im Hauptseminar am 04.05.04

Non-linear Approach to Grouping, Dynamics and Organizational

Informatics of Benthic Macroinvertebrate Communities in

Streams by Artificial Neural Networks

von Tae-Soo Chon, Young-Seuk Park,

Inn-Sil Kwak und Eui Young Cha

Diskussion des Artikels

• betrachtete Flüsse und Arten• Self-Organizing Map• Adaptive Resonanztheorie• Recurrent Neural Network• Hinzunahme von Umweltdaten• Strukturierung einer Biozönose • Konzept der Exergie

Wegweiser

Wo?

weggespülter Müll nach heftigen Regenfällen im Paldang-See am 28.08.03

Yangjae-Fluß

Han-Fluß in Seoul

Was?

Hirudinea Gastropoda

Chironomus

ChironomidaeOligochaeta

Self-Organizing Map (SOM)

1. Welches Neuron hat die geringste Distanz zum Input?

2. Änderung der Wichtungen in einer bestimmten Nachbarschaft

3. Verringerung des Nachbarschafts-Radius und der Lernrate

Patternizing der Arten

Kopplung mit Adaptiver Resonanztheorie

Es wird untersucht, ob ein gegebenes Muster einer schon bekannten Klasse zugeordnet werden kann, - wenn ja, so wird diese in soweit angepasst, daß das neue Muster darin enthalten ist, - wenn nicht, so wird eine neue Musterklasse erzeugt. ART-Netze können somit neue Muster speichern, ohne dabei bereits trainierte Muster zu zerstören.

Architekturen zur Vorhersage von

Änderungen in den Lebensgemeinschaften

Multilayer Perceptron

Recurrent Neural Network (Elman-Typ)

Hinzunahme von Umweltdaten

• Fließgeschwindigkeit• Tiefe• sedimentierte organische Masse • Substratvolumen kleiner 0,5 mm.

Der Korrelationskoeffizient stieg von 0,55 auf 0,94.

Im Winter aber nur von 0,59 auf 0,6 , da dann Umwelteinflüsse nur eine geringe Rolle spielen.

Sensitivitätsanalyse

Juli 1997 November 1997

Strukturierung der Organisation innerhalb einer

Lebensgemeinschaft5 funktionelle Gruppen (Filtrierer,

Destruenten...)

taxonomische Hierarchie • 7 Klassen • 19 Ordnungen • 48 Familien • 105 Arten bzw. Rassen

Exergie

• nicht Entropie (in J/Kelvin)• Energie = Exergie + Anergie

• Exergie = Wi * Ci

mit Wi dem „Informationsgehalt

und Ci der Konzentration der Biomasse