The availability of Martian atmospheric data provided by several Martian missions broadened the opportunity to investigate and study the conditions of the Martian ionosphere. As such, ionospheric models play a crucial part in improving our understanding of ionospheric behavior in response to different spatial, temporal, and space weather conditions. This work represents an initial attempt to construct an electron density prediction model of the Martian ionosphere using machine learning. The model targets the ionosphere at solar zenith ranging from 70 to 90 degrees, and as such only utilizes observations from the Mars Global Surveyor mission. The performance of different machine learning methods was compared in terms of root mean square error, coefficient of determination, and mean absolute error. The bagged regression trees method performed best out of all the evaluated methods. Furthermore, the optimized bagged regression trees model outperformed other Martian ionosphere models from the literature (MIRI and NeMars) in finding the peak electron density value, and the peak density height in terms of root-mean-square error and mean absolute error.

电离层中存在的电子密度不规则性会引起全球导航卫星系统（GNSS）信号的显着波动。信号功率的波动称为振幅闪烁，可以通过S4指数进行监测。当实时数据不可用时，基于历史S4索引数据的幅度闪烁的严重程度是有益的。在这项工作中，我们研究了使用单个GPS闪烁监测接收器中使用历史数据来训练机器学习（ML）模型的可能性参数。评估了六种不同的ML型号，其中包装的树模型是其中最准确的，使用平衡数据集获得了预测准确性$ 81 \％$，使用不平衡数据集获得了$ 97 \％$ $。

多种统计和机器学习方法用于使用机器学习方法在特定道路上建模崩溃频率，通常具有更高的预测准确性。最近，包括堆叠在内的异质集合方法（HEM）已成为更准确和强大的智能技术，并且通常通过提供更可靠和准确的预测来解决模式识别问题。在这项研究中，我们将堆叠的关键下摆方法之一应用于城市和郊区动脉的五个车道段（5T）上的崩溃频率。将堆叠的预测性能与参数统计模型（泊松和负二项式）和三种最先进的机器学习技术（决策树，随机森林和梯度增强）进行了比较，每种技术都被称为基础学习者。通过采用最佳的体重方案通过堆叠结合单个基础学习者，由于规格和预测准确性的差异，各个基础学习者中有偏见的预测问题可以避免。从2013年到2017年收集并集成了包括崩溃，流量和道路清单在内的数据。数据分为培训，验证和测试数据集。统计模型的估计结果表明，除其他因素外，崩溃随着不同类型的车道的密度（每英里数）的增加而增加。各种模型的样本外预测的比较证实了堆叠优于所考虑的替代方法的优越性。从实际的角度来看，堆叠可以提高预测准确性（与仅使用具有特定规范的基本学习者相比）。当系统地应用时，堆叠可以帮助确定更合适的对策。

旅行时间是交通的重要措施。准确的旅行时间预测也是操作和先进信息系统的基础。短期旅行时间预测等各种解决方案，例如利用实时GPS数据和优化方法来跟踪车辆的路径的解决方案。然而，可靠的长期预测仍然具有挑战性。我们在本文中展示了旅行时间的适用性和有用性即邮政服务的交货时间预测。我们调查了几种方法，如线性回归模型和基于树的集合，如随机森林，堆垛和升压，允许通过进行广泛的实验并考虑许多可用性方案来预测交货时间。结果表明，旅行时间预测可以帮助减轻邮政服务的高延误。我们表明，一些升压算法，例如轻梯度提升和CATBoost，在准确性和运行时效率方面具有比其他基线，如线性回归模型，装袋回归和随机林等其他基线具有更高的性能。

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。

电池性能数据集通常是非正常和多色性的。推断出用于模型预测的这些数据集需要注意这些特性。本研究探讨了数据正常性对建筑机械学习模型的影响。在这项工作中，基于树的回归模型和多元线性回归模型每个都是由具有多卷曲性的高度偏斜的非正常数据集构建。有几种技术是必要的，例如数据转换，以实现具有此数据集的良好多个线性回归模型;讨论了最有用的技术。利用这些技术，最佳的多元线性回归模型达到了R ^ 2 = 81.23％，并且没有对本研究中使用的数据集没有多种性效应。基于树的模型在此数据集上执行更好，因为它们是非参数，能够在变量之间处理复杂关系而不受彩细量的影响。我们在使用随机森林时，我们展示了袋装，减少了过度装备。我们最佳的基于树的模型实现了R ^ 2 = 97.73％的准确性。本研究解释了为什么基于树的回归应该作为非正常分布式多元图数据的机器学习模型。

拖延是任务的非理性延迟，是在线学习中的普遍情况。潜在的负面后果包括更高的辍学风险，增加压力和情绪减少。由于学习管理系统和学习分析的增加，可以检测到这种行为的指标，从而预测未来的拖延和其他扩张行为。但是，关注此类预测的研究很少。此外，几乎不存在涉及不同类型的预测指标和预测性能之间的比较的研究。在这项研究中，我们旨在通过分析多个机器学习算法的性能来填补这些研究空白，以预测具有两类预测指标的高等教育环境中在线作业的延迟或及时提交：基于主观的，基于问卷的变量和目标，客观，客观，客观，目标，客观，客观，客观，客观，从学习管理系统中提取的基于日志数据的指标。结果表明，具有客观预测变量的模型始终优于主观预测指标的模型，并且两种变量类型的组合表现稍好一些。对于这三个选项中的每一个，一种不同的方法盛行（主观，贝叶斯多层次模型的梯度增强机器，共同预测指标的随机森林）。我们得出的结论是，在学习管理系统中实施此类模型之前，应仔细注意预测变量和算法。

提出了一种使用天气数据实时太阳生成预测的新方法，同时提出了既有空间结构依赖性的依赖。随着时间的推移，观察到的网络被预测到较低维度的表示，在该表示的情况下，在推理阶段使用天气预报时，使用各种天气测量来训练结构化回归模型。从国家太阳辐射数据库获得的德克萨斯州圣安东尼奥地区的288个地点进行了实验。该模型预测具有良好精度的太阳辐照度（夏季R2 0.91，冬季为0.85，全球模型为0.89）。随机森林回归者获得了最佳准确性。进行了多个实验来表征缺失数据的影响和不同的时间范围的影响，这些范围提供了证据表明，新算法不仅在随机的情况下，而且在机制是空间和时间上都丢失的数据是可靠的。

以知情方式监测和管理地球林是解决生物多样性损失和气候变化等挑战的重要要求。虽然森林评估的传统或空中运动提供了在区域一级分析的准确数据，但将其扩展到整个国家，以外的高度分辨率几乎不可能。在这项工作中，我们提出了一种贝叶斯深度学习方法，以10米的分辨率为全国范围的森林结构变量，使用自由可用的卫星图像作为输入。我们的方法将Sentinel-2光学图像和Sentinel-1合成孔径雷达图像共同变换为五种不同的森林结构变量的地图：95th高度百分位，平均高度，密度，基尼系数和分数盖。我们从挪威的41个机载激光扫描任务中培训和测试我们的模型，并证明它能够概括取消测试区域，从而达到11％和15％之间的归一化平均值误差，具体取决于变量。我们的工作也是第一个提出贝叶斯深度学习方法的工作，以预测具有良好校准的不确定性估计的森林结构变量。这些提高了模型的可信度及其适用于需要可靠的信心估计的下游任务，例如知情决策。我们提出了一组广泛的实验，以验证预测地图的准确性以及预测的不确定性的质量。为了展示可扩展性，我们为五个森林结构变量提供挪威地图。

孔隙度已被识别为混凝土耐久性特性的关键指标暴露于侵略性环境。本文采用集体学习来预测含有补充水泥材料的高性能混凝土的孔隙率。本研究中使用的混凝土样品的特征在于八种组合物特征，包括W / B比，粘合剂含量，粉煤灰，GGB，过度塑化剂，粗/细骨料比，固化条件和固化天。组装数据库由240个数据记录组成，具有74个独特的混凝土混合设计。所提出的机器学习算法在从数据集中随机选择的180个观察（75％）培训，然后在剩余的60个观察中进行测试（25％）。数值实验表明，回归树集合可以精确地预测其混合组合物的混凝土的孔隙率。梯度提升树木通常在预测准确性方面优于随机森林。对于随机森林，发现基于袋出错的误差的超参数调整策略比K倍交叉验证更有效。

太阳耀斑，尤其是M级和X级耀斑，通常与冠状质量弹出（CMES）有关。它们是太空天气影响的最重要来源，可能会严重影响近地环境。因此，必须预测耀斑（尤其是X级），以减轻其破坏性和危险后果。在这里，我们介绍了几种统计和机器学习方法，以预测AR的耀斑指数（FI），这些方法通过考虑到一定时间间隔内的不同类耀斑的数量来量化AR的耀斑生产力。具体而言，我们的样本包括2010年5月至2017年12月在太阳能磁盘上出现的563个AR。25个磁性参数，由空中震动和磁性成像器（HMI）的太空天气HMI活性区域（Sharp）提供的太阳能动力学观测值（HMI）。 （SDO），表征了代理中存储在ARS中的冠状磁能，并用作预测因子。我们研究了这些尖锐的参数与ARS的FI与机器学习算法（样条回归）和重采样方法（合成少数群体过度采样技术，用于使用高斯噪声回归的合成少数群体过度采样技术，smogn简短）。基于既定关系，我们能够在接下来的1天内预测给定AR的FIS值。与其他4种流行的机器学习算法相比，我们的方法提高了FI预测的准确性，尤其是对于大型FI。此外，我们根据Borda Count方法从由9种不同的机器学习方法渲染的等级计算出尖锐参数的重要性。

最近，已经努力将信号阶段和时机（SPAT）消息标准化。这些消息包含所有信号交叉方法的信号相时机。因此，这些信息可用于有效的运动计划，从而导致更多均匀的交通流量和均匀的速度轮廓。尽管努力为半活化的信号控制系统提供了可靠的预测，但预测完全驱动控制的信号相时仍具有挑战性。本文提出了使用聚合的流量信号和循环检测器数据的时间序列预测框架。我们利用最先进的机器学习模型来预测未来信号阶段的持续时间。线性回归（LR），随机森林（RF）和长期内存（LSTM）神经网络的性能是针对天真基线模型进行评估的。结果基于瑞士苏黎世的全面信号控制系统的经验数据集表明，机器学习模型的表现优于常规预测方法。此外，基于树木的决策模型（例如RF）的表现最佳，其准确性满足实用应用要求。

美国宇航局的全球生态系统动力学调查（GEDI）是一个关键的气候使命，其目标是推进我们对森林在全球碳循环中的作用的理解。虽然GEDI是第一个基于空间的激光器，明确优化，以测量地上生物质的垂直森林结构预测，这对广泛的观测和环境条件的大量波形数据的准确解释是具有挑战性的。在这里，我们提出了一种新颖的监督机器学习方法来解释GEDI波形和全球标注冠层顶部高度。我们提出了一种基于深度卷积神经网络（CNN）集合的概率深度学习方法，以避免未知效果的显式建模，例如大气噪声。该模型学会提取概括地理区域的强大特征，此外，产生可靠的预测性不确定性估计。最终，我们模型产生的全球顶棚顶部高度估计估计的预期RMSE为2.7米，低偏差。

Flooding is one of the most disastrous natural hazards, responsible for substantial economic losses. A predictive model for flood-induced financial damages is useful for many applications such as climate change adaptation planning and insurance underwriting. This research assesses the predictive capability of regressors constructed on the National Flood Insurance Program (NFIP) dataset using neural networks (Conditional Generative Adversarial Networks), decision trees (Extreme Gradient Boosting), and kernel-based regressors (Gaussian Process). The assessment highlights the most informative predictors for regression. The distribution for claims amount inference is modeled with a Burr distribution permitting the introduction of a bias correction scheme and increasing the regressor's predictive capability. Aiming to study the interaction with physical variables, we incorporate Daymet rainfall estimation to NFIP as an additional predictor. A study on the coastal counties in the eight US South-West states resulted in an $R^2=0.807$. Further analysis of 11 counties with a significant number of claims in the NFIP dataset reveals that Extreme Gradient Boosting provides the best results, that bias correction significantly improves the similarity with the reference distribution, and that the rainfall predictor strengthens the regressor performance.

估计大规模森林AGB和精细的空间决议对于温室气体会计，监测和验证工作以减轻气候变化的范围变得越来越重要。机载LiDAR对于在包括AGB在内的森林结构的属性建模非常有价值，但大多数LiDAR收集都发生在涵盖不规则，不连续的足迹的本地或区域尺度上，导致不同景观细分市场在各个时间点进行拼布。在这里，作为纽约州（美国）全州森林碳评估的一部分，我们解决了利用激光雷达拼布在景观尺度上的雷达拼凑而成的障碍，包括选择培训数据，对预测的区域或覆盖范围的特定模式的调查错误，并绘制与多个量表的现场清单一致。三种机器学习算法和一个集合模型经过FIA场测量，空气传播的激光雷达和地形，气候和心形地理训练。使用一组严格的地块选择标准，选择了801个FIA图，并从17个叶子覆盖范围（2014-2019）的拼布中绘制的共同定位的点云（2014-2019）。我们的合奏模型用于在预测定义的适用性区域（占激光雷达覆盖率的98％）内生成30 m AGB的预测表面，并将所得的AGB图与FIA绘图级别和面积估计值进行比较。我们的模型总体准确（％RMSE 22-45％; MAE 11.6-29.4 mg ha $^{ - 1} $; me 2.4-6.3 mg ha $^{ - 1} $），解释了73-80％的领域 - 观察到的变化，并得出与FIA基于设计的估计值一致的估计值（FIA 95％CI中的估计值的89％）。我们分享实用的解决方案，以使用LIDAR的时空拼布面临的挑战来满足不断增长的AGB映射需求，以支持森林碳会计和生态系统中的应用。

PV power forecasting models are predominantly based on machine learning algorithms which do not provide any insight into or explanation about their predictions (black boxes). Therefore, their direct implementation in environments where transparency is required, and the trust associated with their predictions may be questioned. To this end, we propose a two stage probabilistic forecasting framework able to generate highly accurate, reliable, and sharp forecasts yet offering full transparency on both the point forecasts and the prediction intervals (PIs). In the first stage, we exploit natural gradient boosting (NGBoost) for yielding probabilistic forecasts, while in the second stage, we calculate the Shapley additive explanation (SHAP) values in order to fully comprehend why a prediction was made. To highlight the performance and the applicability of the proposed framework, real data from two PV parks located in Southern Germany are employed. Comparative results with two state-of-the-art algorithms, namely Gaussian process and lower upper bound estimation, manifest a significant increase in the point forecast accuracy and in the overall probabilistic performance. Most importantly, a detailed analysis of the model's complex nonlinear relationships and interaction effects between the various features is presented. This allows interpreting the model, identifying some learned physical properties, explaining individual predictions, reducing the computational requirements for the training without jeopardizing the model accuracy, detecting possible bugs, and gaining trust in the model. Finally, we conclude that the model was able to develop complex nonlinear relationships which follow known physical properties as well as human logic and intuition.

通过有效的监控和调整电池操作条件，促进了锂离子电池的寿命和安全性。因此，为电池管理系统上的健康状况（SOH）监测提供快速准确的算法至关重要。由于对电池劣化的复杂性和多种因素的复杂性和多种因素的复杂性，特别是因为不同的劣化过程发生在各种时间尺度，并且它们的相互作用发挥着重要作用。数据驱动方法通过用统计或机器学习模型近似复杂进程来绕过这个问题。本文提出了一种数据驱动方法，在电池劣化的背景下，尽管其简单性和易于计算：多变量分数多项式（MFP）回归。模型从一个耗尽的细胞的历史数据训练，并用于预测其他细胞的SOH。数据的特征在于模拟动态操作条件的载荷变化。考虑了两个假设情景：假设最近的容量测量是已知的，则另一个仅基于标称容量。结果表明，在考虑到电池寿命的电池结束时，通过其历史数据的历史数据受到它们的历史数据的影响，电池的降解行为受到其历史数据的影响。此外，我们提供了一种多因素视角，分析了每个不同因素的影响程度。最后，我们与长期内记忆神经网络和其他来自相同数据集的文献的其他作品进行比较。我们得出结论，MFP回归与当代作品有效和竞争，提供了几种额外的优点。在可解释性，恒定性和可实现性方面。

合奏的基本分支混合合奏在许多机器学习问题，尤其是回归中蓬勃发展。几项研究证实了多样性的重要性。但是，以前的合奏仅考虑在子模型训练阶段的多样性，与单个模型相比，改进有限。相反，本研究从异质模型池中选择和权重子模型。它使用内点过滤线性搜索算法解决了优化问题。这种优化问题创新地将负相关学习作为惩罚项，可以选择多种模型子集。实验结果显示了一些有意义的观点。模型池构造需要不同类别的模型，每个类别都作为子模型为所有可能的参数集。选择每个类的最佳子模型以构建基于NCL的合奏，该集合比子模型的平均值要好得多。此外，与经典常数和非恒定加权方法相比，基于NCL的合奏在几种预测指标中具有重要优势。实际上，由于模型不确定性，很难在事先结论数据集的最佳子模型。但是，我们的方法将获得可比较的精度作为RMSE度量的潜在最佳子模型。总之，这项研究的价值在于它的易用性和有效性，使混合团合奏可以接受多样性和准确性。

梯度增强的树木是竞争获奖，通用，非参数回归器，它们利用顺序模型拟合和梯度下降以最大程度地减少特定的损失函数。最受欢迎的实现是针对单变量回归和分类任务量身定制的，排除了捕获多变量目标互相关并将结构性惩罚应用于预测的可能性。在本文中，我们提出了一种用于拟合多元增强树的计算有效算法。我们表明，当预测相关时，多元树可以胜过单变量。此外，该算法允许任意规范预测，以便可以实施平滑度，一致性和功能关系之类的属性。我们提出了与预测和控制有关的应用程序和数值结果。

我们引入了一种新颖的方式，将增强功能与高斯工艺和混合效应模型相结合。首先，在高斯过程中先前的平均函数的零或线性假设可以放松，并以灵活的非参数方式分组随机效应模型，其次，第二个在大多数增强算法中做出的独立性假设。前者有利于预测准确性和避免模型错误。后者对于有效学习固定效应预测函数和获得概率预测很重要。我们提出的算法也是用于处理培养树木中高心电图分类变量的新颖解决方案。此外，我们提出了一个扩展名，该扩展是使用维奇亚近似为高斯工艺模型缩放到大数据的，该模型依靠新的结果进行协方差参数推断。与几个模拟和现实世界数据集的现有方法相比，我们获得了提高的预测准确性。