Machine learning aplicado à predição da arquitetura radicular de cultivares de soja sob duas condições de disponibilidade hídrica

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0359.2022v43n3p1017

Palavras-chave:

Deficit hídrico, Glycine max L., Morfologia de raiz, Multitask learning.

Resumo

O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de quatro modelos de machine learning, bem como multitask learning, para predizer variáveis radiculares de soja a partir de variáveis simples, em duas condições de disponibilidade hídrica. Para isso,100 cultivares de soja foram conduzidas em casa de vegetação sob uma condição controle e uma condição estresse. Foram avaliadas as variáveis da parte aérea e da raiz. Os modelos machine learning usados para predizer variáveis complexas do sistema radicular foram rede neural artificial (RNA), random forest (RF), extreme gradient boosting (EGBoost) e support vector machine (SVM). O modelo linear foi usado para fins de comparação. O multitask learning foi empregado para RNA e RF. Além disso, a importância das variáveis foi definida usando algoritmos RF e XGBoost. Todos os modelos de machine learning apresentaram melhor desempenho do que o modelo linear. Em geral, SVM apresentou o maior potencial de predição da maioria das variáveis raiz, com melhores valores de RMSE, MAE e R2. O peso seco da parte aérea e o volume da raiz exibiram as maiores importâncias nas predições. Os modelos desenvolvidos por meio do multitask learning apresentaram desempenhos semelhantes aos desenvolvidos convencionalmente. Por fim, conclui-se que os modelos de machine learning avaliados podem ser usados para predizer variáveis radiculares de soja a partir de variáveis facilmente mensuráveis, como massa seca da parte aérea e volume radicular.

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Biografia do Autor

Anunciene Barbosa Duarte, Universidade Federal de Viçosa

Doutoranda em Fitotecnia, Departamento de Agronomia, Universidade Federal de Viçosa, UFV, Viçosa, MG, Brasil.

Dalton de Oliveira Ferreira, Universidade Federal de Viçosa

Doutoranda em Genética e Melhoramento Departamento de Biologia, UFV, Viçosa, MG, Brasil.

Lucas Borges Ferreria, Universidade Federal de Viçosa

Doutorando em Engenharia Agronômica, Departamento de Engenharia Agronômica, UFV, Viçosa, MG, Brasil.

Felipe Lopes da Silva, Universidade Federal de Viçosa

Prof. Dr., Departamento de Agronomia, UFV, Viçosa, MG, Brasil.

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Publicado

2022-02-28

Como Citar

Duarte, A. B., Ferreira, D. de O., Ferreria, L. B., & Silva, F. L. da. (2022). Machine learning aplicado à predição da arquitetura radicular de cultivares de soja sob duas condições de disponibilidade hídrica. Semina: Ciências Agrárias, 43(3), 1017–1036. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2022v43n3p1017

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