Smart Agricultural Technology· 2026Q1
AgriPINN: Yorumlanabilir ve Ölçeklenebilir Ürün Biyokütlesi Tahmini için Süreç Bilgili Sinir Ağı
AgriPINN: A process-informed neural network for interpretable and scalable crop biomass prediction under water stress
- 1atıf
- Q1SCImago
- 2026yıl
Kısa özet
Yeni bir süreç bilgili sinir ağı olan AgriPINN, türevlenebilir bir büyüme denklemini gömerek su stresi altındaki ürün biyokütlesini tahmin eder ve CNN–Transformer'a kıyasla kış buğdayı için %29,7, mısır için %22,8 daha düşük RMSE elde eder.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- AgriPINN, geliştirilmiş ürün biyokütlesi tahmini için türevlenebilir bir biyokütle büyüme denklemini bir sinir ağına gömer.
- Model, yaprak alanı indeksi, PAR, RUE ve su stresi faktörünü eş zamanlı olarak tahmin eder; bu değerler bir süreç hatasına girer.
- AgriPINN, CNN–Transformer'a kıyasla kış buğdayı için %29,7 ve mısır için %22,8 oranında RMSE'yi azaltır.
- Model, kapsamlı simülasyonlarla önceden eğitilmiş ve buğday ile mısır üzerindeki saha deneyleriyle ince ayarlanmıştır.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
Accurate estimation of crop above-ground dry biomass (AGB) under water stress is important for assessing agricultural production, managing irrigation, and supporting water-security-oriented decision-making. Data-driven models enable efficient large-scale prediction but often provide limited physiological interpretation and can be sensitive to domain shifts, whereas process-based crop models require extensive calibration and detailed management inputs. We propose AgriPINN, a process-informed neural network that embeds a differentiable biomass-growth equation derived from LINTUL5 into neural-network training. AGB is the sole supervised target. The network simultaneously estimates leaf area index (LAI), photosynthetically active radiation (PAR), radiation-use efficiency (RUE), and the water-stress factor ( F W ); their predicted values enter the process residual, whereas the corresponding field measurements are held out from optimisation and used only for post hoc evaluation. AgriPINN is pretrained on 65 years of SIMPLACE simulations covering 397 German NUTS-3 regions and fine-tuned on three years of wheat and maize field experiments under sheltered, rainfed, and irrigated treatments. On the main benchmark, AgriPINN reduces RMSE by 29.7% for winter wheat and 22.8% for maize relative to CNN–Transformer. Relative to the strongest non-AgriPINN baseline for each crop, the corresponding reductions are 9.0% and 2.2%. Additional evaluations include four representative neural backbones, sensitivity analysis of the process-loss weight, an ablation without pretraining, and perturbation tests on simulated labels. The transferability demonstrated in this study is limited to the independent datasets and the German temperate agro-ecological setting evaluated here.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Smart Agricultural Technology, 2026 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Bitki Bilimi
Plant ScienceAgricultural and Biological Sciences