Skip to main content
SUPERVISOR
Nader Fathianpour,Alberto Suarez
نادر فتحيان پور (استاد راهنما) آلبرتو سووارز (استاد مشاور)
 
STUDENT
Bahram Jafrasteh
بهرام جفرسته

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391
reserve estimation. Different factors including physical and structural characteristics of the deposit control the distribution of ore grade value. Metallic deposits and related systems have variable features. Various models has been proposed to describe their structural and spatial patterns. Generally, the data used in grade estimation are complicated, non-linear and of high variance and skewness. Traditional methods including geometrical and geostatistical ones often are not able to accurately handle the relationship among data. On the other hand, these methods need an expert with a lot of knowledge and also some assumption about the data which are not practically affordable. To improve the accuracy of grade estimation and also explore variability pattern hidden in data, complicated machine learning algorithms are used as an alternative estimation methods. In this study by comparing three selective machine learning methods the problem of improving ore grade estimation in the metallic ore deposits is considered and then a proper method to locate additional drillholes is proposed. The used machine learning methods are feed-forward neural networks, random forests and Guassian processes. After exploratory analysis of the data, multi set of training and test partitions based on drillholes are generated to appropriately compare the used estimation methods. The idea is a good estimator have a better estimation on drillholes that are far away from the training data. To overcome some difficulties of back propagation method, such as local search, a simultaneous perturbation artificial bee colony algorithm (SPABC) is introduced, for training the neural networks. SPABC, a variant of artificial bee colony algorithm (ABC), benefits from the local search of simultaneous perturbation stochastic approximation (A) algorithm and some new equations to improve the global and local search ability of original ABC algorithm. The performance of the proposed algorithm in training neural networks are compared with some other conventional optimization methods. A skewed activation function by introducing a new adjustment parameter is proposed to increase the flexibility and improve the accuracy of the fitted model. A local linear neural network structure is used to improve the generalization ability of the model. The generalization performance of the proposed network is compared with conventional MLP neural networks and other competent networks including wavelet neural networks. The ten-fold cross-validation method is used instead of traditional methodologies to avoid overfitting, explore appropriate number of hidden nodes and improving the generalization ability. Random forest regression was performed after optimizing number of random trees and leaf nodes. Gaussian process (GP) regression is the third machine learning methods which has some similarity to kriging methods. The main difference is related to the kernel parameters which are learned from the training data. Our study shows that the separate standardization of each location inputs may introduce spurious distortion in the geometery of the deposit. Therefore, a standardization method proposed to simultaneously standardize three spatial dimensions. An anisotropic kernel is proposed into the structure of GP to consider the effect of anisotropy and improve the grade estimation. The results of machine learning methods are validated using ordinary kriging and indicator kriging methods as representatives of linear and non-linear geostatistical methods, respectively. The normalized mean squared error as one of the main criterion of the performance evaluation is employed to compare the generalization ability of the used methods. The available data from drill holes of Esfordi phosphate and Sarcheshmeh copper deposit while having different nature of deposition, geological and structural setting are used to validate the performance of the proposed methods. The obtained results for Esfordi deposit show the closeness between the accuracy of GP with the provided specification and the proposed neural networks structure. However, GP is the best method for the Sarcheshmeh copper deposit. Another observation using three spatial dimensions of the deposit with rock types show significant improvement in the ore grade estimation. The estimated results of GP regression as the best estimation method is used to locate additional drill holes in the domains of mineralization. A new objective function is defined to consider the effect of geological composition of the deposit, alongside the estimated grade value and the estimation variance.
خمين ذخيره ماده معدني يکي از مهم‌ترين مراحل در ارزيابي اقتصادي يک کانسار است. تخمين عيار ماده معدني به طور مستقيم روي نتايج تخمين ذخيره اثر مي‌گذارد. عوامل مختلفي از جمله مشخصه‌هاي فيزيکي و ساختاري کانسار توزيع عيار را کنترل مي‌کنند. خواص کانسارهاي فلزي و سيستمهاي وابسته به آن بسيار متغيرند و مدلهاي متنوعي براي توصيف الگوهاي فضايي ساختارهاي متنوع و پيچيده آن‌ها بررسي شده است. داده‌هاي مورد استفاده در تخمين عيار اکثرا داراي مدل پيچيده و غيرخطي، واريانس بالا و چولگي زياد مي‌باشند. روش‌هاي متداول هندسي و زمين آماري موجود در عمل قادر نيستند اين روابط را به خوبي شناسايي کنند. از طرفي ديگر اين روشها نياز به فرد متخصص و فرضياتي دارند که در عمل محقق نمي‌شود. به منظور بهبود عملکرد تخمين و دقت آن‌ها و همچنين يافتن الگوي تغييرپذيري مناسب حاکم بر داده‌ها لازم است که عملکرد روش‌هاي پيچيده‌تر آموزش ماشين که با يادگيري از داده‌هاي آموزشي پارامترهايشان تنظيم مي‌شود مورد ارزيابي قرار گيرد. در تحقيق حاضر با مقايسه سه روش انتخابي غيرپارامتري آموزش ماشين مسئله بهبود تخمين عيار در کانسارهاي فلزي بررسي شده و در پي آن روشي براي موقعيت يابي گمانه هاي اضافي پيشنهاد مي شود. روش هاي تخمين مورد استفاده با توجه به ماهيت بيان شده در مورد داده ها، شبکه هاي عصبي پيشرو، جنلگهاي تصادفي و فرايندهاي گوسي مي باشند. براي مقايسه موثر روشهاي تخمين، پس از انجام تحليلهاي اکتشافي روي داده ها چند مجموعه مختلف آموزشي و تست بر اساس جدايش گمانه ها توليد شدند. اين تقسيم بندي طوري است که روش بهتر روشي است که در نقاطي دورتر از داده هاي آموزشي تخمين بهتر داشته باشد. در اين تحقيق به منظور بهبود عملکرد آموزش، کاهش خطا و افزايش قابليت تعميم شبکه هاي عصبي از الگوريتم کلوني مصنوعي زنبور همراه با آشفتگي \\lr{SPABC} ، تابع فعالسازي گوسي داراي چولگي و ساختار خطي محلي استفاده شد. به منظور غلبه بر برخي از مشکلات روش پس انتشار خطا در آموزش شبکه هاي عصبي الگوريتم کلوني مصنوعي زنبور همراه با آشفتگي \\lr{SPABC} معرفي شد. اين الگوريتم از تغيير در ساختار الگوريتم کلوني مصنوعي زنبور حاصل مي شود. الگوريتم معرفي شده در ساختار خود از جستجوي محلي الگوريتم تقريب تصادفي با آشفتگي همزمان و معادلات جديد به منظور بهبود جستجوي کلي و محلي بهره مي برد. عملکرد الگوريتم معرفي شده با ديگر الگوريتم هاي متداول بهينه سازي تاييد مي شود. تابع فعالسازي شبکه عصبي با معرفي يک پارامتر اضافي تنظيم کننده به منظور افزايش انعطاف پذيري و بهبود برازش به تابعي داراي چولگي تغيير مي يابد. همچنين به منظور بهبود قابليت تعميم شبکه عصبي از ساختار خطي محلي در شبکه عصبي استفاده مي شود. قابليت تعميم شبکه با ساختارهاي تغيير يافته فوق با روش پرسپترون چندلايه و ديگر شبکه هاي رقيب از جمله شبکه موجک مقايسه مي شود. براي يافتن بهترين تعداد گره، جلوگيري از بيش برازش و استفاده حداکثري از داده ها، روش اعتبارسنجي متقابل ده تايي بکار گرفته شد. در تحقيق حاضر پس از تعيين تعداد بهينه درختهاي تصادفي و همچنين تعداد داده هاي رسيده به هر برگ روش رگرسيون جنگلهاي تصادفي به کار گرفته شد. روش رگرسيون غيرخطي فرايندهاي گوسي به عنوان سومين روش آموزش ماشين در تخمين با توجه به شباهت به روش زمين آماري کريجينگ مورد توجه قرار گرفت. تفاوت اصلي روش با کريجينگ در يادگيري پارامترهاي کرنل از داده هاي آموزشي است. مطالعات انجام شده نشان داد که استانداردسازي هر کدام از موقعيت هاي جغرافيايي به تنهايي ميتواند موجب تغيير در هندسه کانسار و در نتيجه کمتر شدن قابليت تعميم شود. بنابر اين روشي براي استانداردسازي همزمان سه بعد فضايي کانسار معرفي شد. همچنين به منظور در نظر گرفتن اثر ناهمسانگردي و بهبود قابليت تخمين با استفاده از روش فرايندهاي گوسي يک کرنل ناهمسانگرد در ساختار اين روش معرفي شد. روش کريجينگ معمولي و کريجينگ شاخص بترتيب به عنوان نماينده روش هاي خطي و غيرخطي زمين آماري براي اعتبارسنجي تخمين هاي انجام شده توسط روشهاي آموزش ماشين به کار گرفته شدند. معيار مربعات خطاي نرمال شده به عنوان يکي از معيارهاي مهم خطا در مقايسه قابليت تعميم روش هاي استفاده شده به کار گرفته شد. به‌منظور اعتبارسنجي روش‌هاي استفاده‌شده در اين تحقيق، داده‌هاي موجود در گمانه‌هاي کانسار فسفات اسفوردي بعنوان نماينده کانسارهاي غيرفلزي و کانسار مس سرچشمه بعنوان نماينده کانسارهاي فلزي با داشتن ماهيت کاني زايي و ساختار زمين شناسي متفاوت مورداستفاده قرار گرفتند. نتايج به‌دست‌آمده از تخمين عيار نشان ميدهد که نتايج روش فرايندهاي گوسي با تمهيدات در نظر گرفته شده در تخمين عيار فسفات در کانسار اسفوردي با روش شبکه هاي عصبي با ساختار معرفي شده در اين تحقيق بسيار نزديک مي باشد. حال آنکه تخمينهاي انجام شده در کانسار مس سرچشمه توسط فرايندهاي گوسي بسيار بهتر از شبکه هاي عصبي مي باشد. همچنين بررسي اثر جنس سنگي نشان ميدهد که اضافه کردن اين متغير ميتواند موجب بهبود قابل توجه دقت تخمين عيار شود. رگرسيون فرايندهاي گوسي بعنوان بهترين روش تخميني در تعيين موقعيت گمانه هاي اضافي در محدوده کاني سازي شده مورد استفاده قرار گرفت. تابع جديدي به منظور تعيين موقعيت گمانه هاي اضافي با در نظر گرفتن اثر جنس سنگ در کنار عيار و واريانس تخميني معرفي شد. پارامترهاي مورد استفاده در اين تابع با استفاده از روشي مبتني بر اعتبارسنجي متقابل بهينه سازي شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی