Prediction of anaerobic digestion performance and identification of critical operational parameters using machine learning algorithms

机器学习 离群值 人工智能 支持向量机 预测建模 算法 计算机科学 厌氧消化 回归 极限学习机 逻辑回归 鉴定(生物学) 数据挖掘 数学 统计 人工神经网络 甲烷 生物 植物 生态学
作者
Luguang Wang,Fei Long,Wei Liao,Hong Liu
出处
期刊:Bioresource Technology [Elsevier BV]
卷期号:298: 122495-122495 被引量:113
标识
DOI:10.1016/j.biortech.2019.122495
摘要

Machine learning has emerges as a novel method for model development and has potential to be used to predict and control the performance of anaerobic digesters. In this study, several machine learning algorithms were applied in regression and classification models on digestion performance to identify determinant operational parameters and predict methane production. In the regression models, k-nearest neighbors (KNN) algorithm demonstrates optimal prediction accuracy (root mean square error = 26.6, with the dataset range of 259.0–573.8), after narrowing prediction coverage by excluding extreme outliers from the validation set. In the classification models, logistic regression multiclass algorithm yields the best prediction accuracy of 0.73. Feature importance reveals that total carbon was the determinant operational parameter. These results demonstrate the great potential of using machine learning algorithms to predict anaerobic digestion performance.

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