Đề tài Ứng dụng logic mờ để dự báo lượng nước theo mùa

ÖÙNG DUÏNG LOGIC MÔØ ÑEÅ DÖÏ BAÙO LÖÔÏNG NÖÔÙC THEO MUØA Toùm taét: Moãi muøa xuaân ôû Alberta, Canada, löôïng nöôùc baêng tan tieàm aån luoân ñöôïc döï baùo cho vaøi vuøng truõng ñeå ñaùnh giaù löôïng nöôùc cung caáp cho töøng vuøng. Caùc nhaø quaûn lyù nöôùc caàn döï baùo naøy ñeå ñöa ra keá hoaïch phaân phoái nöôùc cho muøa heø saép tôùi. Caùc vuøng truõng nhö Middle Creek vaø Lodge Creek, ôû phía Nam Alberta, laø hai vuøng maø yeâu caàu loaïi döï baùo muøa ñoâng treã. Theo lòch söû, döï baùo döïa treân söï lieân keát caùc phöông trình hoài qui. Nhöõng keát quaû sau ñoù ñöôïc trình baøy bôûi moät nhaø döï baùo vaø ñöôïc hieäu chænh döïa treân kieán thöùc kinh nghieäm cuûa nhaø döï baùo veà vuøng truõng. Thaät khoâng may, caùch tieáp caän naøy ñaõ haïn cheá möùc ñoä thaønh coâng trong quaù khöù, vôùi yeâu caàu chính xaùc nhöõng döï baùo naøy neân moät söï löïa choïn phöông phaùp laø caàn thieát. Trong nghieân cöùu naøy, vieäc öùng duïng caùc kyõ thuaät moâ hình logic môø cho döï baùo nöôùc cung caáp ñöôïc ñaàu tö. Logic môø ñöôïc öùng duïng thaønh coâng trong vaøi lónh vöïc maø ôû ñoù moái quan heä giöõa nguyeân nhaân vaø hieäu quaû (bieán vaø keát quaû) khoâng ñöôïc roõ raøng. Caùc bieán môø ñöôïc söû duïng ñeå thieát laäp söï hieåu bieát maø theå hieän baèng “ngoân ngöõ hoïc” vôùi moät söï phaân tích nghieâm tuùc. Ví duï, “taûng baêng cao”, “taûng baêng trung bình”, vaø “taûng baêng thaáp” laø caùc bieán. Baèng caùch öùng duïng logic môø, moät döï baùo cung caáp nöôùc ñöôïc thieát laäp maø vieäc phaân loaïi tieàm naêng theo 3 vuøng döï baùo: ‘thaáp’, ‘trung bình’ vaø ‘cao’. Vieäc döï baùo baêng tan vaøo muøa xuaân töø caùc heä môø hoaøn haûo ñöôïc xem nhö laø ñaùng tin caäy hôn caùc moâ hình hoài qui trong vieäc döï baùo khu vöïc baêng tan thích hôïp, ñaëc bieät trong ñieàu kieän nhaän bieát möùc baêng tan thaáp hay trung bình. Döïa treân caùc keát quaû maãu töø 2 vuøng truõng, noù ñöôïc keát kuaän raèng logic môø coù moät tieàm naêng höùa heïn cho caùc döï baùo cung caáp nöôùc ñaùng tin caäy. GIÔÙI THIEÄU Bôûi vì nhu caàu cao veà taøi nguyeân nöôùc, caùc nhaø quaûn lyù nöôùc thöôøng ñöôïc yeâu caàu ñaûm baûo moät söï cung caáp nöôùc lieân tuïc ñeå thoûa maõn nhöõng nhu caàu nhö tieâu duøng, noâng nghieäp vaø moâi tröôøng. Vieäc döï baùo cung caáp nöôùc laø moät coâng cuï quaûn lyù taøi nguyeân quan troïng ôû nhöõng vuøng maø taïi ñoù nhöõng doøng suoái töø caùc ñænh nuùi bò laán aùt bôûi muøa xuaân vaø muøa heø ñeán sôùm, töø ñoù löôïng nöôùc naøy thöôøng ñaëc tröng cho phaàn lôùn löôïng baêng tan haøng naêm ñoå vaøo vuøng truõng. Ñeå giuùp caùc nhaø quaûn lyù nöôùc caû veà chaát löôïng vaø soá löôïng nöôùc, caùc döï baùo cung caáp nöôùc ñieån hình ñöôïc chuaån bò vaøo cuoái muøa ñoâng, moät caùch töông ñoái khi maø löôïng baêng tích luõy cöïc ñaïi. Thoâng thöôøng, löôïng döï baùo nöôùc cung caáp ñöôïc ñöa ra trong moät khoaûng giaù trò coù khaû naêng vôùi söï keát hôïp khoâng chaéc chaén, gioáng nhö döï baùo thôøi tieát. Roos (1988) phaùt hieän ra nhieàu söï khoâng chaéc chaén öùng vôùi döï baùo cung caáp nöôùc vaø taùc ñoäng cuûa noù. Bôûi vì ñoä tin caäy cuûa vieäc döï baùo cung caáp nöôùc taêng theo muøa, moät döï baùo cung caáp nöôùc hieäu quaû phaûi caân baèng nhu caàu löôïng nöôùc döï baùo chính xaùc vôùi thôøiø haïn döï baùo. Nhö muøa naøy, döï baùo cung caáp nöôùc ñöôïc ñöa ra theo caùc nhu caàu cuûa nhaø quaûn lyù nöôùc. Moät vaøi coù theå döï baùo löôïng baêng tan moät naêm taêng leân, trong khi nhöõng caùi coøn laïi hy sinh thôøi haïn hoaøn thaønh vì ñoä chính xaùc cao hôn. Tieâu bieåu, döï baùo cung caáp nöôùc ñöôïc xaây döïng töø döõ lieäu khí töôïng hoïc vaø thuûy hoïc saün coù trong quaù khöù, chæ choïn nhöõng tham soá maø saün coù trong thôøi haïn quaù trình hoïat ñoäng. Caùc bieán ñöôïc choïn döïa treân söï töông quan cuûa chuùng vôùi vieäc baêng tan theo muøa, vaø do kinh nghieäm kyõ thuaät phaân tích hoài qui thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå xaùc ñònh caùc phöông trình döï baùo. Caùc phöông trình hoài qui thöïc hieän toát nhaát vôùi caùc taäp döõ lieäu lôùn taïi ñoù caû möùc voâ cuøng cao vaø voâ cuøng thaáp ñeàu ñöôïc dieãn taû. Ñaëc tính naøy laøm chuùng ít hôn lyù töôûng cho vieäc döï baùo cung caáp nöôùc, ôû ñoù döõ lieäu thöôøng bò giôùi haïn vaø nhu caàu veà ñoä tin caäy döï baùo löôïng thaáp laø tôùi haïn. Hôn nöõa, caùc phöông trình hoài qui xaùc ñònh coá ñònh vaø phaûi ñöôïc xaây döïng roõ raøng vôùi moãi döï baùo cung caáp nöôùc. Muïc ñích cuûa vieäc nghieân cöùu naøy laø ñeå khaùm phaù khaû naêng tieàm taøng cuûa moät caùch tieáp caän xen keõ vôùi döï baùo cung caáp nöôùc naøy döïa treân logic môø. Theo lyù thuyeát taäp môø (FST), logic môø ñöôïc öùng duïng trong nhieàu lónh vöïc taïi ñoù caùc moái quan heä do kinh nghieäm khoâng ñöôïc xaùc ñònh toát hay khoâng thöïc teá vôùi moâ hình. Vôùi söï saùng laäp cuûa FST, ñeå coù ñöôïc söï roõ raøng vôùi söï khoâng chaéc chaén phi thoáng keâ, ñöôïc xaây döïng ñaàu tieân bôûi Zadeh (1965). Keå töø ñoù, nhöõng nhaø nghieân cöùu khaùc ñaõ phaùt hieän ra öùng duïng cuûa logic môø cho nhöõng vaán ñeà ña daïng, bao goàm nhöõng öùng duïng kyõ thuaät ( ví duï, Siskos, 1982; Sakawa vaø Seo, 1985; Prade vaø Dubois, 1989) vaø moät soá vaên baûn tham khaûo laø bieán (ví duï, Dubois, 1980; Sakawa, 1993). Maëc duø tính chuû quan cuûa vieäc thieát laäp caùc bieán moâ taû, caùc öùng duïng moâ hình logic môø ñaõ thaønh coâng roäng raõi trong lónh vöïc kyõ thuaät xaây döïng, ñaëc bieät trong nhieàu hoaøn caûnh coù nhieàu söï khoâng chaéc chaén trong caùc moái quan heä giöõa caùc bieán vaøo vaø keát quaû ñaàu ra. Ví duï, Fontance (1997) khaùm phaù ra öùng duïng cuûa logic môø trong vieäc ñieàu chænh möïc nöôùc hoà chöùa. Caùc keát quaû sô boä töø Openshaw vaø See (2000) dieãn taû raèng logic môø coù theå ñöôïc söû duïng vôùi söï keát noái caùc kyõ thuaät phaàn meàm maùy tính ñeå taïo ra söï kieåm tra möùc ñoä phöùc taïp vaø caùc heä thoáng döï baùo. Hundecha (2001) chöùng minh raèng moät caùch tieáp caän logic môø coù theå ñöôïc söû duïng ñeå taùi taïo thaønh phaàn thöïc söï caùc quaù trình thuûy hoïc (ví duï, baêng tan, söï bay hôi) trong nhöõng lónh vöïc maø taïi ñoù döõ lieäu ñuû laø bieán cho moâ hình nhöõng quaù trình vaät lyù. Trong baøi naøy, khaû naêng coù theå aùp duïng ñöôïc logic môø cho döï baùo cung caáp nöôùc ñöôïc ñaàu tö cho 2 vuøng truõng ôû caùc ñoài nuùi Cypress, Alberta, moät vuøng vôùi dieän tích traûi daøi caùc tænh leû döï baùo cung caáp nöôùc vuøng maø ñöôïc bieát ñeán nhö moät vuøng coù vaán ñeà vôùi caùc nhaø döï baùo. Vôùi döõ lieäu quaù khöù haïn heïp, vieäc phaân tích hoài qui boäi phi tuyeán truyeàn thoáng cho keát quaû chöa thoûa maõn vôùi baøi toaùn naøy, vaø quaù trình vaät lyù maãu vôùi vuøng truõng khoâng khaû thi theo moät döõ lieäu thôøi haïn thieáu. Trong cuoäc nghieân cöùu naøy, moät heä thoáng hoaøn chænh logic môø cho döï baùo cung caáp nöôùc laàn ñaàu tieân ñöôïc xaây döïng cho vuøng truõng ôû Cypress baèng caùch ñaùnh giaù döõ lieäu vôùi ngoân ngöõ hoïc vaø aùp duïng logic môø. Caùc keát quaû moâ hình sau ñoù ñöôïc ñaùnh giaù töông ñoái vôùi caùc döï baùo töø caùc kyõ thuaät hoài qui maãu hieän taïi. Cuoái cuøng, khaû naêng thay ñoåi caùc nguyeân taéc quaûn lyù vieäc tan baêng vôùi vuøng gaàn keà ñöôïc ñaàu tö. XAÙC ÑÒNH VAÁN ÑEÀ NGHIEÂN CÖÙU Cypress laø moät vuøng ôû goùc phía Nam cuûa Alberta, Canada. Lodge Creek (löu vöïc soâng 908 km2) vaø Middle Creek ( 305 km2) ñeàu baét nguoàn töø Cypress. Nöôùc töø nhöõng vuøng truõng ruùt heát veà phía Ñoâng Nam, xuyeân qua tænh Saskatchewan (Canada) vaøo soâng Milk (USA), roài trôû laïi doøng Mississippi vaø cuoái cuøng ñoå vaøo vònh Mexico. Cypress ôû ñoä cao 350m phía treân vuøng ngöôøi da ñoû. Vôùi lyù do naøy, aùp suaát nöôùc vuøng truõng thay ñoåi ñaùng keå töø caùc vuøng khoâ ñaëc tröng cuûa ngöôøi da ñoû thaáp hôn moät nöûa so vôùi nhöõng vuøng truõng khaùc. Vaøi hoà chöùa nöôùc nhoû ñaõ ñöôïc taïo ra ôû Middle vaø Lodge Creeks ñeå hoã trôï noâng nghieäp ñòa phöông. Quaûn lyù nöôùc ôû vuøng laø thieát yeáu ñeå ñaït ñöôïc söï thoûa thuaän phaân chia nöôùc lieân tænh giöõa nhöõng tænh cuûa Alberta vaø Sakatchewan, vaø söï thoûa thuaän phaân chia nöôùc lieân quoác gia giöõa Myõ vaø canada. Ñeå giuùp ñôõ caùc nhaø quaûn lyù nöôùc ñòa phöông phaân phoái nöôùc, moät baøi baùo caùo döï baùo cung caáp nöôùc ñöôïc ñöa ra vaøo thaùng 3 haøng naêm. Caùc döï baùo cung caáp nöôùc ñöôïc thöïc hieän taïi moãi nhaùnh soâng ñöôïc xaùc ñònh bôûi caùc traïm ño tyû troïng nöôùc töông öùng cuûa Canada. Nhaùnh soâng Lodge naèm treân ñöôøng bieân lieân tænh (traïm 11AB082) phía Ñoâng ñöôøng bieân Alberta-Sakatchewan; Nhaùnh soâng Lodge naèm treân ñöôøng bieân lieân tænh (traïm 11AB009) thuoäc Alberta, phía Taây ñöôøng bieân. Döï baùo cung caáp nöôùc ñöôïc ñöa ra cho nhöõng vuøng xaùc ñònh. Baét ñaàu töø naêm 1980, moät thuû tuïc chuaån ñöôïc xaây döïng ñeå tính toaùn löu löôïng töï nhieân töø caùc vuøng truõng cuûa nhaùnh soâng Middle vaø Lodge. Chi tieát cuûa vieäc tính toaùn coù saün trong soå tay cuûa ngöôøi quaûn lyù thoûa thuaän phaân chia (1995). Vôùi muïc ñích cuûa baøi naøy, döõ lieäu löu löôïng hôïp phaùp töø nhöõng tính toaùn phaân chia lieân tænh ñöôïc söû duïng ñeå xaùc ñònh khoái löôïng phaân chia theo muøa. Töø ñoù moät phöông phaùp chuaån tính toaùn löu löôïng töï nhieân ñöôïc aùp duïng vaøo naêm 1980, löôïng phaân chia ñaõ coù ñöôïc 21 naêm. Theo tröôùc ñaây, 2 loaïi döõ lieäu ñöôïc duøng ñeå döï baùo nöôùc cung caáp cho Cypress laø: löôïng tuyeát rôi vaø taûng baêng vaøo cuoái ñoâng. Taûng baêng bieåu thò cho löôïng nöôùc tieàm aån cho töøng vuøng truõng. Löôïng tuyeát rôi xuoáng cung caáp moät chæ soá veà tình traïng hôi aåm trong ñaát tröôùc ñoù taùc ñoäng tôùi chu kyø muøa ñoâng, vaø löôïng tuyeát rôi vaøo muøa xuaân ñöôïc xem nhö moät nguoàn chuû yeáu cho vieäc phaùt sinh ra nöôùc tieàm aån. Nhöõng vò trí cuûa taát caû caùc traïm taäp hôïp döõ lieäu ñöôïc moâ taû trong hình 1. Saùu quaù trình dieãn bieán tuyeát rôi ñöôïc xaùc ñònh laø thay ñoåi theo ñoä cao treân vuøng trung taâm cuûa Cypress. Vaøo cuoái thaùng 2 haøng naêm, nhaân vieân moâi tröôøng Alberta tieán haønh khaûo saùt möùc tuyeát taïi 6 vò trí xaùc ñònh, vôùi ñoä daøy lôùp tuyeát ñöôïc bieát nhö laø löôïng nöôùc töông ñöông (SWE). Trung bình soá hoïc cuûa SWE töø 6 vò trí ñoù ñöa ra moät öôùc löôïng ñôn cuûa SWE cho caùc vuøng Middle vaø Lodge. Löôïng tuyeát rôi ñöôïc ño taïi 3 vò trí xaùc ñònh ôû Cypress. Ngaønh khí töôïng hoïc Canada ñieàu khieån moät traïm khí töôïng töï ñoäng ôû Medicine Hat, khoûang 50 km veà phía Taây Baéc Cypress, chaúng khaùc gì moät traïm thôøi tieát ñöôïc ñieàu khieån baèng tay, Altawan, ñaët taïi phía Ñoâng Cypress. Moâi tröôøng Alberta cuõng coù moät traïm khí töôïng töï ñoäng, Medicine lodge, ñaët doïc theo moûm nuùi roäng cuûa Cypress, laø hieän ñaïi nhaát trong caùc traïm (xaây döïng naêm 1985). CAÙC KYÕ THUAÄT DÖÏ BAÙO HOÀI QUI HIEÄN TAÏI Hieän nay, caùc nhaø döï baùo duøng caùc kyõ thuaät phaân tích hoài qui, lieân keát caùc döõ lieäu khaùc nhau töø caùc vò trí. Vaøi moâ hình hoài qui ñöôïc xaây döïng cho töøng vò trí, vaø luoân saün saøng caùc döï baùo töø caùc moâ hình khaùc nhau ñeå so saùnh vaø moät möùc nöôùc tieàm taøng ñöôïc choïn khi döï baùo. Quaûn lyù nöôùc ñöôïc hoaïch ñònh döïa treân caùc khoaûng giaù trò ñaõ döï baùo vaø ñöôïc hieäu chænh laïi theo naêm. Bôøi vaäy, vieäc döï ñoaùn baèng soá tuyeät ñoái cuûa caùc moâ hình hoài qui khoâng quan troïng baèng vieäc döï baùo phuø hôïp moät khoaûng löôïng nöôùc tieàm aån. Vôùi nhaùnh soâng Lodge, caùc keát quaû cuûa 3 moâ hình hoài qui ñöôïc xeùt ñeán trong vieäc thieát laäp döï baùo cung caáp nöôùc: Pha troän hoài qui Lodge, döïa treân moät giaù trò khoái löôïng tuyeát rôi vaøo muøa thu töø caùc traïm Medicine Hat vaø Medicine Lodge, vaø löôïng hôi aåm töø löôïng tuyeát rôi vaøo muøa xuaân taïi Medicine Lodge vaø SWE töø taûng baêng. Hoài qui Medicine Lodge, döïa treân löôïng tuyeát rôi vaøo muøa thu vaø muøa xuaân taïi traïm Medicine Lodge, vaø SWE cuûa taûng baêng. Hoài qui Medicine Hat, döïa treân löôïng tuyeát rôi vaøo muøa thu vaø muøa xuaân taïi traïm Medicine Hat, vaø SWE cuûa taûng baêng. Hai moâ hình hoài qui ñöïoc xaây döïng cho nhaùnh soâng Middle: Pha troän hoài qui Middle, döïa treân khoái löôïng tuyeát rôi vaøo muøa xuaân vaø muøa thu töø Altawan vaø Medicine Lodge, lieân keát vôùi döõ lieäu löôïng nöôùc töông öùng taûng baêng. Vuøng truõng Middle-Medicine Lodge, ñöôïc döïa treân döõ lieäu löôïng tuyeát rôi vaøo muøa thu vaø muøa xuaân töø traïm Medicine Lodge, vaø döõ lieäu löôïng nöôùc töông öùng taûng baêng. Boán trong 5 moâ hình hoài qui tin vaøo döõ lieäu löôïng tuyeát rôi töø Medicine Lodge, maø ôû ñoù chæ coù döõ lieäu 15 naêm. Vôùi 15 naêm, caùc moâ hình hoài quy chæ coù theå döï baùo moät caùch ñònh tính vôùi ñoä tin caäy khoâng chaéc chaén. Ñònh tính, sai soá giöõa caùc döï baùo coù ñöôïc töø caùc moâ hình hoài qui khaùc nhau cho moãi vuøng truõng hôn quaù 40%. Ñieàu naøy taïo neân möùc töï tin thaáp ñoái vôùi caùc moâ hình. HEÄ LOGIC MÔØ HOAØN HAÛO Logic môø coù moät thuaän lôïi vöôït troäi nhieàu phöông phaùp thoáng keâ khaùc, trong ñoù vieäc thöïc hieän moät heä môø hoaøn haûo khoâng phuï thuoäc vaøo khoái löôïng döõ lieäu quaù khöù ñaõ coù. Töø ñoù nhöõng heä hoaøn haûo ñöa ra moät keát quaû döïa treân caùc nguyeân taéc ngoân ngöõ hôïp lyù, nhöõng ñieåm döõ lieäu xa nhau trong moät taäp döõ lieäu nhoû khoâng aûnh höôûng quaù möùc tôùi caùc moâ hình. Bôûi vì nhöõng ñaëc tính naøy, logic môø coù leõ laø moät phöông phaùp thích hôïp cho vieäc döï baùo cung caáp nöôùc hôn caùc kyõ thuaät hoài qui hieän taïi. Vieäc thieát laäp moät heä môø hoaøn haûo bao goàm 4 böôùc cô baûn sau: Vôùi moãi bieán, duø moät bieán ñaàu vaøo hay moät bieán keát quaû, moät taäp hôïp caùc haøm thaønh vieân phaûi ñöôïc xaùc ñònh. Moät haøm thaønh vieân xaùc ñònh möùc ñoä maø giaù trò cuûa moät bieán thuoäc nhoùm vaø luoân luoân laø moät daïng ngoân ngöõ, nhö laø cao hay thaáp. Vieäc trình baøy, hay laø caùc luaät, ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch lieân keát caùc haøm thaønh vieân cuûa moãi bieán vôùi keát quaû, thöôøng thoâng qua moät chuoãi caùc meänh ñeà NEÁU – THÌ. Ví duï, moät luaät seõ ñöôïc ñöa ra: NEÁU taûng baêng (ñieàu kieän) laø thaáp (daïng ngoân ngöõ ñöôïc dieãn taû thoâng qua moät haøm thaønh vieân) THÌ löôïng nöôùc coù ñöôïc (keát quaû) laø thaáp (daïng ngoân ngöõ ñöôïc dieãn taû thoâng qua moät haøm thaønh vieân). Caùc luaät ñöôïc ñaùnh giaù chính xaùc vaø caùc keát quaû ñöôïc lieân keát. Moãi luaät ñöôïc ñaùnh giaù thoâng qua moät quaù trình ñöôïc goïi laø ñan xen, vaø nhöõng keát quaû cuûa taát caû caùc luaät ñöôïc lieân keát trong moät quaù trình goïi laø söï toå hôïp. Haøm keát quaû ñöôïc ñaùnh giaù thoâng qua moät quaù trình goïi laø giaûi môø. Caùc quyeát ñònh döïa treân quan ñieåm caù nhaân thöôøng ñöôïc yeâu caàu trong moâ hình logic môø, ñaëc bieät trong vieäc xaùc ñònh caùc haøm thaønh vieân cho caùc bieán. Trong caùc tröôøng hôïp nhö theá naøy, ôû ñoù caùc taäp döõ lieäu lôùn khoâng coù saün ñeå xaùc ñònh moãi vieãn caûnh tieàm aån coù theå xaûy ra vôùi moâ hình, quan ñieåm chuyeân moân ñöôïc duøng ñeå thieát laäp logic. Caùc haøm thaønh vieân Caùc haøm thaønh vieân laø phaàn chính nhaát cuûa moâ hình logic môø. Moãi bieán phaûi coù haøm thaønh vieân, luoân luoân ñöôïc dieãn taû bôûi caùc daïng ngoân ngöõ, ñöôïc xaùc ñònh cho toaøn theå caùc khoaûng giaù trò coù theå. Caùc daïng ngoân ngöõ thoâng thöôøng moâ taû moät khaùi nieäm lieân quan tôùi giaù trò cuûa bieán, nhö laø thaáp, trung bình vaø cao. Caùc haøm thaønh vieân naøy xaùc ñònh möùc thaønh vieân m maø ñaëc bieät laø giaù trò soá hoïc cuûa moät bieán phuø hôïp vôùi khaùi nieäm ñöôïc dieãn taû bôûi daïng ngoân ngöõ. Giaù trò cuûa caùc khoaûng m töø 0 (phaàn roãng cuûa taäp hôïp) tôùi 1 (dieãn taû moät caùch hoaøn haûo khaùi nieäm ngoân ngöõ). Caùc haøm thaønh vieân coù theå nhaän laáy vaøi loaïi, tuøy thuoäc vaøo trieát lyù ñaèng sau khaùi nieäm daïng ngoân ngöõ. Ví duï, ‘trung bình’ coù theå laø moät giaù trò tuyeät ñoái, bieåu thò laø moät ñieåm nhö trong hình 2a, hay noù coù theå laø moät khoaûng giaù trò nhö trong hình 2b, neáu caùc yeáu toá nhö ñoä chính xaùc cuûa vieäc ño löôøng ñöôïc xem xeùt aûnh höôûng ñeán giaù trò. Vôùi logic môø, caùc haøm thaønh vieân tieâu bieåu choàng leân nhau, laøm noù coù theå cho moät giaù trò hay moät bieán coù moät thaønh vieân vôùi nhieàu hôn moät daïng ngoân ngöõ. Ví duï, löôïng tuyeát rôi 30 mm coù theå ñöôïc xem nhö ‘thaáp’ ñoái vôùi moät möùc thaønh vieân (ví duï m = 0.2) vaø ‘trung bình’ vôùi moät möùc ñoä lôùn hôn (ví duï m = 0.5). Soá, hình daïng, vaø khoaûng cuûa caùc haøm thaønh vieân laø nhöõng yeáu toá chính trong vieäc döï baùo baèng soá cuoái cuøng ñöôïc ñöa ra bôûi moâ hình logic môø. Söï chuyeån töø traïng thaùi khoâng thaønh vieân sang 100% thaønh vieân coù theå nhaän ñöôïc töø baát kyø daïng hình loøng chaûo naøo. Söï bieåu dieãn ñôn giaûn nhaát laø moät ñöôøng thaúng. Neáu ñöôïc hoã trôï bôûi kieán thöùc xaùc ñònh hay döõ lieäu cuûa vaán ñeà, thì söï chuyeån traïng thaùi cuûa haøm thaønh vieân coù theå ñöôïc lieân keát bôûi caùc phöông trình phöùc taïp. Ñònh nghóa luaät Heä môø hoaøn haûo bao goàm caùc luaät ngoân ngöõ lieân quan tôùi caùc haøm thaønh vieân cuûa caùc bieán ñaàu vaøo vôùi haøm thaønh vieân cuûa caùc bieán ñaàu ra. Moät chuoãi caùc traïng thaùi NEÁU – THÌ lieân heä giöõa ñaàu vaøo vaø ñaàu ra. Toaùn töû AND coù theå ñöôïc söû duïng ñeå lieân keát caùc bieán ñaàu vaøo vôùi moãi bieán khaùc ñeå xaùc ñònh keát quaû nhö moät söï keát noái cuûa caùc bieán ñaàu vaøo. Toaùn töû AND laø daïng toaùn hoïc ñöôïc aùp duïng khi toaùn töû giao nhau bôûi haøm ‘tích soá’ hay ‘cöïc tieåu’ khaùc. Cöïc tieåu ñöôïc söû duïng phoå bieán khi döõ lieäu ñaàu vaøo laø ñoäc laäp vôùi nhau, vaø tích soá thöôøng ñöôïc aùp duïng neáu caùc bieán ñaàu vaøo laø phuï thuoäc laãn nhau. Vôùi moät luaät cô baûn, quan heä giöõa caùc keát quaû vôùi caùc bieán ñaàu vaøo thì roõ raøng deã hieåu. Ví duï, NEÁU taûng baêng (bieán vaøo) laø thaáp (caùc haøm thaønh vieân cho ñoáng tuyeát) VAØ löôïng tuyeát rôi vaøo muøa thu (bieán vaøo) laø thaáp (haøm thaønh vieân cho löôïng tuyeát rôi vaøo muøa thu) VAØ löôïng tuyeát rôi vaøo muøa xuaân (bieán vaøo) laø thaáp (haøm thaønh vieân cho löôïng tuyeát rôi vaøo muøa xuaân) THÌ nöôùc baêng tan vaøo muøa xuaân (bieán ra) laø thaáp (haøm thaønh vieân cho löôïng nöôùc baêng tan vaøo muøa xuaân). Caùc luaät coù aûnh höôûng trong vieäc choïn soá bieán vaø haøm thaønh vieân ñeå laøm maãu vôùi logic môø bôûi vì moâ hình trôû thaønh haøm muõ raát phöùc taïp khi soá bieán hay soá haøm thaønh vieân taêng leân. Bôûi vì moät luaät coù ñöôïc vôùi moãi khaû naêng keát noái caùc haøm thaønh vieân bieán vaøo vaø keát quaû caùc haøm thaønh vieân tieàm aån. Neáu moät moâ hình bao goàm 2 bieán vaøo m ñöôïc xaùc ñònh bôûi 3 haøm thaønh vieân n, thì 9 luaät nm ñöôïc yeâu caàu ñeå xaùc ñònh taát caû caùc tröôøng hôïp. Cho 3 bieán vaøo vôùi 3 haøm thaønh vieân, soá luaät taêng leân tôùi 27 (33). Vieäc theâm vaøo caùc bieán vaø caùc haøm thaønh vieân khoâng caàn thieát seõ taïo ra moät moâ hình phöùc taïp hôn möùc yeâu caàu caàn thieát, vaø coù theå daãn ñeán caùc luaät haïn cheá noäi dung baøi toaùn. Maëc duø caùc quan heä ñeàu deã daøng xaùc ñònh cho caû hai dieàu kieän voâ cuøng thaáp vaø cao, nhöõng luaät trung gian ñöôïc xaùc ñònh bôûi caùc taøi lieäu ghi cheùp trong quaù khöù. Bôûi vaäy, maëc duø caùc taäp döõ lieäu lôùn laø khoâng caàn thieát, vaãn mong muoán coù ñöôïc nhöõng ñieåm döõ lieäu coù khaû naêng ñeå xaùc ñònh nhöõng luaät töông xöùng. Vôùi nhöõng tröôøng hôïp maø ôû ñoù nhöõng döõ lieäu khoâng coù khaû naêng ñöa ra moät luaät, caùc luaät chuû yeáu gaàn keà caùc haøm thaønh vieân coù theå ñöôïc xem xeùt theo söï hieåu bieát veà caùc moái quan heä. Vaøi luaät coù theå ñöôïc gaùn troïng soá vì coù aûnh höôûng ñeán keát quaû nhieàu hôn nhöõng luaät khaùc, neáu coù daáu hieäu vaät lyù trong döõ lieäu ñeå hoã trôï moät troïng soá lôùn hôn. Söï toå hôïp vaø söï ñan xen ‘Söï ñan xen’ laø moät quaù trình maø nhöõng ñaùnh giaù phaàn chia cuûa haøm thaønh vieân laø tích cöïc cho moät luaät ñaëc bieät. Haøm cöïc tieåu xaùc ñònh söï ñan xen nhö sau: neáu moät giaù trò cuûa bieán thuoäc moät taäp hôïp vôùi möùc m, thì vuøng taäp hôïp tích cöïc coù theå ñöôïc xeùt cho taát caû giaù trò trong haøm thaønh vieân maø thuoäc haøm thaønh vieân vôùi moät phöông trình hay möùc ñoä nhoû hôn. Ngöôïc laïi, phöông phaùp tích soá cuûa söï ñan xen saép xeáp taát caû haøm thaønh vieân theo möùc ñoä maø bieán sôû höõu. Caùc keát quaû söï ñan xen trong moät taäp caùc giaù trò cho moãi nguyeân taéc ñöôïc ñaùnh giaù. Caùc taäp hôïp töø söï ñan xen ñöôïc keát noái vaøo trong moät taäp ñôn trong moät quaù trình ñöôïc goïi laø ‘söï toå hôïp’. Neáu caùc taäp hôïp töø söï ñan xen ñöôïc hôïp laïi vôùi nhau, thì phöông phaùp söï keát hôïp ñöôïc goïi laø söï toång keát. Neáu söï keát hôïp cuûa caùc taäp hôïp xaûy ra bôûi söï lieân keát caùc giaù trò cöïc ñaïi ñaït ñöôïc cho moãi ñaàu ra haøm thaønh vieân sau söï ñan xen, thì phöông phaùp cöïc ñaïi ñöôïc söû duïng. Khoâng moät nguyeân taéc chæ ñaïo coá ñònh naøo ñöôïc xaây döïng cho vieäc aùp duïng caùc phöông phaùp khaùc nhau cuûa söï toå hôïp vaø söï ñan xen. Tieâu bieåu, moät phaân tích ñoä nhaïy ñöôïc thöïc hieän ñeå xaùc ñònh maø caùc phöông phaùp thöïc hieän toát nhaát cho moät moâ hình logic môø ñaëc tröng. Nhieàu thoâng tin treân caùc quaù trình ñöôïc cho bôûi Klir (1997). Giaûi môø Giaûi môø laø moät quaù trình maø moät taäp lôøi giaûi ñöôïc chuyeån sang moät giaù trò ñôn. Taäp lôøi giaûi logic môø laø hình thöùc cuûa moät haøm, lieân keát giaù trò cuûa keát quaû vôùi möùc thaønh vieân. Toaøn theå khoaûng caùc lôøi giaûi coù khaû naêng coù theå chöùa trong taäp lôøi giaûi môø. Giaûi môø laø moät quaù trình ruùt ra moät caâu traû lôøi thaáu ñaùo deã daøng töø taäp hôïp. Phöông phaùp trung taâm cuûa khu vöïc (hay trung taâm cuûa troïng löïc) laø moät trong nhöõng phöông phaùp môø hoùa thoâng duïng nhaát vaø bao goàm vieäc choïn löïa giaù trò töông öùng vôùi trung taâm cuûa troïng löïc cho taäp lôøi giaûi. Phöông phaùp phaân ñoâi cho ra moät giaù trò maø seõ taùch vuøng taäp lôøi giaûi thaønh moät nöûa. Ba phöông phaùp môø hoùa khaùc taäp trung vaøo giaù trò thaønh vieân cöïc ñaïi ñaït ñöôïc bôûi taäp lôøi giaûi. Thoâng thöôøng giaù trò cöïc ñaïi cuûa taäp lôøi giaûi laø moät khaûong giaù trò hôn laø moät ñieåm giaù trò. ‘Nhoû nhaát cuûa cöïc ñaïi’ choïn giaù trò thaáp nhaát maø giaù trò thaønh vieân cao nhaát ñaõ ñaït ñöôïc. Töông töï, ‘trung bình cuûa cöïc ñaïi’ vaø ‘lôùn nhaát cuûa cöïc ñaïi’ töông öùng vôùi vieäc choïn giaù trò trung bình vaø lôùn nhaát maø taïi ñoù giaù trò thaønh vieân lôùn nhaát xaûy ra. Thoâng thöôøng phöông phaùp môø hoùa laø nhaïy nhaát cuûa caùc tham soá tính toaùn. Ví duï, xeùt tröôøng hôïp moät taäp toång hôïp bao goàm 90% thaønh vieân ‘thaáp’ vaø 10% thaønh vieân ‘trung bình’. ‘Nhoû nhaát cuûa cöïc ñaïi’ seõ ñöa ra giaù trò nhoû nhaát ôû ñoù 90% thaønh vieân ‘thaáp’ tìm thaáy. Baèng caùch ngöôïc laïi, phöông phaùp phaân ñoâi seõ tìm thaáygiaù trò maø chia taäp toång hôïp thaønh moät nöûa vaø taïo ra giaù trò ñoù nhö moät keát quaû soá hoïc. Khoaûng caùc giaù trò toång hôïp tieàm taøng ñöôïc taïo ra bôûi moät moâ hình coù theà ñöôïc giôùi haïn bôûi phöông phaùp môø hoùa. Trong tröôøng hôïp taäp toång hôïp coù daïng nhö hình tam giaùc, giaù trò soá hoïc nhoû nhaát maø coù theå ñöôïc döï baùo söû duïng phöông phaùp trung taâm troïng löïc cuûa môø hoùa laø giaù tri cuûa trung taâm troïng löïc cho tam giaùc ñaëc bieät ñoù. Tuy nhieân, baát kyø phöông phaùp cöïc ñaïi naøo cuûa môø hoùa seõ cho giaù trò maø ôû ñoù thaønh vieân cao nhaát xuaát hieän, laø ñieåm cao nhaát cuûa tam giaùc. Muïc tieâu cuûa moâ hình seõ aûnh höôûng ñeán vieäc löïa choïn phöông phaùp môø hoùa. THIEÁT KEÁ HEÄ MÔØ HOAØN HAÛO Caùc phöông phaùp ñöôïc moâ taû ôû treân ñöôïc aùp duïng ñeå nghieân cöùu nhöõng vuøng truõng ñeå khaûo saùt tính khaû thi cuûa vieäc söï duïng heä môø hoaøn haûo cho döï baùo cung caáp nöôùc. Ñeå so saùnh chaát löôïng cuûa caùc döï baùo vôùi nhöõng gì ñaït ñöôïc töø vieäc söû duïng caùc phöông phaùp hoài qui truyeàn thoáng, heä môø hoaøn haûo giôùi haïn soá bieán maø ñöôïc söû duïng trong caùc phöông trình hoài qui. Keå caû SWE trung bình, vaø döõ lieäu löôïng tuyeát rôi vaøo muøa xuaân vaø muøa thu töø Medicine Lodge, Medicine Hat, vaø Altawan. Nhö thaûo luaän ôû treân, möùc ñoä phöùc taïp cuûa moâ hình taêng leân khi moãi bieán vaøo ñöôïc theâm vaøo. Bôûi vaäy, moái töông quan choàng cheùo giöõa döõ lieäu töø 3 traïm ño löôïng tuyeát rôi ñöôïc khaûo saùt ñeå thaáy neáu moät traïm ñôn mieâu taû ñuû. Medicine Lodge ñöôïc choïn cho muïc ñích naøy, bôûi vì vò trí ñòa lyù cuûa noù lieân quan tôùi aùp suaát cuûa vuøng truõng caùc nhaùnh soâng Lodge vaø Middle. Hình 3 dieãn taû döõ lieäu löôïng tuyeát rôi vaøo muøa xuaân vaø muøa thu ñöôïc ghi taïi traïm Altawan vaø Medicine Hat choáng laïi löôïng tuyeát rôi töông öùng taïi traïm Medicine Lodge. Gioáng nhö phöông höôùng ñöôøng thaúng minh hoïa trong hình 3a, coù daáu hieäu cuûa moái lieân quan hôïp lyù giöõa nhöõng traïm vôùi löôïng tuyeát rôi vaøo muøa thu, ñaëc bieät laø giöõa Medicine Lodge vaø Medicine Hat. Tuy nhieân, ít moái töông quan ñöôïc thaáy roõ raøng trong döõ lieäu löôïng tuyeát rôi muøa xuaân giöõa Medicine Lodge vaø Medicine Hat, vaø cuõng khoâng coù moái töông quan naøo ñöôïc tìm thaáy giöõa döõ lieäu Medicine Lodge vaø Altawan (hình 3b). Döïa treân caùc keát quaû ñoù, roõ raøng trong khi döõ lieäu tuyeát rôi vaøo muøa thu töø Altawan vaø Medicine Hat höõu ích trong vieäc caûi tieán döï baùo, löôïng tuyeát rôi ôû Medicine Lodge dieãn taû ñuû. Maëc duø löôïng tuyeát rôi vaøo muøa xuaân thay ñoåi nhieàu, noù seõ laø soá löôïng khoâng ñöôïc bieát trong moät döï baùo thaät söï, vaø khaû naêng döï baùo löôïng tuyeát rôi khoâng ñöôïc caûi tieán cho nhöõng ñieåm phaân bieät giöõa 2 vò trí. Vôùi nhöõng nguyeân nhaân naøy, löôïng tuyeát rôi töø moät nôi xaùc ñònh, Medicine Lodge, ñöôïc choïn cho moâ hình löôïng tuyeát rôi muøa xuaân. Caùc haøm thaønh vieân Ba daïng ngoân ngöõ ñöôïc choïn ñeå moâ taû caùc bieán vaøo vaø keát quaû: thaáp, trung bình, vaø cao. Hôn nöõa, söï caûi tieán moâ hình coù theå ñaït ñöôïc baèng caùch theâm vaøo ‘voâ cuøng thaáp’ vaø ‘voâ cuøng cao’, nhöng treân thöïc teá, ñieàu naøy khoâng caàn thieát cho öùng duïng naøy. Trong nghieân cöùu naøy, ‘trung bình’ ñöôïc xem nhö giaù trò trung vò cuûa taäp döõ lieäu, vaø vì vaäy, noù laø moät giaù trò ñieåm ñôn. Haøm thaønh vieân tam giaùc vì theá ñöôïc söû duïng. Möùc trung bình traûi daøi töø möùc thaáp 25% ñeán möùc cao 75% löôïng nöôùc cuûa taäp döõ lieäu, nhö ñöôïc minh hoïa trong taäp döõ lieäu SWE trong hình 4a. Baát kyø giaù trò döõ lieäu töø 0 ñeán döôùi 25% ñöôïc ñònh nghóa laø ‘thaáp’, trong khi nhöõng giaù trò döõ lieäu giöõa ‘thaáp’ vaø trung vò laø ‘thaáp’ vôùi möùc ñoä ít hôn. Töông töï, nhöõng ñieåm döõ lieäu treân 75% tôùi cöïc ñaïi laø ‘cao’. Caùc haøm chöùc naêng hình thang ñöôïc duøng cho daïng thaáp vaø cao. Maëc duø ñieàu naøy xaùc ñònh khoaûng cuûa moãi haøm, vieäc chuyeån traïng thaùi töø 100% thaønh vieân sang 0% thaønh vieân khoâng ñöôïc xaùc ñònh. Töø ñoù khoâng coù ñuû döõ lieäu ñeå ñònh nghóa caùc haøm chuyeån traïng thaùi maïnh, ñöôøng thaèng ñöôïc söû duïng, thöøa nhaän raèng ñieàu naøy coù theå ñöôïc caûi tieán neáu caàn thieát. Döïa treân khaùi nieäm phaân loaïi döõ lieäu naøy, caùc haøm thaønh vieân ñöôïc xaùc ñònh cho löôïng tuyeát rôi vaøo muøa thu (hình 4b) vaø muøa xuaân (hình 4c). Aùp duïng moät phöông phaùp phaân loaïi döõ lieäu töông töï, caùc haøm thaønh vieân ñöôïc xaùc ñònh cho löôïng nöôùc töï nhieân töø moãi vuøng truõng (hình 4d vaø 4e) töø caùc khoaûng ñöôøng cong. Ñònh nghóa luaät Kieán thöùc chuyeân moân vaø döõ lieäu 3 naêm quaù khöù ñöôïc duøng ñeå taïo moät luaät cô baûn cho moâ hình logic môø. Caùc luaät naøy deã daøng ñònh nghóa cho caû nhöõng ñieàu kieän voâ cuøng thaáp vaø cao, khoâng quan taâm ñeán caùc söï kieän treân thöïc teá, bôûi vì caùc moái quan heä vaät lyù töï nhieân. Vôùi caùc haøm thaønh vieân trung gian, quan ñieåm chuyeân moân ñöôïc keát hôïp vôùi döõ lieäu töø 3 naêm tuøy yù: 1988, 1989 vaø 1990. Töø ñoù coù 3 haøm thaønh vieân cho moãi moät trong 3 bieán vaøo, luaät cöïc tieàu cô baûn cuûa 27 luaät ñöôïc taïo ra. Vôùi moãi ñieåm döõ lieäu, taát caû caùc luaät ñöôïc ñaùnh giaù. Xaây döïng moâ hình Dieãn ñaøn ñöôïc choïn cho heä logic môø hoaøn haûo laø MatLab (phieân baûn 6.1.0.450) vaø hoäp coâng cuï logic môø cuûa MatLab (phieân baûn 2.1.1). Caùc bieán ñöôïc lieân keát vôùi caùc luaät söû duïng khaùi nieäm ‘AND’. Toaùn töû môø ‘cöïc tieåu’ ñöôïc aùp duïng nhö haøm ‘AND’ ñeå lieân keát caùc bieán. Khoâng söû duïng troïng soá, nghóa laø khoâng coù luaät naøo ñöôïc nhaán maïnh laø quan troïng hôn trong khía caïnh öôùc löôïng löôïng nöôùc muøa xuaân. Söï ñan xen ñöôïc thöïc hieän vôùi haøm cöïc tieåu, vaø söï toå hôïp ñöôïc thöïc hieän vôùi haøm cöïc ñaïi. Troïng taâm, hay trung taâm cuûa troïng löïc, phöông phaùp ñöôïc aùp duïng nhö laø moät caùch thöùc cuûa giaûi môø cuûa caùc haøm thaønh vieân ñaàu ra ñeå xaùc ñònh moät taäp crisp. Döïa treân caáu truùc naøy, moâ hình ñöôøng bieân giôùi heä logic môø hoaøn haûo cho döï baùo cung caáp nöôùc ñöôïc xaây döïng cho vuøng Lodge Creek. Caùc haøm keá tieáp nhau cho heä hoaøn haûo ñöôïc khaûo saùt thoâng qua phaân tích ñoä nhaïy. Moät heä logic môø hoaøn haûo döï baùo nöôùc cung caáp cho vuøng Middle Creek ñöôïc xaây döïng töø heä hoaøn haûo Lodge. Caùc bieán vaøo gioáng nhau ñöôïc söû duïng, töø ñoù caùc taäp döõ lieäu gioáng nhau xaùc ñònh löôïng nöôùc cho vuøng Middle Creek. Luaät cô baûn coøn laïi gioáng nhau, ñöôïc kyø voïng laø moái quan heä giöõa caùc bieán vaøo vaø löôïng nöôùc cho vuøng gaàn keà neân ñöôïc cho gioáng nhau ñoái vôùi 2 vuøng coù vò trí gaàn nhau. Caùc haøm thaønh vieân môùi cho löôïng nöôùc ñöôïc thieát laäp ñeå dieãn taû nhöõng ñieàu kieän vuøng Middle Creek. Caùc toaùn töû ñöôïc choïn vôùi moâ hình (söï ñan xen, söï toå hôïp vaø giaûi môø) coøn laïi gioáng nhau. PHAÂN TÍCH ÑOÄ NHAÏY Moät phaân tích ñoä nhaïy ñöôïc thöïc hieän vôùi toaùn töû logic môø AND , vaø vôùi caùc phöông phaùp ñan xen, toå hôïp vaø giaûi môø. Caùc keát quaû cuûa vieäc thay ñoåi moät phöông phaùp hay toaùn töû ñôn trong khi vieäc ngöøng moâ hình ñöôïc toå chöùc coá ñònh ñöôïc so saùnh vôùi caùc keát quaû töø moâ hình ñöôøng bieân giôùi. Caùc keát quaû ñöôïc ñaùnh giaù treân cô sôû ngoân ngöõ chính xaùc. Döïa treân vieäc phaân tích ñoä nhaïy naøy, ‘cöïc tieåu’ toaùn töû AND vaø ‘cöïc tieåu’ phöông phaùp ñan xen ñöôïc thieát laäp ñeå thöïc hieän toát hôn phöông phaùp tích soá. Ñieàu naøy hoã trôï vieäc söû duïng nhöõng toaùn töû vôùi ñaàu vaøo döõ lieäu ñoäc laäp (SWE, löôïng tuyeát rôi vaøo muøa xuaân vaø muøa thu). Moâ hình ñöôïc thieát laäp töông ñoái ít nhaïy hôn phöông phaùp toå hôïp, trong ñoù caû haøm toång, cöïc ñaïi vaø caùc toaùn töû, ñöa ra soá ngoân ngöõ phuø hôïp. Döïa treân ñieàu naøy, hình daïng moâ hình ñaàu tieân ñöïoc xaây döïng: söû duïng cöïc tieåu toaùn töû AND; tích soá vôùi phöông phaùp ñan xen; vaø cöïc ñaïi vôùi phöông phaùp toå hôïp. Caùc keát quaû moâ hình laø nhaïy nhaát vôùi phöông phaùp giaûi môø. Phöông phaùp troïng taâm vaø phaân ñoâi ñöa ra caùc keát quaû toát hôn nhoû nhaát, trung vò vaø lôùn nhaát cuûa caùc phöông phaùp cöïc ñaïi. So saùnh vôùi caùc moâ hình hoài qui, heä logic môø hoaøn haûo bao goàm hình daïng moâ hình ñöôøng bieân ñöôïc hieäu chænh ñeå söû duïng moät trong hai phöông phaùp giaûi môø toái öu, bieåu thò teân moâ hình. Ñaëc bieät, caùc heä logic môø hoaøn haûo thieát laäp cho vuøng truõng Lodge laø heä logic môø troïng taâm hoaøn haûo vaø heä logic môø phaân ñoâi hoaøn haûo. SO SAÙNH CAÙC MOÂ HÌNH DÖÏ BAÙO Caùc moâ hình hoài qui vaø logic môø ñöôïc ñaùnh giaù döïa treân khaû naêng cuûa chuùng döï baùo tính chaát caùc möùc nöôùc ‘thaáp’, ‘trung bình’, hay ‘cao’. Caùc giaù trò löôïng nöôùc ñöôïc döï baùo töø caùc moâ hình ñöôïc veõ thaønh haøm thaønh vieân ngoân ngöõ thoâng qua ñaùnh giaù möùc thaønh vieân. Ví duï, neáu moät giaù trò döï baùo löôïng nöôùc coù ñöôïc möùc ‘trung bình’ ñeán möùc 80% vaø cuõng coù möùc cao ñeán möùc 20%, thì vieäc döï baùo löôïng nöôùc ñaëc tröng ñoù seõ ñöôïc phaân loaïi ‘trung bình’. Thoâng qua ñònh nghóa, caùc haøm thaønh vieân cho döï baùo löôïng nöôùc seõ baêng ngang giöõa giaù trò trung vò (giaù trò thaønh vieân 100% trong ‘trung bình’) vaø giaù trò 75%. Caùc giaù trò löôïng nöôùc phía treân vò trí naøy seõ coù nhieàu möùc ‘cao’ hôn ‘trung bình’. Baèng caùch aùp duïng caùc ñònh nghóa naøy, giaù trò phaân chia crisp giöõa caùc haøm thaønh vieân ñöôïc thieát laäp. Kyõ thuaät naøy cung caáp moät cô sôû cho vieäc so saùnh giöõa moâ hình hoài qui vaø moâ hình môø trong caùc daïng döï baùo ngoân ngöõ. Baûng I vaø II cho thaáy khaû naêng cuûa caùc moâ hình döï baùo ñeán vuøng chöùa nöôùc thöïc teá. Töø caùc baûng ñoù, roõ raøng laø möùc nöôùc cao haøng naêm töông xöùng vôùi caû heä môø hoaøn haûo vaø caùc moâ hình hoài qui. Tuy nhieân, vôùi löôïng thaáp ñeán trung bình haøng naêm, noù laø quan troïng vôùi vieäc döï baùo cung caáp nöôùc, caùc heä môø hoaøn haûo thì maïnh hôn raát roõ. Caùc moâ hình hoài qui chæ coù theå döï baùo moät möùc trung bình löôïng nöôùc muøa xuaân khoaûng moät nöûa thôøi gian, vaø raát teä vôùi vieäc döï baùo löôïng nöôùc muøa xuaân thaáp haøng naêm. Ngöôïc laïi, caùc heä môø hoaøn haûo coù theå döï baùo taát caû caùc möùc cao vaø thaáp moät caùch chính xaùc, vaø hôn caû, chæ nhôõ moät möùc trung bình haøng naêm. Moät söï so saùnh ñònh löôïng giöõa heä môø phaân ñoâi hoaøn haûo vaø caùc moâ hình döï baùo hoài qui hoãn hôïp cho Lodge ñöôïc ñöa ra trong hình 5. Nhöõng keát quaû naøy laø tieâu bieàu cuûa heä môø hoaøn haûo choáng laïi caùc söï so saùnh hoài qui. Treân hình, nhöõng vuøng ngaên ra ñöôïc daùn nhaõn ñeå giuùp cho vieäc phaân loaïi moät caùch tröïc quannhöõng ñöôøng bao vôùi moät döï baùo ngoân ngöõ chính xaùc (ví duï thaáp, trung bình, cao). Noù ñöôïc ñöa ra maø caû caùc heä môø hoaøn haûo ñöôïc döï baùo löu löôïng thaáp toát, trong khi taát caû caùc moâ hình hoài qui khoâng chính xaùc trong vieäc phaân loaïi löu löôïng nhoû theo taát caû caùc khoaûng, bao goàm nhöõng giaù trò aâm khoâng theå laøm ñöôïc (khoâng ñöôïc lieät keâ treân ñoà thò). Vôùi vuøng Middle Creek, caùc vieäc thöïc hieän töông töï ñöôïc quan saùt cho caùc heä môø hoaøn haûo ñöôïc so saùnh vôùi caùc moâ hình hoài qui. (hình 6). KEÁT LUAÄN Vieäc döï baùo cung caáp nöôùc laø moät phaàn thieát yeáu cuûa vieäc quaûn lyù nöôùc ôû nhieàu vuøng. Moät caùch toång quaùt, moät khoaûng caùc giaù trò löôïng nöôùc tieàm taøng ñöôïc döï baùo bôûi vì söï khoâng chaéc chaén caùc ñieàu kieän khí töôïng töông lai, vieäc thieáu döõ lieäu saõn coù, vaø thieáu kieán thöùc chung söï töông taùc giöõa caùc bieán. Caùc phöông trình hoài qui ñöôïc söû duïng cho moâ hình löôïng nöôùc tieàm aån, nhöng khuynh höôùng ñoä tin caäy ít cho löôïng nöôùc thaáp haøng naêm khi moät vieäc cung caáp nöôùc coù giaù trò lôùn nhaát cho caùc nhaø quaûn lyù nöôùc. Hôn nöõa, töø caùc phöông trình hoài qui, moät moâ hình phaûi ñöôïc taïo ra ñoäc laäp vôùi moãi vò trí döï baùo. Muïc ñích cuûa nghieân cöùu naøy laø khaùmphaù tieàm naêng ñeå döï baùo caùc ñieàu kieän cung caáp nöôùc vôùi heä môø baèng caùch taïo moät heä logic môø hoaøn haûo cho Lodge Creek. Hình daïng moâ hình cho Lodge Creek sau ñoù ñöôïc chuyeån sang döï baùo löôïng nöôùc töø moät vuøng gaàn beân, Middle Creek. Vôùi taäp döõ lieäu giôùi haïn trong nghieân cöùu naøy (15 naêm), caùc heä logic môø hoaøn chænh ñöôïc ñöa ra xem xeùt toátt hôn caùc phöông trình hoài quy hieän taïi ñöôïc söû duïng cho döï baùo cung caáp nöôùc. Maëc duø taát caû caùc moâ hình döï baùo ñöa ra möùc döï baùo cao toát nhö nhau, thuaän lôïi cuûa caùc heä môø hoaøn haûo laø chuùng coù theå döï baùo toát hôn möùc thaáp haøng naêm, maø laø caùc söï kieän tieâu chuaån nhaát trong döï baùo cung caáp nöôùc. Lyù thuyeát maø caùc luaät toång quaùt lieân quan tôùi caùc bieán neân aùp duïng cho moät löu vöïc gaàn keà vôùi caùc tính chaát töông töï ñöôïc kieåm tra bôûi vieäc chuyeån vò moâ hình giöõa Lodge vaø Middle. Heä logic môø hoaøn haûo Middle Creek, ñöôïc xaây döïng töø heä logic môø hoaøn haûo Lodge, thöïc hieän toát hôn caùc moâ hình hoài qui ñöôïc xaây döïng rieâng cho vuøng Middle Creek. Caùc nguyeân taéc ñöôïc thíeât laäp trong heä logic môø hoaøn haûo Lodge cho döï baùo löôïng nöôùc vì vaäy ñöôïc ñöa ra aùp duïng cho vuøng Middle Creek, nhö vieäc thöïc hieän heä logic môø hoaøn haûo Middle cuõng nhö heä logic môø hoaøn haûo Lodge. Maëc duø nhieàu nghieân cöùu trong vuøng naøy ñöôïc yeâu caàu, nghieân cöùu naøy chæ ra raèng moâ hình logic môø coù theå raát thöïc teá cho vieäc döï baùo caùc ñieàu kieän cung caáp nöôùc cho nhöõng vuøng truõng nhoû vôùi döõ lieäu giôùi haïn. Noù coù khaû naêng ñaït ñöôïc moät döï baùo ñònh löôïng chính xaùc hôn logic môø thoâng qua söû duïng nhieàu haøm thaønh vieân phöùc taïp, ñaëc bieát trong caùc daïng chuyeån traïng thaùi giöõa caùc nhoùm thaønh vieân vôùi caû caùc bieán vaøo vaø ra. Caùc keát quaû töø caû caùc heä môø hoaøn haûo Middle vaø Lodge ñeà nghò raèng vieäc chuyeån traïng thaùi trong haøm thaønh vieân coù theå vaøi haøm khaùc vôùi giaû thuyeát quan heä tuyeán tính. Baèng caùch veõ quan heä cuûa taûng baêng (SWE) vaø löôïng tuyeát rôi muøa thu vôùi khía caïnh löôïng nöôùc (hình 7), coù theå thaáy raèng coù moät daûi ñaát heïp ngay tröôùc khi traïng thaùi bình oån nhaát ñaït ñöôïc. Khoâng coù lyù do töï nhieân naøo noùi raèng taïi sao daûi ñaát heïp neân coù taïi vò trí naøy. Caùc khaû naêng bao goàm haøm thaønh vieân löôïng nöôùc trung bình giaûm nhanh hôn toác ñoä tuyeán tính giaû thuyeát hay haøm thaønh vieân löôïng nöôùc cao ñoù taêng nhanh hôn toác ñoä tuyeán tính giaû thuyeát. Do ñoù, muïc ñích cuûa nghieân cöùu naøy ñöa ra moät döï baùo ñònh tính, caùc haøm thaønh vieân seõ caàn ñeå khaûo saùt theâm nöõa. Coù leõ seõ thuù vò khi theâm vaøo moät haøm thaønh vieân döôùi möùc thaønh vieân ‘thaáp’ ñeå caûi thieän ñoä chính xaùc baèng soá cuûa döï baùo trong nhöõng naêm löôïng nöôùc thaáp. Maëc duø caùc heä môø hoaøn haûo döï baùo thoûa ñaùng, nhöng coù theå thaáy raèng caû hình 5 vaø 6 maø phöông phaùp giaûi môø ñöôïc giôùi haïn döï baùo giaù trò thaáp nhaát. Ñeå ñaùnh giaù khaû naêng chung cuûa caùc heä môø hoaøn haûo ñeå döï baùo caùc tình traïng löôïng nöôùc muøa xuaân moät caùch chính xaùc, nhieàu vuøng truõng vôùi vò trí ñòa lyù khaùc nhau neân ñöôc phaân tích. Vôùi Alberta, caû löu löôïng nöôùc ôû caùc vuøng thuoäc ngöôøi da ñoû vaø nuùi neân ñöôïc khaûo saùt ñeå khaùm phaù tính khaû thi cuûa moâ hình logic môø cho vieäc döï baùo cung caáp nöôùc. LÔØI CAÛM ÔN Chuùng toâi raát vui göûi lôøi caùm ôn ñeán trôï lyù cuûa nhaân vieân moâi tröôøng Alberta, Steve Shio vôùi söï chuaån bò hình 1 vaø Neil Assmus vôùi boä söu taäp döõ lieäu, vaø trôï lyù cuûa nhaân vieân thö vieän tænh Mica Wickramasekara, Judy Thomas vaø Bonnie Kendall.