I A ES   I n te r n at i o n al   Jo u r n al   o A r ti fi c i al   I n te l l i ge n c e   (I J - AI)   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2020 ,   p p.   126 ~ 134   IS S N :   2252 - 8938 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j a i . v 9 .i 1 . pp 126 - 134             126       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j ai . i ae s c or e . c om   E st i m a t i o n   o f   w a t e r   q u a l i t y   i n d e x   u si n g   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   a p p r o a c h e a n d   m u l t i - l i n e a r   r e g r e s si o n       M u h amm ad   S an i   G ay a 1 S an i   I s ah   A b b a 2 A l i yu   M u h amm ad   A b d u 3 A b u b ak ar   I b r ah i m   Tu k u r 4 M u b ar ak   A u w al   S al e h 5 P ar v an e h   Es m ai l i 6 N o r h al i z A b d u l   Wah ab 7   1 , 3, 5 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   K a no   U ni v e r s i t y   o f   S c i e nc e   & T e c hno l o gy ,   W udi l ,   N i g e r i a   2 D e pa r t m e n t   o f   P P D   & M   D e pa r t m e n t ,   Y us uf   M a i t a m a   S ul e   U n i v e r s i t y ,   K a no ,   N i g e r i a   4 D e pa r t m e n t   o f   G e o g r a phy ,   K a no   U ni v e r s i t y   o f   S c i e nc e   a nd   T e c hn o l ogy ,   W udi l N i g e r ia   6 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   N e a r   E a s t   U ni v e r s i t y ,   L e f kos a - N o r t C y pr us ,   v i a   M e r s i n   10   T u r ke y ,   T u r ke y   7 D e pa r t m e n t   o f   C o nt r o l   a nd   M e c ha t r o ni c s ,   U n i v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e N ov   1 5 201 9   R e v i s e F e b   3 ,   20 20   A c c e pt e F e b   20   20 20       W a t e r   qua l i t y   i nde i s   a   m e a s u r e   o f   w a t e r   qu a l i t y   a t   a   c e r t a i l o c a t i o a nd   o v e r   a   pe r i o o f   t i m e .   H i g v a l ue   i nd i c a t e s   t ha t   t he   w a t e r   i s   uns a f e   f o r   dr i nki ng   a nd  i n a de q ua t e   i qua l i t y   t o   m e e t   t he   de s i g na t e d   u s e s .   M o s t   o f   t he   c l a s s i c a l   m o de l s   a r e   un r e l i a b l e   p r o duc i ng   unpr o m i s i ng   f o r e c a s t i n g   r e s ul t s .   T hi s   s t udy   pr e s e nt s   A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e   ( A I )   t e c hni que s   a nd  a   M ul t i   L i ne a r   R e g r e s s i o ( M L R )   a s   t he   c l a s s i c a l   l i n e a r   m o de l   f o r   e s t i m a t i ng   t he   W a t e r   Q ua l i t y   I nde x   ( W Q I )   of   P a l l a   s t a t i o o f   Y a m una   r i v e r ,   I ndi a .   F ul l - s c a l e   da t a   o f   t he   r i v e r   w e r e   us e i v a l i d a t i ng   t he   m o de l s .   P e r f o r m a nc e   m e a s ur e s   s uc a s   M e a S qu a r e   E r r o r   ( M S E ) ,   R o o t   M e a S qua r e E r r o r   ( R M S E )   a nd   D e t e r m i n a t i o C o e f f i c i e nt   ( D C )   w e r e   ut i l i z e i e v a l ua t i ng   t h e   a c c ur a c y   a nd   pe r f o r m a nc e   o f   t he   m o de l s .   T he   o bt a i n e r e s ul t   de p i c t e d   t he   s u pe r i o r i t y   of   A I   m o de l s   o v e r   t h e   M L R   m o de l .   T h e   r e s ul t s   a l s o   i nd i c a t e t ha t ,   t he   b e s t   m o de l   o f   b o t A N N   a nd  A N F I S   pr ov e hi g i m pr o v e m e nt   i p e r f o r m a nc e   a c c ur a c y   o v e r   M L R   up   t 10%   i t he   v e r i f i c a t i o pha s e .   T he   d i f f e r e nc e   be t w e e A N N   a nd  A N F I S   a c c ur a c y   i s   ne g l i g i b l e   due   t o   a   s l i g ht   i nc r e m e n t   i pe r f o r m a nc e   a c c ur a c y   i ndi c a t i ng   t ha t   bo t A N N   a nd  A N F I S   c o ul s e r v e   a s   r e l i a b l e   m o de l s   f o r   t he   e s t i m a t i o o f   W Q I .   Ke y w or d s :   A N F IS   M LR   N e ur a l   N e t w o r k   R i ve r   W a t e Q ua l i t y   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M uha m m a S a n i   G a y a ,   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   K a n o   U n i v e r s i t y   of   S c i e n c e   a n T e c hn o l o g y ,   W udi l   K a n o - N i ge ri a .   E m a i l :   m u hdga y a s a ni @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   T h e   c o n c e rn   f o r   w a t e r   qua l i t y   (W Q i s   qui t e   e s s e n t i a l   f o r   h e a l t h,   w a t e r   r e s o ur c e s   a n e n v i r o nm e nt a l   purpo s e s   [1].   T h e   de m a nd  b y   b i l l i o n s   o f   i n d i v i dua l s   f o r   c l e a n,   s a f e   a nd  a de qua t e   f r e s h w a t e r   o n   t h e   pl a n e t   e n t i c e t h e   p ra c t i o n e r s   a nd  r e s e a r c h   c o m m u ni t i e s   t o   b e   m uc h   e n g a ge i n   m o de l i ng  a nd  m o ni t o r i n o f   w a t e r   qua l i t y   a n t o   a dd r e s s   t hi s   u n i v e r s a l   c o n c e rn   [2] .   W Q   c a n   b e   de s c r i b e a s   a   ph y s i c a l ,   c h e m i c a l   a n b i o l o gi c a l   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   w a t e r   w hi c c a n   b e   us e t o   pr e di c t   t h e   w a t e r   qu a l i t y   t h a t   a i i n   de t e rm i ni n t h e   e xt e nt   o w a t e r   pu ri t y .   W a t e r   qu a l i t y   i n de (W Q I)  i s   a pp l i e w o r l dw i de   t o   r e s o l v e   t h e   da t a   m a n a ge m e nt   i s s ue s   a n a s s e s s   s uc c e s s   a n d   f a i l u r e s   i n   m a n a ge m e nt   s t ra t e gi e s   f o r   i m p r o v i ng   W Q   [3] .   I o r de r   t o   de t e rm i n e   t h e   o v e r a l l   s t a t us   of   W Q   t h e   n u m b e r   o f   s e n s i t i v e   pa r a m e t e r s   n e e t o   c r i t i c a l l y   be   i de n t i f y .   S i n c e   n o   s i n g l e   v a r i a b l e s   c a s uff i c i e n t l y   a s s e s s   t h e   W Q ,   t h e r e f o r e ,   t h e   W Q   i s   ge n e r a l l y   a s s e s s e by   c o m put i n g   t h e   b r o a d   r a nge   of  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       E s t i m a t i on   o f   w at e r   qua l i t y   i n de x   us i ng  ar t i f i c i a l   i nt e l l i g e nc e   appr oa c he s   and . . .   ( M. G a y a )   127   pa r a m e t e r s .   A s   a   r e s u l t ,   l a r ge   a m o unt   o f   da t a   s e t   i s   ge n e r a t e w h i c h   r e qui r e s   t o   b e   pr e s e n t e i n   a   m e a n i ngf ul   w a y   t o   d e c i s i o n   m a ke r s ,   l o c a l   pl a nn e r s   a n ge n e ra l   pub l i c .   In   a   v i e w   of   t h i s ,   W Q ha v e   b e e n   de ve l o pe t c o n v e r t   t h e   l a rge   da t a   s e t   i n   t o   a   s i n g l e   i n de x   [4] .   T h e   r e duc t i o n   o f   w a t e r   qu a l i t y   a s   a   r e s ul t   o f   i na de qua t e   p r o pe r   s a n i t a t i o a n d   po l l u t a nt s   c o m i n f r o m   i n dus t ri e s   a n t h e   u nr e l i a b i l i t y   of   m o s t   of   t h e   a v a i l a b l e   m e c h a ni s t i c   m o de l s   i n   y i e l di n p r o m i s i n g   fo r e c a s t i n r e s ul t s   n e c e s s i t a t e t h e   v e h e m e n t   n e e f o r   a do pt i n o t h e r s   t e c hn i q ue s   a n a pp r o a c h e s   [5] .   D i f fe r e n t   m e t h o ds   h a v e   b e e n   us e t o   m e a s ur e   a n p r e di c t   t h e   qua l i t y   of   w a t e r   i n   o r de r   t o   r e duc e   t h e   t i m e   c o n s um i n by   c o l l e c t i ng  t h e   da t a   f r o m   t h e   l a r ge   da t a   s e t   a nd   c l a s s i fy   t h e   qua l i t y   us i n m a c h i n e   l e a rni n g   [3] ,   b ut   t h e   m a i i s s ue s   w i t m a c hi n e   l e a rni n g   m e t h o a r e   hi gh  l e v e l   of   e r r o r   s us c e pt i b i l i t y   a n a c qui s i t i o r e l e v a nt   da t a   s e t .   R e c e n t l y ,   a   ke e n   i nt e r e s t   i n   s t udy i n t h e   b r o a c o n c e pt   of   a r t i f i c i a l   i nt e l l i ge n c e   w a de ve l o pe d,   t h a t   c o m m u n i c a t e   w i t h   t h e   t r a d i t i o n a l   m o de l   [6] .   D e s pi t e   s e ve r a l   r e s e a r c h e r s   s uc h   a s   [4 - 8]  ha v e   us e di ff e r e n t   n e u r a l   n e t w o r a pp r o a c h e s   i n   ha n d l i n W Q I.   N e ve r t h e l e s s ,   m o s t   of   t h e   a v a i l a b l e   m o de l s   foc us   m o r e   o n   m o n i t o ri n a nd  a na l y s i s   of   w a t e r   qu a l i t y   i n de x.   T h e r e f o r e ,   t h i s   p a pe r   c e n t r e s   o n   e s t i m a t i n t h e   w a t e r   qua l i t y   i n de t hr o ug h   c o m pa ri n t h e   a rt i f i c i a l   i nt e l l i ge nt   a pp r o a c h e s   w i t h   c o n v e n t i o na l   m e t h o a pp l i e t o   t h e   P a l l a   s t a t i o a l o n g   Y a m u na   R i v e r ,   I n d i a .   A r t i f i c i a l   N e u ra l   N e t w o r (A N N i s   a n   A I - b a s e a pp r o a c h   t h a t   n o t   o n l y   pr o v e t o   be   e ff e c t i v e   i n   ha n dl i n l a r ge   a m o u n t   o da t a s e t ,   c o m pl e n o n l i n e a r   i n pu t   a n o ut put   r e l a t i o n s hi b ut   a l s o   f l e xi b l e   a n d   pow e r f ul   c o m put a t i o n a l   t o o l   [5,   9 - 10] .   A da pt i v e   N e ur o - F uz z y   In f e r e n c e   S y s t e m   (A N F IS a s   a n o t h e r   A I -   b a s e m o de l   h a s   f o un t o   be   s uc c e s s f ul   t o o l   w h i c h   i n c o rp o r a t e   t h e   a p p r o a c h   o f   f uz z y   S uge n o   m o de l   t h a t   de r i v e t h e   b e n e f i t   o f   bo t A N N   a n f uz z y   l o gi c   i a   s i ngl e   s y s t e m   [11] .   T h e   pe r f o r m a n c e s   of   t h e   m o de l s   w e r e   e v a l ua t e us i ng  c om m o n l y   us e m e a s ur e s .   T h e   pa pe r   i s   o r ga ni z e a s   f o l l ow s :   s e c t i o n   de s c r i b e s   t h e   r e s e a r c h   m e t ho a n s e c t i o n   p r e s e n t s   r e s ul t s   a n d   di s c us s i o w h i l e   s e c t i o gi v e s   t h e   c o n c l us i o n.       2.   R ES EA R C H   M ET H O D     2 . 1 .     S tu d a rea   T h e   b i gge s t   t r i b ut a r y   of   R i ve r   G a n g a   i s   Y a m u na   R i v e r ,   t h i s   ri v e r   i s   a s   s a c r e a nd  p r o m i n e nt   a s   t h e   i m m e n s e   R i v e r   G a n ga   i t s e l f .   A s   t h e   h o l y   r i v e r ,   Y a m u na   c o v e r e 1, 376  k m ,   a l m o s t   57  m i l l i o r e s i de nt s   of  N o r t h   pa rt   o In di a   r e l y   upo n   i t .   A   t o t a l   c a t c h m e n t   a r e a   o Y a m u na   i s   366, 223  km 2   w hi c h   c o m pr i s e s   of   42   pe r c e n t   o f   t h e   r i v e r   g a n g a   b a s i n   l o c a t e i n   t h e   t e rr i t o r y   of   Indi a .   D e l h i   a s   c a pi t a l   t e rri t o r y   r e c e i ve a l m o s t   70  pe r c e n t   o f   i t s   d r i n k i n g   w a t e r   f r o m   Y a m u na   R i v e r   w h i l e   di s c h a r ge s   a l m o s t   1 0, 00 m 3 / s   y e a r l y .   B ut   due   t o   ur b a ni z a t i o n   a n i na de qua t e   w a t e r   t r e a t m e nt   pl a nt ,   t h e   R i v e r   l e a v e s   D e l h i   a s   po l l ut e w a t e r   [1 2 - 13] .   F i gu r e   1   s h o w s   t h e   l o c a t i o n   of   P a l l a   s t a t i o n   a l o n Y a m u na   R i v e r   b a s i n   i n   I n di a .   T h e   da i l y   W Q   da t a   w e r e   ob t a i n e d   f r o m   t h e   CP CB   f o r   y e a r s   19 99  t o   2012 .           F i gu r e   1 .   G e o gra p h i c   l o c a t i o o f   t h e   s t udy   P a l l a   S t a t i o n,   Y a m u n a   R i v e r   I ndi a       2 . 2 .     M o d e l l i n g   In   t hi s   s t udy ,   ANN ,   A N F IS   a n M L R   m o de l s   w e r e   pr o po s e fo r   t h e   e s t i m a t i o n   o W Q of   t h e   r i v e r ,   da t a   s e t   w e r e   pa rt i t i o n e i nt o   t w o   pa r t s ,   7 0%  o f   t h e   da t a   w e r e   e m pl oy e fo r   c a l i b r a t i o n   p h a s e   a n t h e   30%  o Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l ,   V o l .   9 ,   N o .   1,   M a r c h   20 20 :     126     134   128   t h e   da t a   f o r   v e r i f i c a t i o n   pu r po s e s .   S e l e c t i o n   of   d o m i n a nt   i nput s   pa r a m e t e r s   i s   o n e   o t h e   i m po rt a nt   pa rt s   i n   a n y   A I   b a s e m o de l i n g .   T h e   f un c t i o n a l   e xp r e s s i o n s   f o r   t h e   W Q a r e   pr e s e nt e i n   ( 1 - 5 ) .   M A T L A B   9. (R 2017b w a s   us e fo r   t h e   a n a l y s i s   of   A N N   a n A N F IS   w hi l e   M L R   m o de l   w a s   de v e l o p e us i n r e g r e s s i o t o o l   of   E V i e w s   s of t w a r e   9. 5   v e r s i o n.     1 W Q I D O   ( 1 )     2 , W Q I D O p H   ( 2 )     3 ,, W Q I D O p H B O D   ( 3 )     44 , , , W Q I D O p H B O D N H   ( 4 )     55 , , , , W Q I D O p H B O D N H W T   ( 5 )     w h e r e   n W Q I   de pi c t s   t h e   w a t e r   qu a l i t y   i n de x,   i s   t h e   f u n c t i o n   o f   D i s s o l ve o x y ge n   (D O ),   pH ,   B i o l o gi c a l   O xy ge n   D e m a nd  (B O D ),   A m m o ni um   n i t ra t e   (N H 4),   a n d   W a t e t e m pe ra t u r e   (W T ).       2. 3 .     M u l ti l i n e ar   r e gr e s s i o n   an al ys i s   ( M LR )   M ul t i - l i n e a r   r e g r e s s i o n   a na l y s i s   i s   t h e   m o de l   a ppl i e b a s e l i n e a r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   t h e   de pe n de nt   v a r i a b l e   a nd  i n de pe n de n t   v a r i a b l e .   M L R   i s   b a s e o n   t h e   c o n c e pt   o f   l e a s t   s qua r e s ,   w hi c h   i s   t h e   v a l ue   o f   t h e   e s t i m a t e p a r a m e t e i s   e xp r e s s e a s   a   l i n e a f u n c t i o [14] .   A s   i t   i s   s t a t e i ( 6 ) .     0 1 1 2 2 ... ii y b b x b x b x   ( 6 )     w h e r e   1 ,   i s   t h e   v a l ue   o f   t h e   th   p r e di c t o r,   0   i s   t h e   r e g r e s s i o n   c o n s t a nt ,   a n i s   t h e   c o e ff i c i e n t     of   t h e   th   p r e di c t o r .     2 . 4 .     A r t i fi c i a l   n e u r al   n e tw o r k   (A N N )   A N N s   a r e   m a t h e m a t i c a l   m o de l   a i m s   t o   h a n d l e   n o n - l i n e a r e l a t i o n s h i p   o f   i n put     o ut pu t   d a t a s e t .   H i s t o r i c a l l y ,   a r e   i n f o r m a t i o n   p r o c e s s i n t o o l s   d e r i v e f r o m   a n a l o g y   w i t h   b i o l o gi c a l   n e r v o us   s y s t e m   o b r a i n .   A N N   h a s   p r o v e t o   be   a n   e f fe c t i ve   t oo l   i n   p r e di c t i ng  n o nl i n e a r   s y s t e m s   a n qu i t e   c a pa b l e   of   h a n d l i ng  c o m pl e n o i s y   da t a   s e t   [15 - 16 ],   t h e   p r e d i c t i o a c c u r a c y   of   A N N   i s   h i g [17 ].   B a c p r o pa ga t i o n   (B P a l go ri t hm   i s   t h e   m o s t   c o m m o n   us e t e c hni que   a m o ng  t h e   c l a s s i f i c a t i o o f   A N N .   In  B P ,   e a c i nput   t ra i ni n g   da t a   f l ow s   v i a   t h e   s y s t e m   a n d   pa s s e s   t o   t h e   o ut put   l a y e r ,   t h e   e rr o r   o f   t h e   t r a i n i ng  i s   ge n e r a t e a n d   p r o pa ga t e s   b a c k w a r u n t i l   t h e   de s i r e t a r ge t   o f   t h e   n e t w o r i s   a c h i e v e [18].   T h e   p ri m a r y   a i m   o f   B P N N   i s   t o   r e duc e   t h e   e rr o r   i n   o r de r   f o r   t h e   n e t w o r t o   l e a rn   t h e   t ra i n i n d a t a .   S i gm o i a n t h e   L a v e n b e r g - M a r qu a r dt   (L M w e r e   us e a s   a c t i v a t i o n   f un c t i o n   a n a l go ri t hm ,   r e s pe c t i v e l y .   L M   us e i n   t r a i n i n M L P   m o de l   be c a us e   of  i t s   o ut s t a n di ng  pe r f o r m a n c e   [19].   B e fo r e   m o de l   t r a i n i ng  a t   t h e   i ni t i a l   s t a ge ,   t h e   da t a   f o r   bo t h   i n pu t   a n o ut pu t   w e r e   n o rm a l i z e w i t h i a   s c a l e   o f   a n us i n g   t h e   a s :   F i gu re   2   s h o w s   t h e   s t r uc t u r e   o f   A N N .     m i n m a x m i n i i xx X xx     (7)     W h e r e   i X   i s   t h e   n o r m a l i z e q ua nt i t y , i x   i s   u n - n o rm a l i z e qua nt i t y ,   m i n x   i s   t h e   m i ni m um   a n d   m a x x   i s   t h e   m a x i m u m   qua nt i t y   of   t h e   d a t a   s e t       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       E s t i m a t i on   o f   w at e r   qua l i t y   i n de x   us i ng  ar t i f i c i a l   i nt e l l i g e nc e   appr oa c he s   and . . .   ( M. G a y a )   129       F i gu r e   2 .   S t ruc t u r e   o f   A N N   t h a t   m a a   g i v e n   i n pu t s   a n d   o ut put       2 . 5 .     A d ap ti v e   n e u r o - f u z z i n f e r e n c e   s ys t e m   (A N F I S )   T h e   c o m b i n a t i o n   o f   a rt i f i c i a l   n e u ra l   n e t w o r w i t h   t h e   f uz z y   s y s t e m   c r e a t e s   a   r o b us t   h y b r i s y s t e m   t h a t   i s   a b l e   t o   s o l v e   a   c o m pl e n a t u r e   o f   r e l a t i o n s hi p .   A N F IS   a s   o n e   o f   t h e   A I   m o de l s   h a s   t h e   a b i l i t y   t ov e r c o m e   t h e   l i m i t a t i o n s   o f uz z y   i n f e r e n c e   a n A N N .   A N F IS   m o de l   c o m b i n e   t h e   a b i l i t y   of   A N N   a n F uz z y   l o gi c   t o   c r e a t e   a   p r o c e s s   t h a t   ha s   t h e   a b i l i t y   of   h a n d l i n g   c o m pl e n o n - l i n e a r   i n t e r a c t i o n s   b e t w e e n   a   s e t   o i n put   a nd  o ut put   [20] .   T h e   ge n e r a l   s t ruc t u r e   of   A N F IS   i s   s h ow n   i n   F i g u r e   3 .   F o r   a   t y pi c a l   A N F IS ,   a s s um i ng  t h e   F IS   t ha t   c o n t a i n s   t w o   i n put s   x ’  a n d   y   a nd  o n e   o ut put   f ,   a   f i r s t   o r de r   S u ge n o   f uz z y   ha s   f o l l ow i n g   r ul e :     1 R u le   i f x is   1 A   and   y   is   1 B   th e n   1 1 1 1 f p x q y r   2: R u le   i f x   is   2 A   and   y   is   2 B   th e n   2 2 2 2 f p x q y r       M e m b e r s h i p   f un c t i o n s   pa ra m e t e r s   f o r   x   a n y   i n pu t s   a r e   1 ,   1 , 2 , 2 ,   o ut l e t   f u n c t i o n s ’  p a r a m e t e r s   a r e   1 , 1 , 1 , 2 , 2 , 2 ,   a   f i v e - l a y e r   n e ura l   n e t w o r a rr a nge m e n t   f o l l ow e t h e   fo r m u l a t i o a nd  s t r uc t u r e   o A N F IS .   F o r   m o r e   e xp l a na t i o o f   A N F IS ,   r e f e r   t o   t h e   s t udy   i [6] .           F i gu r e   3 .   G e o gra p h i c   l o c a t i o o f   t h e   s t udy   P a l l a   S t a t i o n,   Y a m u n a   R i v e r   I nd ia       2. 6   P e r fo r m an c e   e v al u ati o n   c r i te r i a   T h e   pe r f o r m a n c e   e ff i c i e n c y   of   t h e   m o de l   c a n   b e   a s s e s s e d   t hr o ugh  di f f e r e n t   s t a t i s t i c a l   m e a s u r e s ,   i n c l udi ng  D e t e r m i n a t i o n   Co e f f i c i e n t   (D C) ,   R oo t   M e a n   S qua r e   E rr o r   (R M S E ),   M e a n   S qu a r e   E rr o r   (M S E e t c .   T h e r e f o r e ,   i n   o rde r   t o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   A N N ,   A N F IS   a nd  M L R   m o de l s ,   D C,   R M S E   a n M S E   w e r e   e m pl o y e i n   t h i s   s t udy   [21].   T h e   e qu a t i o o f   D a n d   R M S E   a r e   gi v e a s :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l ,   V o l .   9 ,   N o .   1,   M a r c h   20 20 :     126     134   130   2 1 2 1 1 N oi pi i N oi oi i W QI W QI DC W QI W QI      ( 8 )     2 1 N o i p i i W Q I W Q I R M S E N     ( 9 )     1 1 N o i p i i M S E W Q I W Q I N      (1 0 )       w h e r e   N oi W Q I oi WQI , pi WQI   a r e   da t a   num b e r,   o b s e r v e da t a ,   a v e r a ge   v a l u e   of   t h e   o b s e r ve da t a   a nd   c o m put e v a l ue s ,   r e s pe c t i v e l y .   D r a nge s   b e t w e e n   a n d      a n d   1   w i t a   pe r f e c t   s c o r e   o f 1 .       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S     In   t hi s   pa pe r,   M L R ,   A N N   a n A N F IS   w e r e   us e t o   e s t i m a t e   t h e   W Q   a t   P a l a   s t a t i o n   i n   Y a m u na   R i ve r ,   a nd  t h e i r   i n d i v i dua l   pe r f o r m a n c e   a c c ur a c y   w e r e   c o m pa r e d.   F o r   a l l   t h e s e   m o de l s ,   M A T L A B   9. (R 2017b s of t w a r e   w a s   us e f o r   t h e   a na l y s i s   of   A N N   a n d   A N F IS   w h i l e   M L R   m o de l   w a s   de ve l o p e us i n r e g r e s s i o n   t o o l   of   E V i e w s   s of t w a r e   9. v e r s i o n .   F o r   t h e   e s t i m a t i o n   o f   r i v e r   pa ra m e t e r s ,   di f f e r e n t   i nput   pa r a m e t e r s   ha v e   be e n   e m pl oy e d,   a s   a pp r o p r i a t e   i n pu t   s e l e c t i o n   i s   e s s e n t i a l   [ 22].   P e a r s o n   a n S pe a rm a c o r r e l a t i o n   a n a l y s i s   m e t h o ds   w e r e   pe r f o r m e t o   c h o o s e   t he   i n put s   pa ra m e t e r s .   F i v e   di f f e r e n t   m o de l s   a n d   i n put   c o m b i na t i o n s   w e r e   t r a i n e b a s e o n   t h e   n u m b e r   a n t y pe s   of   i n put ,   f o r   a l l   t h e   m e t h o ds   t h e   m o de l   t y pe s   w e r e   de f i n e a s   M L R - up  t o   M L R - V ,   A N N - up   t o   A N N - V   a n A N F IS - up  t o   A N F IS - V   i n di c a t i ng  t h e   t y p e   of   m o de l s   f r o m   o n e   t o   f i v e   fo r   M L R ,   F F N N ,   a nd  A N F IS ,   r e s pe c t i v e l y .     3. 1 .     R e s u l o M LR   m o d e l   M L R   m o d e l   w a s   a ppl i e a s   t h e   c l a s s i c a l   c o n v e n t i o n a l   m e t h o f o r   m o de l i ng  t h e   l i n e a i nt e ra c t i o n s   o t h e   s y s t e m .   It   i s   o f t e n   us e a s   t h e   r e f e r e n c e   c o m pa r i s o n   m o de l   w i t n o n - l i n e a m o de l s .   T h e   e qua t i o ( 11 )   w a s   ob t a i n e f o r   t h e   b e s t   m o de l   t o   e s t i m a t e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   W Q I,   F r o m   T a b l e   1 ,   i t   i n di c a t e s   t h a t   t h e   b e s t   pe r f o r m i ng  m o de   w a s   M L R - V   w h i c h   h a s   a   t o t a l   o f   i n pu t   v a r i a b l e s ,   t h e   r e s ul t s   i ndi c a t e   t h a t   t h e   M L R   m o d e l   i s   b e s t   w i t t h e   hi g h e s t   n u m b e r   o f   i n put   v a r i a b l e s .     4 0 . 8 6 7 0 0 . 0 3 1 0 . 0 9 5 0 . 3 3 8 1 0 . 3 9 6 1 0 . 2 4 7 1 W Q I D O p H B O D N H W T   ( 11 )     T h e   n e ga t i v e   v a l ue s   i n   t h e   e s t i m a t i o n   s e r v e   n o   pur po s e   i n   t h e   m o de l i n o f   W Q I.   A s   s h ow n   i n   t h e   T a b l e   1 ,   t h e   M L pe r f o r m a n c e   w a s   s a t i s f a c t o r y   f o r   t h e   pre di c t i o n   o W Q a t   P a l l a .   T hi s   i s   pr o v e by   t h e   v a l ue   o f   M S E = 0. 00131 ,   D C= 0 . 891 a n R M S E = 0. 0 3625   i n   t h e   v e r i f i c a t i o n   p ha s e .   F i gu r e   4   p r e s e n t   t h e   s c a t t e r   a n t i m e s   s e r i e s   pl o t s   fo r   m e a s u r e a nd  e s t i m a t e W Q v a l ue s   fo r   M L R   m o d e l   i n   a   v e r i f i c a t i o n   p ha s e .   T h e   m e a s u r e   a n e s t i m a t e v a l ue s   w e r e   w e l l   s upe r po s e a n t h e   di s c r e pa n c i e s   be t w e e n   t h e   m e a s u r e a n d   e s t i m a t e v a l ue s   w e r e   s m a l l   w hi c i ndi c a t e   h i g p r e di c t i o a c c ur a c y .       T a b l e   1 .   M L R   e s t i m a t i o n   r e s u l t s   S t a t i o n s   M o d e l   In p u t   V a ri a b l e s     Ca l i b ra t i o n     V a l i d a t i o n         M S E   DC   RM S E   M S E   DC   RM S E     M L R - I   DO   0 . 0 0 0 2 6   0 . 8 9 7 0   0 . 0 1 6 1   0 . 0 0 1 4 3   0 . 8 8 1 9   0 . 0 3 7 8     M L R - II   D O ,   p H   0 . 0 0 0 2 8   0 . 9 0 7 1   0 . 0 1 6 7   0 . 0 0 1 3 5   0 . 8 8 8 6   0 . 0 3 6 7   P a l l a   M L R - I II   D O ,   p H ,   BO D   0 . 0 0 0 3   0 . 8 0 0 9   0 . 0 1 7 2   0 . 0 0 0 4   0 . 8 6 5 1   0 . 0 2     M L R - IV   D O ,   p H ,   BO D ,   N H 4 ,   0 . 0 0 0 3 1   0 . 8 9 1 2   0 . 0 1 7 7   0 . 0 0 1 3 3   0 . 8 9 1 2   0 . 0 3 6 5     M L R - V   D O ,   p H ,   BO D ,   N H 4 ,   W T   0 . 0 0 0 2 9   0 . 8 9 6 0   0 . 0 1 7   0 . 0 0 1 3 1   0 . 8 9 1 9   0 . 0 3 6 2 5         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       E s t i m a t i on   o f   w at e r   qua l i t y   i n de x   us i ng  ar t i f i c i a l   i nt e l l i g e nc e   appr oa c he s   and . . .   ( M. G a y a )   131       F i gu r e   4 .   E v a l ua t i o n   o f   ob s e r v e ve r s us   p r e di c t e s c a t t e a nd   t i m e   s e r i e s   pl o t   o f   M L R   m o de l       3. 2 .     R e s u l o A N N   m o d e l   In   A N N - f e e fo r w a r w a s   t r a i n e by   t h e   a l go r i t h m   c a l l e L a v e n b e r g - M a r qu a r t d.   A N N   w a s   t ra i n e w i t h   a   s i gm o i a c t i v a t i o f un c t i o n   w hi c i s   n o n - l i n e a e xpo n e n t i a l   f u n c t i o n.   I t ’s   p a ra m o u n t   i m po r t a n c e   t o   m a ke   a a pp r o p r i a t e   s e l e c t i o n   o f   a   h i d de n   n e u r o n s   a n a r c hi t e c t u r e   of   t h e   n e t w o r i n   o r de r   t o   p r e v e n t   o ve r - l e a rn i ng  i n   t h e   c a l i b ra t i o n   s t a ge .   T h e   r e s ul t   o A N N   m o d e l   i s   pr e s e nt e i n   T a b l e   2 .   T h e   pr e di c t i o n   a c c ura c y   of  A N N   w a s   s upe r i o r   t ha n   M L R   m o de l ,   t h e   b e s t   m o de l   t o   e s t i m a t e   W Q w a s   ob t a i n e t o   b e   A N N - II  w i t h   t h e   v a l ue s   of   M S E ,   D a n d   R M S E   a r e   9 . 0E - 8,   0 . 9974   a n d   0 . 0 003,   r e s pe c t i v e l y   a s   s h o w n   in   T a b l e   2 F i gu r e   5 s h o w s   t h e   s c a t t e r   a nd  t i m e   s e r i e s   f o r   m e a s u r e a n e s t i m a t e W Q v a l ue s   fo r   A N N   m o de l   i n   a   v e r i f i c a t i o n   pha s e .   F r o m   t h e   c o m p a r i s o n   o f   F i gur e   4 - i t   i s   c l e a r   t ha t   A N N   a r e   m o r e   f i t t e a n t h e   a c c u r a c y   pr ov e h i g h   m e ri t   o v e r   M L R   m o de l .   T hi s   c a n   a l s o   be   j us t i f i e by   M S E   b e t w e e n   A N N   a n M L R   m o d e l s .   T h e   r o b us t n e s s   of   A N N   c o ul b e   a t t ri b ut e t o   t h e   g r e a t   a dv a nt a ge   of   A N N   t o   h a ndl e   c o m pl e a n n o n l i n e a r   s y s t e m ,   u n l i ke   t h e   M L R   m o de l s   w h i c i s   b a s e   o n   t h e   a s s u m pt i o n s   o f   l i n e a i n p ut   -   o ut pu t   r e l a t i o n s h i p.       T a b l e   2 ANN  e s t i m a t i o n   r e s ul t s   S t a t i o n   M o d e l   M o d e l   S t ru c t u r e   Ca l i b ra t i o n     V a l i d a t i o n         M S E   DC   RM S E   M S E   DC   RM S E     A N N - I   (1   -   -   1)   0 . 0 0 0 0 0 3 6   0 . 9 9 5 7   0 . 0 0 0 6   0 . 0 0 0 0 0 0 0 9   0 . 9 9 4 6   0 . 0 0 0 3 3     A N N - II   (2   -   2 -   1)   0 . 0 0 0 0 0 1 2 1   0 . 9 9 7 6   0 . 0 0 1 1   0 . 0 0 0 0 0 0 0 9   0 . 9 9 7 4   0 . 0 0 0 3   P a l l a   A N N - II   (3   -   -   1)   0 . 0 0 0 0 0 6 7 6   0 . 9 9 5 1   0 . 0 0 2 6   0 . 0 0 0 0 0 0 0 9   0 . 9 9 7 5   0 . 0 0 0 3     A N N - IV   (4   -   4 -   1)   0 . 0 0 0 0 1 0 8 9   0 . 9 9 4   0 . 0 0 3 3   0 . 0 0 0 0 0 0 3 6   0 . 9 9 5 4   0 . 0 0 0 6     A N N - V   (5   -   -   1)   0 . 0 0 0 0 1 0 2 4   0 . 9 5 7 3   0 . 0 0 3 2   0 . 0 0 0 0 1 1 5 6   0 . 9 9 2 1   0 . 0 0 3 4           F i gu r e   5 .   E v a l ua t i o n   o f   ob s e r v e ve r s us   p r e di c t e s c a t t e a nd   t i m e   s e r i e s   pl o t   o f   A N N   m o de l       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l ,   V o l .   9 ,   N o .   1,   M a r c h   20 20 :     126     134   132   3 . 2 .     R e s u l o A N F I S   m o d e l   A N F IS   a s   a   h y b r i a l go ri t hm   w a s   e m pl o y e w i t h   a   s ui t a b l e   i n f e r e n c e   s y s t e m   c a l l e T a kg i - S uge n o - K a n w hi c w o r ke b a s e o n   s e ve r a l   r ul e s   a nd  m e m b e r s h i p   f un c t i o n.   I t hi s   s t udy   t h e   A N F IS   m o de l   c o n s i s t   of   f i ve   i n pu t   v a ri a b l e s   a n o n e   o ut put   v a r i a b l e   i n   o rde r   t o   e s t i m a t e   t h e   W Q a t   P a l l a   s t a t i o n.   A N F IS   w e r e   t r a i n e b a s e   o n   f i ve   di ffe r e nt   m o de l s   i n   e a c h   s t a t i o n ,   t h e   t ri a n gul a r   a nd  ga us s i a n   m e m b e r s hi f un c t i o n   w e r e   t r i e t o   f i n t h e   b e s t   m o d e l .   F o r   t h e   pu r po s e   of   t h i s   r e s e a r c h,   5,   (2 ,   t r i m f ,   c o n s t a nt i n d i c a t e s   t h a t ,   a   m o de l   w i t h   5   i n pu t   v a r i a b l e s ,   t ri a ngul a r   m e m b e r s h i f u n c t i o n   i np ut   a nd  c o n s t a nt   o ut pu t .   T a b l e   3   i n d i c a t e s   t ha t ,   t h e   v a l ue   of   M S E ,   R M S E   a n d   D a r e   8. 4 1E - 6 ,   0 . 00 29  a nd  0 . 990 9,   r e s pe c t i v e l y .   A N F IS   II  w a s   ob t a i n e t o   b e   t h e   b e s t   m o de l   w i t t w o   i n p ut   c o m b i na t i o n s   a s   s h o w n   i n   T a b l e   3 .   D e s pi t e   t h e   s upe r i o r i t y   of   A N N   m o de l   ov e r   A N F IS   m o de l   t h e   pe r f o r m a n c e   a c c ur a c y   o f   A N F IS   m o de l   prov e t o   b e   r e l i a b l e   i n   e s t i m a t i o n   o f   W Q o f   P a l l a   s t a t i o n .   F i gu r e   6   s h o w s   s c a t t e a nd  t i m e   s e r i e s   pl o t s   f o r   t h e   m e a s u r e a n e s t i m a t e W Q v a l ue s   f o r   A N N   m o de l   i n   a   v e r i f i c a t i o n   p ha s e .   F r o m   t h e   F i gu r e   i t   i s   c l e a r   t ha t   t h e   A N F IS   e s t i m a t e s   w e r e   c l o s e r   t o   t h e   ob s e r ve W Q v a l ue   t ha M L R   v a l ue .   H ow e ve r ,   by   c o m pa r i n g   F i gu r e s   4 - f o r   M L R ,   A N N   a n A N F IS   m o de s   i t   i s   c l e a r   f r o m   t h e   F i gu r e s ,   t h a t   A N N   a n A N F IS   b e s t   m o de l   pr o ve h i g h   i m p r o v e m e n t   i n   pe r f o r m a n c e   a c c ur a c y   ov e r   M L R   up  t 10%  i n   t h e   v e r i f i c a t i o n   p h a s e .   T h e   di f f e r e n c e   b e t w e e n   A N N   a nd  A N F IS   a c c ur a c y   i s   n e gl i g i b l e   i n di c a t i ng  t ha t   b o t h   t h e   m o de l s   o ut pe r f o r m e M L R   m o d e l   i n t e rm   of   e s t i m a t i o n   a c c u r a c y .   T h e   r e s ul t s   c a n   a l s o   be   j us t i f i e b y   pr e s e nt i n t h e   b o pl o t   of   t h e   b e s t   t hr e e   m o de l s ,   i n   o r de r   t o   de m o n s t r a t e   h o w   c l os e l y   t h e   e s t i m a t i o n s   m o de l s   a r e   w i t h   t h e   o b s e r v e v a l ue s ,   a s   i l l us t ra t e i n   F i gu r e   7 .   A c c o r di n t o   t h e   F i gu r e   i t   i s   a ppe a r   t ha t   A N N   a n d   A N F IS   pr e di c t i o n   v a l ue s   r e s e m b l e t h e   o b s e r v e v a l ue s .   In   c o m pa ri n w i t h   M L R   a n A N F IS ,   A N N   ha t h e   b e s t   f i t t i n g   b e c a us e   t h e   c l o s e r   t h e   da t a   po i nt   t o   b e   b e s t   l i n e   o f   f i t   t h e   b e t t e t h e   p r e di c t i o n s   (s e e   t h e   s c a t t e pl o t s ).   H e n c e ,   A N N   c a b e   us e a s   r e l i a b l e   a n d   s upe ri o t o   A N F IS   a n d   M L R   fo r   t h e   e s t i m a t i o o f   W Q I.       T a b l e   3 .   A N F IS   e s t i m a t i o n   r e s ul t s   S t a t i o n   M o d e l   M o d e l   S t ru c t u r e     Ca l i b ra t i o n     V a l i d a t i o n         M S E   DC   RM S E   M S E   DC   RM S E     A N F S I - I   5 ,   (2 ,   t ri m f,   C o n s t a n t )   0 . 0 0 0 0 0 9 6 1   0 . 9 0 7 8   0 . 0 0 3 1   0 . 0 0 0 0 1 7 6 4   0 . 9 1 7 9   0 . 0 0 4 2     A N F IS - II   4 ,   (2 ,   t ri m f,   C o n s t a n t )   0 . 0 0 0 0 0 6 7 6   0 . 9 9 2 9   0 . 0 0 2 6   0 . 0 0 0 0 0 8 4 1   0 . 9 9 0 0   0 . 0 0 2 9   P a l l a   A N F IS - II   3 ,   (2 ,   t ri m f,   C o n s t a n t )   0 . 0 0 0 0 1 5 2 1   0 . 9 9 0 6   0 . 0 0 3 9   0 . 0 0 0 0 0 9 6 1   0 . 9 8 0 7   0 . 0 0 3 1     A N F IS - IV   2 ,   (2 ,   t ri m f,   C o n s t a n t )   0 . 0 0 0 4 6 2 2 5   0 . 9 2 8 7   0 . 0 2 1 5   0 . 0 0 0 8 1 2 2 5   0 . 9 4 6 9   0 . 0 2 8 5     A N F IS - V   2 ,   (2 ,   t ri m f,   C o n s t a n t )   0 . 0 0 0 0 1 2 2 5   0 . 9 5 5 7   0 . 0 0 3 5   0 . 0 0 0 0 1 3 6 9   0 . 9 3 8 4   0 . 0 0 3 7           F i gu r e   6 .   E v a l ua t i o n   o f   ob s e r v e ve r s us   p r e di c t e s c a t t e a nd   t i m e   s e r i e s   pl o t   o f   A N F IS   m o de l       It   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   F i g u r e   t h a t   t h e   A N N   a n A N F IS   m o de l   o ut pe r f o r m e t h e   M L R   m o d e l ,   rh e   pr e di c t i o n s   o f   t h e   i nt e l l i ge n t   m o de l s   a r e   e xt r e m e l y   c l o s e r   t o   t h e   o b s e r v e W Q I.   T h e   i n t e l l i ge nt   m o de l s   w e r e   hi g h l y   a c c ur a t e   i e s t i m a t i ng  t h e   W Q b y   a c h i e v i n g   t h e   D c l o s e   t o   un i t y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   A r t i f   I n t e l l   IS S N :   2252 - 8938       E s t i m a t i on   o f   w at e r   qua l i t y   i n de x   us i ng  ar t i f i c i a l   i nt e l l i g e nc e   appr oa c he s   and . . .   ( M. G a y a )   133       F i gu r e   7 .   Co m p a r i s o o f   Bo pl o t s   o f   t h e   o b s e r v e W Q a nd  pr e di c t e d   o f   b e s t   m o de l s   fo r   A N N ,     A N F   a n d   M L R       4.   C O N C LU S I O N     T h e   pa pe r   ha s   p r e s e n t e M L R ,   A N N ,   a nd  A N F IS   m o de l s   fo r   e s t i m a t i o n   o W a t e r   Q ua l i t y   In de (W Q I),   w i t h   t h e   w a t e r   qu a l i t y   v a r i a b l e s   a s   i n put s .   T h e   ob t a i n e r e s ul t s   i ndi c a t e t ha t   t h e   a rt i f i c i a l   i n t e l l i ge n c e - b a s e d   m o de l s   (A N N   a n A N F IS o ut pe r f o r m e c o n ve n t i o n a l   m o de l   (M L R up  t 10%  i n   t h e   v e r i f i c a t i o n   p h a s e .   T h e   A m o de l s   w e r e   a b l e   t a c c ur a t e l y   fo l l ow   t h e   t r a j e c t o r i e s   of  t h e   ob s e r ve w a t e r   qua l i t y   i n de x.   A l t h o ug h   t h e   pe r f o r m a n c e   of   A N N   i s   s l i ght l y   b e t t e r   t ha n   t h e   A N F IS ,   b ut   t h e   A N N   a n A N F IS   m o de l s   o ut pe r f o r m e M L R   m o de l   i e s t i m a t i n g   t h e   W Q I.   A N N   a n A N F IS   m o de l s   a r e   m o r e   r e l i a b l e   i t h e   e s t i m a t i o n   o f   W Q a t   P a l l a   s t a t i o n   o f   Y a m u n a   R i v e r   I n d i a .   I n   o rde r   t o   i n c r e a s e   t h e   a c c ura c y   a n u n c e r t a i nt i e s   pr o b l e m s   o f   t h e   m o de l s   a nd  t o   e xpl o r e   t h e   c o nt r i b ut i o n   o f   e a c i n p ut   c o m b i n a t i o n s ,   f u r t h e r   r e s e a r c s h o ul b e   c a rr i e o ut   by   e m pl oy i n m o r e   A b a s e m o de l s   i n   e s t i m a t i o n   o f   W Q I .   T h e   i n t e l l i ge n t   m o de l s   c o ul s e r v e   a s   r e l i a b l e   a n d   us e f ul   t o o l s   i e s t i m a t i n g   t h e   w a t e r   q ua l i t y   i nde o f   t h e   ri v e r .       A C K N O WL ED G E M EN T   T h e   a u t h o r s   w i s h   t o   a c k n o w l e g e   t h e   s u ppo r t   o f   Ce n t ra l   P o l l u t i o Co nt r o l   B o a r d ,   I ndi a   f o r   p r o v i di n t h e   da t a   us e i t hi s   s t udy ,   K a n o   U n i v e r s i t y   o f   S c i e n c e   a n d   T e c hn o l o gy ,   W udi l ,   U n i v e r s i t i   T e k n o l o gi   M a l a y s i a   a nd  N e a E a s t   U n i v e r s i t y   fo r   t h e   f i n a n c i a l   s uppo r t .       R EF ER EN C ES     [ 1]   S ha r m a ,   D . ,   a nd  K a n s a l ,   A .   ( 2 011 ) .   W a t e r   qua l i t y   a na l y s i s   o f   R i v e r   Y a m un a   us i ng   w a t e r   qu a l i t y   i nde i t he   na t i o na l   c a pi t a l   t e r r i t o r y   ,   I ndi a   (   2000     20 09  ) ,   0 ,   14 7 15 7.   h t t p s : / / do i . o r g / 10. 1007 / s 1320 1 - 011 - 001 1 - 4   [ 2]   E l k i r a n,   G .   ( 200 4) .   T he   W a t e r   B udg e t   A na l y s i s   o f   G i r ne   R e g i o ,   N o r t C y pr us ,   ( O c t o be r ) ,   6 8.   [ 3]   M uh a m m a d,   S .   Y .   e t   a l . ,   ( 20 15) .   C l a s s i f i c a t i o M o de l   f o r   W a t e r   Q ua l i t y   us i ng   M a c hi ne   L e a r n i ng   T e c hni q ue s ,   9 ( 6 ) ,   45 52 .   [ 4]   G a z z a z ,   N .   M .   e t   a l . ,   ( 201 2) .   A r t i f i c i a l   n e ur a l   ne t w o r m o de l i n g   o f   t he   w a t e r   qu a l i t y   i nde f o r   K i n t a   R i v e r   ( M a l a y s i a )   us i ng   w a t e r   qu a l i t y   v a r i a b l e s   a s   p r e di c t o r s .   M a r i ne   P ol l u t i on  B u l l e t i n 64 ( 11 ) ,   2409 242 0.   ht t ps : / / do i . o r g / 10. 1016 / j . m a r po l bu l . 201 2. 0 8. 005   [ 5]   S i ng h,   K .   P .   e t   a l . ,   ( 20 09) .   A r t i f i c i a l   n e ur a l   n e t w o r m o de l i ng   o f   t he   r i v e r   w a t e r   q ua l i t y     A   c a s e   s t udy ,   220 ,   888 895.   h t t ps : / / do i . o r g / 10. 1016 / j . e c o l m o de l . 200 9. 0 1. 004 .   [ 6]   N o ur a ni ,   V .   e t   a l . ,   ( 2 013 ) .   A ppl i c a t i o o f   t he   A r t i f i c i a l   N e ur a l   N e t w o r t o   m o ni t o r   t he   qua l i t y   o f   t r e a t e w a t e r ,   3 ( 1 ) ,   38 45 .   [ 7]   W a ng ,   W . C .   e t   a l . ,   ( 20 15) .   I m pr ov i ng   f o r e c a s t i ng   a c c ur a c y   o f   m e di um   a nd  l o ng - t e r m   r uno f f   us i ng   a r t i f i c i a l   n e ur a l   ne t w o r ba s e o E E M D   d e c o m p o s i t i o n.   E nv i r o nm e nt a l   R e s e ar c h 1 39 ( O c t o be r   2017 ) ,   46 5 4.   ht t ps : / / do i . o r g / 10. 1016 / j . e nv r e s . 20 15. 0 2 . 002   [ 8]   K ha n,   Y .   a nd  C ha i ,   S .   S .   ( 201 6) .   E ns e m b l e   o f   A N N   a nd  A N F I S   f o r   W a t e r   Q ua l i t y   P r e d i c t i o a nd   A na l y s i s   -   A   D a t a   D r i v e n   A ppr o a c h,   9 ( 2) ,   117 122 .   [ 9]   N o ur a ni ,   V .   e t   a l . ,   ( 2 011 ) .   T w o   hy br i A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e   a pp r o a c he s   f o r   m o de l i ng   r a i nf a l l     r uno f f   pr oc e s s .   J our nal   o f   H y dr ol o gy 402 (1 2 ) ,   4 1 59 .   ht t p s : / / do i . o r g / 10 . 10 16 / j . j h y dr o l . 2011 . 0 3. 002   [ 10]   A bba ,   S .   I .   a nd  E l k i r a n ,   G .   ( 20 17) .   E f f l ue nt   p r e di c t i o o f   c he m i c a l   o x y g e de m a nd  f r o m   t he   a s t e w a t e r   t r e a t m e n t   pl a n t   us i ng   a r t i f i c i a l   ne ur a l   ne t w o r a pp l i c a t i o n .   I n   P r oc e di C om put e r   S c i e nc e   ( V o l .   120 ) .   ht t ps : / / do i . o r g / 10. 1016 / j . p r o c s . 201 7. 1 1. 223     [ 11]   Y e t i l m e z s oy ,   K .   e t   a l . ,   ( 20 11) .   A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e   - B a s e d   P r e d i c t i o M o de l s ,   193 218 .     [ 12]   A bba ,   S .   I .   e t   a l . ,   ( 201 7) .   R i v e r   w a t e r   m o de l l i ng   pr e di c t i o us i ng   m ul t i - l i ne a r   r e g r e s s i o n,   a r t i f i c i a l   ne u r a l   ne t w o r k ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2252 - 8938     I n t   J   A rt i f   I nt e l l ,   V o l .   9 ,   N o .   1,   M a r c h   20 20 :     126     134   134   a nd  a da p t i v e   ne u r o - f uz z y   i nf e r e nc e   s y s t e m   t e c hni que s .   P r oc e di C om p ut e r   Sc i e nc e 12 0 ,   75 82 .   ht t ps : / / do i . o r g / 10. 1016 / j . p r o c s . 201 7. 1 1. 212     [ 13]   P a r m a r ,   K .   S .   a nd  B ha r dw a j ,   R .   ( 201 5) .   R i v e r   W a t e r   P r e di c t i o M o de l i ng   U s i ng   N e ur a l   N e t w o r k s ,   F uz z y   a nd  W a v e l e t   C o upl e M o de l .   W at e r   R e s our c e s   M an age m e nt 29 ( 1) ,   17 33.   h t t p s : / / do i . o r g / 10 . 1 007 / s 1 1269 - 01 4 - 0824 - 7     [ 14]   A bdul l a h i ,   J .   a nd  E l k i r a n ,   G .   ( 2017 ) .   P r e di c t i o o f   t he   f ut ur e   i m pa c t   o f   c l i m a t e   c ha ng e   o r e f e r e nc e   e v a po t r a n s pi r a t i o i C y pr us   u s i ng   a r t i f i c i a l   ne ur a l   ne t w o r k .   P r oc e di C om pu t e r   S c i e nc e 1 20 ,   276 28 3.   ht t ps : / / do i . o r g / 10. 1016 / j . p r o c s . 201 7. 1 1. 239     [ 15]   G a y a ,   M .   S .   e t   a l . ,   ( 20 17) .   E s t i m a t i o o f   t ur bi di t y   i w a t e r   t r e a t m e nt   p l a nt   u s i ng   ha m m e r s t e i n - w i e ne r   a nd  ne u r a l   ne t w o r t e c hni que .   I ndone s i an  J our na l   of   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng  and  C om put e r   S c i e nc e 5 ( 3 ) ,   666 672 .   ht t ps : / / do i . o r g / 10. 1159 1/ i j e e c s . v 5 . i 3 . p p666 - 67 2     [ 16]   Y a s m i n ,   N . S . A .   e t   a l . ,   ( 20 17 ) .   E s t i m a t i o o f   pH   a nd  M L S S   us i ng   ne ur a l   ne t w o r k.   T E L K O M N I K A ,   V o l . 1 5,   N o . 2,   J une   20 17 ,   p p.   91 2~ 918 .   ht t p: / / d o i . o r g /   10 . 12 928 / T E L K O M N I K A . v 15i 2. 6 142     [ 17]   Y us uf ,   Z .   e t   a l . ,   ( 201 8) .   N e u r a l   ne t w o r m o de l   de v e l o pm e n t   w i t s o f t   c o m put i ng   t e c hn i que s   f o r   m e m br a n e   f i l t r a t i o p r o c e s s .   I nt e r n at i ona l   J our nal   of   E l e c t r i c al   and  C om p ut e r   E ngi ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   V o l .   8,   N o.   4 ,   A u gus t   2 018 ,   pp.   2 614 ~ 26 23.   h t t p: / / do i . o r g /   10 . 115 91/ i j e c e . v 8i 4. pp26 14 - 26 23    [ 18]   N o ur a ni ,   V .   e t   a l . ,   ( 2 015 ) .   W a v e l e t - e n t r o py   da t a   pr e - pr o c e s s i ng   a ppr o a c f o r   A N N - ba s e g r o undw a t e r   l e v e l   m o de l i ng .   J O U R N A L   O F   H Y D R O L O G Y 52 4 ,   25 5 26 9.   h t t ps : / / do i . o r g / 10. 101 6/ j . j hy dr o l . 20 15. 02 . 048     [ 19]   C o m m i t t e e ,   A .   T .   ( 2000 ) .   A r t i f i c i a l   ne ur a l   n e t w o r k s   i hy dr o l o gy   I :   P r e l i m i n a r y   c o nc e pt s .   J our na l   o f   H y d r o l og i c   E ngi ne e r i n g 5 ( 2) ,   115 123 .     [ 20]   M i r ba g he r i ,   S .   A .   e t   a l . ,   ( 201 0) .   N e u r o - fu z z y   m o de l s   e m p l oy i ng   w a v e l e t   a na l y s i s   f o r   s us p e nd e s e d i m e n t   c o n c e nt r a t i o pr e d i c t i o i r i v e r s .   H y dr o l og i c a l   Sc i e nc e s   J o ur na l 55 ( 7) ,   117 5 11 89.   ht t ps : / / do i . o r g / 10. 1080 / 02 6266 67 . 201 0. 5 0887 1     [ 21]   L e g a t e s ,   D .   R .   a n M c C a be   J r . ,   G .   J .   ( 200 5) .   E v a l ua t i ng   t he   U s e   o f   G oo dne s s   o f   F i t   M e a s u r e s   i H y dr o l o g i c   a nd  H y dr o c l i m a t i c   M o de l   V a l i da t i o n.   W at e r   R e s o ur c e s   R e s e ar c h 35 ( 1 ) ,   233 241 .   ht t ps : / / do i . o r g / 10. 10 29 / 19 98W R 900 018     [ 22]   E m a m g ho l i z a de h,   S .   e t   a l . ,   ( 201 4) .   P r e di c t i o o f   w a t e r   qua l i t y   p a r a m e t e r s   o f   K a r o o R i v e r   ( I r a n)   by   a r t i f i c i a l   i nt e l l i g e nc e - ba s e m o de l s .   I nt e r na t i ona l   J our nal   of   E nv i r onm e nt al   Sc i e nc e   and  T e c hn ol ogy 11 ( 3 ) ,   645 656 .   ht t ps : / / do i . o r g / 10. 1007 / s 1376 2 - 013 - 0378 - x       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         M uh a m m a S a n i   G a y a   r e c e i v e d   B . E ng   i E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   i n   200 2,   M . E ng   ( E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng . )   i n   200 bo t h   f r o m   B a y e r o   U ni v e r s i t y   K a no ,   N i g e r i a   a nd   P hD   de g r e e   f r o m   t h e   D e pa r t m e n t   o f   C o nt r o l   a nd  M e c ha t r o ni c s   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a   i 20 14 .   H i s   c ur r e n t   r e s e a r c i n t e r e s t   c e nt r e s   a r o und  s y s t e m   i de n t i f i c a t i o n ,   f e e db a c c o nt r o l ,   I M C   a nd  i nv e r s e   c o nt r o l   o f   unc e r t a i n/   no nl i ne a r   s y s t e m s   ba s e o ne u r a l   ne t w o r k ,   f uz z y   a nd  A N F I S .   C ur r e nt l y ,   w o r ki ng   w i t D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   K a no   U ni v e r s i t y   of   S c i e nc e   a nd   T e c hno l o gy ,   W udi l .         S a ni   I s a A bba   r e c e i v e h i s   b a c he l o r   d e g r e e   f r o m   B a y e r o   U ni v e r s i t y ,   K a no   ( B U K ) ,   m a s t e r s   de g r e e   f r o m   S ha r da   U ni v e r s i t y ,   I ndi a ,   a nd  P h . D .   de g r e e   f r o m   N e a r   E a s t   U n i v e r s i t y ,   T R N C .   H i s   c ur r e n t   r e s e a r c i nt e r e s t   i nc l ude s   w a t e r   r e s o ur c e s ,   e nv i r o nm e nt a l   m o de l i ng   a nd  s i m u l a t i o n ,   c l i m a t o l o gy ,   w a t e r   qu a l i t y   a nd  w a t e r   a n w a s t e w a t e r   t r e a t m e nt   pl a n t .   H e   a l s o   ha s   a d di t i o na l   s ki l l s   a nd  e xpe r t i s e   i d a t a - dr i v e a l g o r i t hm s ,   A r t i f i c i a l   i n t e l l i g e nc e   a nd  da t a   p r o c e s s i ng   s o f t w a r e .         A l i y M uha m m a A bdu   r e c e i v e h i s   B . E ng .   i E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   K a n o   U ni v e r s i t y   of   S c i e nc e   a nd  T e c hno l o gy   ( K U S T )   i 200 a nd  h i s   M .   E ng .   de g r e e   i E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e c hno l o g i   M a l a y s i a   ( U T M )   i 2014 .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t   i nc l ude s   D i g i t a l   I m a g e   P r o c e s s i ng ,   M a c hi ne   L e a r n i ng ,   C o m pu t e r   V i s i o a nd  P a t t e r n   R e c o g ni t i o n.   H i s   c ur r e nt   r e s e a r c h   i s   i n   t he   a pp l i c a t i o o f   t h e s e   m o de l s   t o   pl a n t   d i s e a s e   de t e c t i o n .   A l i y i s   c ur r e n t l y   a   P h.   D   s t u de n t ,   m e m be r   o f   t he   C o m put e r   V i s i o n,   V i de o ,   a nd   I m a g e   P r o c e s s i ng   ( C V V I P )   r e s e a r c g r o up  o f   t h e   de pa r t m e nt   o f   M i c r o c o m put e r   a nd  E l e c t r o ni c s   d e pa r t m e nt   a t   S c h o o l   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   U T M .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.