在早期设计阶段，应为所需室内环境质量（IEQ）进行太阳阴凉设计。这个领域可能非常具有挑战性和耗时需要专家，复杂的软件和大量的钱。本研究的主要目的是设计一个简单的工具来研究各种型号的太阳阴影，并在早期阶段更容易且更快地做出决定。数据库生成方法，人工智能和优化已被用于实现这一目标。该工具包括两个主要部分。预测用户所选模型的性能以及提出有效参数和2.向用户提出最佳预准备模型。在这方面，最初，具有可变参数的侧向升鞋盒模型是参数建模的，并且将五种常见的太阳阴影模型应用于空间。对于每个太阳阴影和没有阴影的状态，模拟了与日光和眩光，视图和初始成本有关的指标。本研究中生成的数据库包括87912个替代和六个计算的指标，引入优化的机器学习模型，包括神经网络，随机Forrest，支持向量回归和K最近邻居。根据结果​​，最准确和最快的估计模型是随机的Forrest，R2_Score为0.967至1.然后，进行敏感性分析以确定每个阴影模型的最有影响力的参数和没有它的状态。这种分析区分了最有效的参数，包括窗口方向，WWR，房间宽度，长度和阴影深度。最后，通过利用NSGA II算法优化机器学习模型的估计功能，识别了大约7300个最佳模型。开发的工具可以为每个设计的各种设计替代品评估各种设计替代品。

在本文中，我们提出了一种新的端到端方法，以优化能量性能以及大型建筑物的舒适性和空气质量，而无需任何装修工作。我们介绍了基于经常性神经网络的元模型，并训练了使用从模拟程序采样的数据库预测一般大类建筑物的行为。然后将该元模型部署在不同的框架中，并且使用两个真实建筑的特定数据校准其参数。通过使用CMA-ES算法比较从传感器获得的真实数据的比较来估计参数，通过使用CMA-ES算法，衍生免费优化过程。然后，使用NSGA-II多目标优化过程保持目标热舒适度和空气质量的同时优化能量消耗。数值实验说明了该元模型如何确保能效显着增益，高达近10％，同时计算比数值模型更具吸引力，并且足够灵活地适应若干类型的建筑物。

Algorithms that involve both forecasting and optimization are at the core of solutions to many difficult real-world problems, such as in supply chains (inventory optimization), traffic, and in the transition towards carbon-free energy generation in battery/load/production scheduling in sustainable energy systems. Typically, in these scenarios we want to solve an optimization problem that depends on unknown future values, which therefore need to be forecast. As both forecasting and optimization are difficult problems in their own right, relatively few research has been done in this area. This paper presents the findings of the ``IEEE-CIS Technical Challenge on Predict+Optimize for Renewable Energy Scheduling," held in 2021. We present a comparison and evaluation of the seven highest-ranked solutions in the competition, to provide researchers with a benchmark problem and to establish the state of the art for this benchmark, with the aim to foster and facilitate research in this area. The competition used data from the Monash Microgrid, as well as weather data and energy market data. It then focused on two main challenges: forecasting renewable energy production and demand, and obtaining an optimal schedule for the activities (lectures) and on-site batteries that lead to the lowest cost of energy. The most accurate forecasts were obtained by gradient-boosted tree and random forest models, and optimization was mostly performed using mixed integer linear and quadratic programming. The winning method predicted different scenarios and optimized over all scenarios jointly using a sample average approximation method.

在本文中，使用计算流体动力学研究了具有次级通道和肋骨的微通道设计，并与多目标优化算法耦合，以确定并提出基于观察到的热阻力和泵送功率的最佳溶液。提出了一种结合拉丁超立方体采样，基于机器学习的替代建模和多目标优化的工作流程。在寻找最佳替代物期间，考虑了随机森林，梯度增强算法和神经网络。我们证明了调整的神经网络可以做出准确的预测，并用于创建可接受的替代模型。与常规优化方法相比，优化解决方案在总体性能上显示出可忽略的差异。此外，解决方案是在原始时间的五分之一中计算的。在与对流微通道设计相同的压力极限下，生成的设计达到的温度低于10％以上。当受到温度的限制时，压降降低了25％以上。最后，通过采用Shapley添加说明技术研究了每个设计变量对热电阻和泵送功率的影响。总体而言，我们已经证明了所提出的框架具有优点，可以用作微通道散热器设计优化的可行方法。

评估能源转型和能源市场自由化对资源充足性的影响是一种越来越重要和苛刻的任务。能量系统的上升复杂性需要足够的能量系统建模方法，从而提高计算要求。此外，随着复杂性，同样调用概率评估和场景分析同样增加不确定性。为了充分和高效地解决这些各种要求，需要来自数据科学领域的新方法来加速当前方法。通过我们的系统文献综述，我们希望缩小三个学科之间的差距（1）电力供应安全性评估，（2）人工智能和（3）实验设计。为此，我们对所选应用领域进行大规模的定量审查，并制作彼此不同学科的合成。在其他发现之外，我们使用基于AI的方法和应用程序的AI方法和应用来确定电力供应模型的复杂安全性的元素，并作为未充分涵盖的应用领域的储存调度和（非）可用性。我们结束了推出了一种新的方法管道，以便在评估电力供应安全评估时充分有效地解决当前和即将到来的挑战。

机器学习（ML）是指根据大量数据预测有意义的输出或对复杂系统进行分类的计算机算法。 ML应用于各个领域，包括自然科学，工程，太空探索甚至游戏开发。本文的重点是在化学和生物海洋学领域使用机器学习。在预测全球固定氮水平，部分二氧化碳压力和其他化学特性时，ML的应用是一种有前途的工具。机器学习还用于生物海洋学领域，可从各种图像（即显微镜，流车和视频记录器），光谱仪和其他信号处理技术中检测浮游形式。此外，ML使用其声学成功地对哺乳动物进行了分类，在特定的环境中检测到濒临灭绝的哺乳动物和鱼类。最重要的是，使用环境数据，ML被证明是预测缺氧条件和有害藻华事件的有效方法，这是对环境监测的重要测量。此外，机器学习被用来为各种物种构建许多对其他研究人员有用的数据库，而创建新算法将帮助海洋研究界更好地理解海洋的化学和生物学。

Energy consumption in buildings, both residential and commercial, accounts for approximately 40% of all energy usage in the U.S., and similar numbers are being reported from countries around the world. This significant amount of energy is used to maintain a comfortable, secure, and productive environment for the occupants. So, it is crucial that the energy consumption in buildings must be optimized, all the while maintaining satisfactory levels of occupant comfort, health, and safety. Recently, Machine Learning has been proven to be an invaluable tool in deriving important insights from data and optimizing various systems. In this work, we review the ways in which machine learning has been leveraged to make buildings smart and energy-efficient. For the convenience of readers, we provide a brief introduction of several machine learning paradigms and the components and functioning of each smart building system we cover. Finally, we discuss challenges faced while implementing machine learning algorithms in smart buildings and provide future avenues for research at the intersection of smart buildings and machine learning.

调试后已显示建筑物的性能会大大降解，从而增加能源消耗和相关的温室气体排放。使用现有的传感器网络和IoT设备进行连续调试有可能通过不断识别系统退化并重新调整控制策略以适应真正的建筑绩效来最大程度地减少这种废物。由于其对温室气体排放的重大贡献，为建筑加热的气体锅炉系统的性能至关重要。锅炉性能研究的综述已用于开发一组常见的断层和降解的性能条件，这些断层已集成到MATLAB/SIMULINK模拟器中。这导致了一个标记的数据集，并为14个非谐波锅炉中的每一个都进行了大约10,000个稳态性能的模拟。收集的数据用于使用K-Nearest邻居，决策树，随机森林和支持向量机训练和测试故障分类。结果表明，支持向量机方法给出了最佳的预测准确性，始终超过90％，并且由于较低的分类精度，无法对多个锅炉进行概括。

这项工作使用来自建设性模拟的可靠数据比较了监督的机器学习方法，以估算空袭期间发射导弹的最有效时刻。我们采用了重采样技术来改善预测模型，分析准确性，精度，召回和F1得分。的确，我们可以根据决策树以及其他算法对重采样技术的显着敏感性来确定模型的显着性能。最佳F1分数的模型的值分别为0.379和0.465，而没有重新采样技术，这一值分别增加了22.69％。因此，如果理想，重新采样技术可以改善模型的召回率和F1得分，而准确性和精确度略有下降。因此，通过通过建设性模拟获得的数据，可以根据机器学习模型开发决策支持工具，从而可以提高BVR空中战斗的飞行质量，从而提高进攻任务的有效性以达到特定目标。

A digital twin is defined as a virtual representation of a physical asset enabled through data and simulators for real-time prediction, optimization, monitoring, controlling, and improved decision-making. Unfortunately, the term remains vague and says little about its capability. Recently, the concept of capability level has been introduced to address this issue. Based on its capability, the concept states that a digital twin can be categorized on a scale from zero to five, referred to as standalone, descriptive, diagnostic, predictive, prescriptive, and autonomous, respectively. The current work introduces the concept in the context of the built environment. It demonstrates the concept by using a modern house as a use case. The house is equipped with an array of sensors that collect timeseries data regarding the internal state of the house. Together with physics-based and data-driven models, these data are used to develop digital twins at different capability levels demonstrated in virtual reality. The work, in addition to presenting a blueprint for developing digital twins, also provided future research directions to enhance the technology.

通过机器学习在所有设计和工程领域的机器学习增益创建的数据驱动模型。他们有很高的潜力，以协助决策者创造具有更好的性能和可持续性的新人工制品。然而，有限的泛化和这些模型的黑匣子性质诱导有限的解释性和可重用性。这些缺点在工程设计中提供了延迟采用的显着障碍。为了克服这种情况，我们提出了一种基于组件的方法来通过机器学习（ml）来创建部分组件模型。该基于组件的方法对齐深入学习到系统工程（SE）。借助于节能建筑设计的示例，我们首先通过准确地预测与训练数据不同的随机结构的设计性能来证明基于组件的方法的概括。其次，我们通过从工程设计的角度来看，从低深度决策树派生的本地采样，敏感性信息和规则来说明解释性，灵敏度信息和规则。解释性的关键是，组件之间的接口处的激活是可解释的工程量。以这种方式，分层组件系统形成深度神经网络（DNN），该网络（DNN）直接集成了工程解释性的信息。组合组件中的大量可能配置允许使用可理解的数据驱动模型进行新颖的未经设计案例。通过类似的概率分布的参数范围的匹配会产生可重复使用的，普遍性和可信赖的模型。该方法适应了系统工程和域知识的工程方法模型结构。

HyperParameter Optimization（HPO）是一种确保机器学习（ML）算法最佳性能的必要步骤。已经开发了几种方法来执行HPO;其中大部分都集中在优化一个性能措施（通常是基于错误的措施），并且在这种单一目标HPO问题上的文献是巨大的。然而，最近似乎似乎侧重于同时优化多个冲突目标的算法。本文提出了对2014年至2020年的文献的系统调查，在多目标HPO算法上发布，区分了基于成逐的算法，Metamodel的算法以及使用两者混合的方法。我们还讨论了用于比较多目标HPO程序和今后的研究方向的质量指标。

血浆定义为物质的第四个状态，在高电场下可以在大气压下产生非热血浆。现在众所周知，血浆激活液体（PAL）的强和广谱抗菌作用。机器学习（ML）在医疗领域的可靠适用性也鼓励其在等离子体医学领域的应用。因此，在PALS上的ML应用可以提出一种新的观点，以更好地了解各种参数对其抗菌作用的影响。在本文中，通过使用先前获得的数据来定性预测PAL的体外抗菌活性，从而介绍了比较监督的ML模型。进行了文献搜索，并从33个相关文章中收集了数据。在所需的预处理步骤之后，将两种监督的ML方法（即分类和回归）应用于数据以获得微生物灭活（MI）预测。对于分类，MI分为四类，对于回归，MI被用作连续变量。为分类和回归模型进行了两种不同的可靠交叉验证策略，以评估所提出的方法。重复分层的K折交叉验证和K折交叉验证。我们还研究了不同特征对模型的影响。结果表明，高参数优化的随机森林分类器（ORFC）和随机森林回归者（ORFR）分别比其他模型进行了分类和回归的模型更好。最后，获得ORFC的最佳测试精度为82.68％，ORFR的R2为0.75。 ML技术可能有助于更好地理解在所需的抗菌作用中具有主要作用的血浆参数。此外，此类发现可能有助于将来的血浆剂量定义。

天然气管道中的泄漏检测是石油和天然气行业的一个重要且持续的问题。这尤其重要，因为管道是运输天然气的最常见方法。这项研究旨在研究数据驱动的智能模型使用基本操作参数检测天然气管道的小泄漏的能力，然后使用现有的性能指标比较智能模型。该项目应用观察者设计技术，使用回归分类层次模型来检测天然气管道中的泄漏，其中智能模型充当回归器，并且修改后的逻辑回归模型充当分类器。该项目使用四个星期的管道数据流研究了五个智能模型（梯度提升，决策树，随机森林，支持向量机和人工神经网络）。结果表明，虽然支持向量机和人工神经网络比其他网络更好，但由于其内部复杂性和所使用的数据量，它们并未提供最佳的泄漏检测结果。随机森林和决策树模型是最敏感的，因为它们可以在大约2小时内检测到标称流量的0.1％的泄漏。所有智能模型在测试阶段中具有高可靠性，错误警报率为零。将所有智能模型泄漏检测的平均时间与文献中的实时短暂模型进行了比较。结果表明，智能模型在泄漏检测问题中的表现相对较好。该结果表明，可以与实时瞬态模型一起使用智能模型，以显着改善泄漏检测结果。

电力是一种波动的电源，需要短期和长期的精力计划和资源管理。更具体地说，在短期，准确的即时能源消耗中，预测极大地提高了建筑物的效率，为采用可再生能源提供了新的途径。在这方面，数据驱动的方法，即基于机器学习的方法，开始优先于更传统的方法，因为它们不仅提供了更简化的部署方式，而且还提供了最新的结果。从这个意义上讲，这项工作应用和比较了几种深度学习算法，LSTM，CNN，CNN-LSTM和TCN的性能，在制造业内的一个真实测试中。实验结果表明，TCN是预测短期即时能源消耗的最可靠方法。

As of 2022, greenhouse gases (GHG) emissions reporting and auditing are not yet compulsory for all companies and methodologies of measurement and estimation are not unified. We propose a machine learning-based model to estimate scope 1 and scope 2 GHG emissions of companies not reporting them yet. Our model, specifically designed to be transparent and completely adapted to this use case, is able to estimate emissions for a large universe of companies. It shows good out-of-sample global performances as well as good out-of-sample granular performances when evaluating it by sectors, by countries or by revenues buckets. We also compare our results to those of other providers and find our estimates to be more accurate. Thanks to the proposed explainability tools using Shapley values, our model is fully interpretable, the user being able to understand which factors split explain the GHG emissions for each particular company.

近年来，随着传感器和智能设备的广泛传播，物联网（IoT）系统的数据生成速度已大大增加。在物联网系统中，必须经常处理，转换和分析大量数据，以实现各种物联网服务和功能。机器学习（ML）方法已显示出其物联网数据分析的能力。但是，将ML模型应用于物联网数据分析任务仍然面临许多困难和挑战，特别是有效的模型选择，设计/调整和更新，这给经验丰富的数据科学家带来了巨大的需求。此外，物联网数据的动态性质可能引入概念漂移问题，从而导致模型性能降解。为了减少人类的努力，自动化机器学习（AUTOML）已成为一个流行的领域，旨在自动选择，构建，调整和更新机器学习模型，以在指定任务上实现最佳性能。在本文中，我们对Automl区域中模型选择，调整和更新过程中的现有方法进行了审查，以识别和总结将ML算法应用于IoT数据分析的每个步骤的最佳解决方案。为了证明我们的发现并帮助工业用户和研究人员更好地实施汽车方法，在这项工作中提出了将汽车应用于IoT异常检测问题的案例研究。最后，我们讨论并分类了该领域的挑战和研究方向。

Landslides在人为全球变暖时代的人类生活和财产的常规发生和令人震惊的威胁。利用数据驱动方法早日预测利用数据驱动方法是时间的要求。在这项研究中，我们探讨了最能描述Landslide易感性与最先进的机器学习方法的雄辩功能。在我们的研究中，我们采用了最先进的机器学习算法，包括XGBoost，LR，KNN，SVM，Adaboost用于滑坡敏感性预测。要查找每个单独分类器的最佳超级参数以优化性能，我们已纳入网格搜索方法，交叉验证10倍。在这种情况下，XGBoost的优化版本优先于所有其他分类器，交叉验证加权F1得分为94.62％。其次是通过合并Treeshap并识别斜坡，高度，TWI等雄辩的特征来探索XGBoost分类器，这些特征在于，XGBoost分类器的性能大多是Landuse，NDVI，SPI等功能，这对模型性能较小。 。根据Treeshap的特征说明，我们选择了15个最重要的滑坡因果因素。显然，XGBoost的优化版本随着特征减少40％，在具有十字架的流行评估度量方面表现优于所有其他分类器。 - 在培训和AUC分数的加权F1得分为95.01％，AUC得分为97％。

A well-performing prediction model is vital for a recommendation system suggesting actions for energy-efficient consumer behavior. However, reliable and accurate predictions depend on informative features and a suitable model design to perform well and robustly across different households and appliances. Moreover, customers' unjustifiably high expectations of accurate predictions may discourage them from using the system in the long term. In this paper, we design a three-step forecasting framework to assess predictability, engineering features, and deep learning architectures to forecast 24 hourly load values. First, our predictability analysis provides a tool for expectation management to cushion customers' anticipations. Second, we design several new weather-, time- and appliance-related parameters for the modeling procedure and test their contribution to the model's prediction performance. Third, we examine six deep learning techniques and compare them to tree- and support vector regression benchmarks. We develop a robust and accurate model for the appliance-level load prediction based on four datasets from four different regions (US, UK, Austria, and Canada) with an equal set of appliances. The empirical results show that cyclical encoding of time features and weather indicators alongside a long-short term memory (LSTM) model offer the optimal performance.

近年来，生成设计技术已在许多应用领域，尤其是在工程领域中牢固地建立。这些方法证明了由于前景有希望的增长。但是，现有方法受到考虑的问题的特异性受到限制。此外，它们不提供所需的灵活性。在本文中，我们为任意生成设计问题制定了一般方法，并提出了名为Gefest（编码结构的生成进化）的新颖框架。开发的方法基于三个一般原则：采样，估计和优化。这样可以确保方法调整特定生成设计问题的方法的自由度，因此可以构建最合适的方法。进行了一系列实验研究，以确认Gefest框架的有效性。它涉及合成和现实情况（沿海工程，微流体，热力学和油田计划）。 Gefest的柔性结构使得获得超过基线溶液的结果。