterativamente los pesos de entrada y los sesgos del ELM en combinación con la estrategia de optimización BFGS, mejorando efectivamente la precisión de predicción y la estabilidad del modelo. El experimento se basa en los datos de flujo de pasajeros de 80 estaciones de metro y compara algoritmos de aprendizaje automático tradicionales, métodos de aprendizaje en conjunto y modelos variantes de ELM. Los resultados muestran que BFGS-URWELM logra 28.34, 0.3071 y 19.76 en los indicadores RMSE, MAPE y MAE, respectivamente, que son un 19.9-33.5% más altos que el ELM base. Además, la distribución residual está más concentrada cerca del valor cero, y la bondad de ajuste se mejora a 0.96. El algoritmo reduce significativamente el error de predicción bajo datos de alta ruido y proporciona una solución altamente robusta para tareas de predicción de flujo de tráfico.

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