論文の概要: Sustainable Smart Farm Networks: Enhancing Resilience and Efficiency with Decision Theory-Guided Deep Reinforcement Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.03721v1
• Date: Tue, 06 May 2025 17:49:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-07 18:50:11.504265
• Title: Sustainable Smart Farm Networks: Enhancing Resilience and Efficiency with Decision Theory-Guided Deep Reinforcement Learning
• Title（参考訳）: 持続可能なスマートファームネットワーク:決定理論に基づく深層強化学習によるレジリエンスと効率の向上
• Authors: Dian Chen, Zelin Wan, Dong Sam Ha, Jin-Hee Cho,
• Abstract要約: 各種のサイバーおよび敵対的脅威下での高品質な動物モニタリングを維持するために設計されたスマートファームネットワークを提案する。 本手法では, モニタリングの有効性とエネルギー効率の両面を最大化する最適な政策を考案するために, 深層強化学習を利用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.22901801062027
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Solar sensor-based monitoring systems have become a crucial agricultural innovation, advancing farm management and animal welfare through integrating sensor technology, Internet-of-Things, and edge and cloud computing. However, the resilience of these systems to cyber-attacks and their adaptability to dynamic and constrained energy supplies remain largely unexplored. To address these challenges, we propose a sustainable smart farm network designed to maintain high-quality animal monitoring under various cyber and adversarial threats, as well as fluctuating energy conditions. Our approach utilizes deep reinforcement learning (DRL) to devise optimal policies that maximize both monitoring effectiveness and energy efficiency. To overcome DRL's inherent challenge of slow convergence, we integrate transfer learning (TL) and decision theory (DT) to accelerate the learning process. By incorporating DT-guided strategies, we optimize monitoring quality and energy sustainability, significantly reducing training time while achieving comparable performance rewards. Our experimental results prove that DT-guided DRL outperforms TL-enhanced DRL models, improving system performance and reducing training runtime by 47.5%.
• Abstract（参考訳）: 太陽センサーによるモニタリングシステムは、センサー技術、インターネット、エッジとクラウドコンピューティングを統合することにより、農業管理と動物福祉を推進し、農業革新の重要なものとなっている。 しかし、サイバー攻撃に対するこれらのシステムのレジリエンスと、動的で制約されたエネルギー供給への適応性は、まだ明らかにされていない。 これらの課題に対処するために,様々なサイバーおよび敵の脅威下での高品質な動物モニタリングと,変動するエネルギー条件の維持を目的とした,持続可能なスマートファームネットワークを提案する。 本手法は, 深部強化学習(DRL)を用いて, モニタリングの有効性とエネルギー効率の両面を最大化する最適政策を考案する。 DRLの緩やかな収束を克服するために,移動学習(TL)と決定理論(DT)を統合し,学習プロセスを加速する。 DT誘導戦略を取り入れることで、監視品質とエネルギー持続可能性を最適化し、同等のパフォーマンスの報奨を達成しつつ、トレーニング時間を著しく短縮する。 実験の結果,DT誘導DRLはTL強化DRLモデルより優れ,システム性能が向上し,トレーニングランタイムが47.5%削減された。

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