The Application of Neural Networks in the Earth System Sciences: Neural Networks Emulations for Complex Multidimensional Mappings

این کتاب مجموعه ای از کاربردهای علم سیستم زمین (ESS) از تکنیک شبکه عصبی (NN) را گرد هم می آورد. این پیشروی مسائل جوی و اقیانوسی را بررسی می‌کند که از دیدگاه ریاضی، می‌تواند به صورت نگاشت پیچیده، چند بعدی و غیرخطی فرموله شود. نشان داده شده است که این مشکلات را می توان با استفاده از نوع خاصی از NN - پرسپترون چند لایه (MLP) حل کرد. این نوع از برنامه های کاربردی NN اکثر برنامه های NN توسعه یافته در ESSها مانند هواشناسی، اقیانوس شناسی، سنجش از دور ماهواره ای جوی و اقیانوسی، پیش بینی عددی آب و هوا و مطالعات آب و هوا را پوشش می دهد. خواص اصلی نگاشتها و NN های MLP فرموله شده و مورد بحث قرار می گیرد. همچنین، این کتاب پیشینه اولیه را برای هر برنامه معرفی شده ارائه می دهد و مجموعه گسترده ای از مراجع را ارائه می دهد.

«این یک کتاب عالی برای یادگیری نحوه استفاده از روش های شبکه عصبی مصنوعی در علوم سیستم زمین است. نویسنده، دکتر ولادیمیر کراسنوپلسکی، استاد شناخته شده جهانی در این زمینه است. او با دانش و تجربه گسترده خود، با دقت خواننده را از طریق طیف گسترده ای از مشکلات موجود در علوم سیستم زمین که در آن روش های شبکه عصبی را می توان به طور ثمربخش به کار برد، راهنمایی می کند. (...) طیف وسیع موضوعات تحت پوشش این کتاب تضمین می کند که محققان/دانشجویان فارغ التحصیل از بسیاری از رشته ها (...) آن را راهنمای ارزشمندی برای روش های شبکه عصبی خواهند یافت.» (پروفسور ویلیام دبلیو. هسیه، دانشگاه بریتیش کلمبیا، ونکوور، کانادا)

«ولادیمیر کراسنوپلسکی «پدر بنیانگذار» به کارگیری روش‌های هوش محاسباتی در علوم محیطی بوده است. (...) دکتر کراسنوپلسکی نمایشی استادانه از یک رشته جوان و در عین حال در حال رشد ایجاد کرده است که نویدبخش درک عمیق‌تر بهترین شیوه‌های مدل‌سازی در علم محیط‌زیست است.» (دکتر سو الن هاوپت، مرکز ملی تحقیقات جوی، بولدر، ایالات متحده آمریکا)

«ولادیمیر کراسنوپلسکی کتاب مهم و شگفت انگیزی در مورد کاربردهای شبکه های عصبی برای جایگزینی الگوریتم های محاسباتی پیچیده و گران قیمت نوشته است. مدل های علم سیستم زمین او واجد شرایط منحصر به فردی برای نوشتن این کتاب است، زیرا در بسیاری از این کاربردها یک پیشگام واقعی بوده است. (...) بسیاری از نمونه‌های دیگر از شبیه‌سازی‌های خلاقانه نه تنها خوانندگان علاقه‌مند به علوم زمین، بلکه هر متخصص مدل‌سازی دیگر (...) را برای رسیدگی به مسائل پیچیده نظری و عملی که ممکن است (یا خواهد شد!) در سیستم پیچیده.\" ” (پروفسور یوجنیا کالنای، دانشگاه مریلند، ایالات متحده آمریکا)

</ p>

This book brings together a representative set of Earth System Science (ESS) applications of the neural network (NN) technique. It examines a progression of atmospheric and oceanic problems, which, from the mathematical point of view, can be formulated as complex, multidimensional, and nonlinear mappings. It is shown that these problems can be solved utilizing a particular type of NN – the multilayer perceptron (MLP). This type of NN applications covers the majority of NN applications developed in ESSs such as meteorology, oceanography, atmospheric and oceanic satellite remote sensing, numerical weather prediction, and climate studies. The major properties of the mappings and MLP NNs are formulated and discussed. Also, the book presents basic background for each introduced application and provides an extensive set of references.

“This is an excellent book to learn how to apply artificial neural network methods to earth system sciences. The author, Dr. Vladimir Krasnopolsky, is a universally recognized master in this field. With his vast knowledge and experience, he carefully guides the reader through a broad variety of problems found in the earth system sciences where neural network methods can be applied fruitfully. (...) The broad range of topics covered in this book ensures that researchers/graduate students from many fields (...) will find it an invaluable guide to neural network methods.” (Prof. William W. Hsieh, University of British Columbia, Vancouver, Canada)

“Vladimir Krasnopolsky has been the “founding father” of applying computation intelligence methods to environmental science; (...) Dr. Krasnopolsky has created a masterful exposition of a young, yet maturing field that promises to advance a deeper understanding of best modeling practices in environmental science.” (Dr. Sue Ellen Haupt, National Center for Atmospheric Research, Boulder, USA)

“Vladimir Krasnopolsky has written an important and wonderful book on applications of neural networks to replace complex and expensive computational algorithms within Earth System Science models. He is uniquely qualified to write this book, since he has been a true pioneer with regard to many of these applications. (...) Many other examples of creative emulations will inspire not just readers interested in the Earth Sciences, but any other modeling practitioner (...) to address both theoretical and practical complex problems that may (or will!) arise in a complex system." ” (Prof. Eugenia Kalnay, University of Maryland, USA)