This special problem aims to study and compare the performance of predicting the air quality index (AQI) using five ensemble machine learning methods: random forest, XGBoost, CatBoost, stacking ensemble of random forest and XGBoost, and stacking ensemble of random forest, SVR, and MLP. The study uses a dataset from the Central Pollution Control Board of India (CPCB), which includes fifteen pollutants and nine meteorological variables collected between January, 2021 and December, 2023. In this study, there were 1,024,920 records. The performance is measured using three methods: root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and coefficient of determination. The study found that the random forest and XGBoost stacking ensemble had the best performance measures among the three methods, with the minimum RMSE of 0.1040, the minimum MAE of 0.0675, and the maximum of 0.8128. SHAP-based model interpretation method for five machine learning methods. All methods reached the same conclusion: the two variables that most significantly impacted the global prediction were PM2.5 and PM10, respectively.
ทั่วโลกกำลังเผชิญกับวิกฤตมลพิษทางอากาศที่รุนแรงที่สุดในประวัติศาสตร์ การเพิ่มขึ้นของสารมลพิษในอากาศ เช่น ฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 PM10 ก๊าซโอโซน ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ไนโตรเจนไดออกไซด์ และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบทางเดินหายใจและระบบไหลเวียนโลหิตของมนุษย์ นอกจากนี้ยังมีผลกระทบทางลบต่อพืชและสัตว์ในระบบนิเวศอีกด้วย หลายพื้นที่ทั่วโลกเผชิญกับค่า PM2.5 เกินมาตรฐานอย่างต่อเนื่อง องค์การอนามัยโลก (World Health Organization : WHO) ประกาศเตือนว่า PM2.5 เป็นสารก่อมะเร็ง ส่งผลให้เกิดโรคทางเดินหายใจ โรคหัวใจ และโรคหลอดเลือดสมอง PM2.5 เป็นมลพิษทางอากาศที่อันตรายที่สุด ส่งผลต่อระบบทางเดินหายใจและเพิ่มความเสี่ยงต่อมะเร็งปอด สถิติปี 2020 มีผู้เสียชีวิตจากมะเร็งปอด 1.79 ล้านคน และคาดว่าจำนวนผู้เสียชีวิตจะเพิ่มมากขึ้นทุกปีอย่างต่อเนื่อง ดัชนีคุณภาพอากาศ (Air Quality Index : AQI) เป็นตัวชี้วัดสำคัญในการประเมินคุณภาพอากาศและบ่งชี้ถึงระดับของมลพิษ โดยใช้ข้อมูลความเข้มข้นของมลพิษในอากาศคำนวณเป็นค่าดัชนีคุณภาพอากาศที่ช่วยให้ประชาชนทราบถึงระดับความปลอดภัยของอากาศ ดังนั้นหากในชีวิตประจำวันสามารถทำนายดัชนีคุณภาพอากาศได้ ประชาชนจะสามารถวางแผนการเดินทางหรือการทำกิจกรรมกลางแจ้ง โดยหลีกเลี่ยงบริเวณที่มีมลพิษสูงได้ โดยเฉพาะกลุ่มเสี่ยง เช่น ผู้สูงอายุ เด็กเล็ก และผู้ป่วยเรื้อรัง ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา มีงานวิจัยที่ได้พัฒนาวิธีการทำนายดัชนีคุณภาพอากาศโดยนักวิจัยได้ประยุกต์ใช้วิธีการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) เพื่อการทำนายคุณภาพอากาศให้ดียิ่งขึ้น ในงานวิจัยนี้ คณะผู้วิจัยจึงมีความสนใจนำวิธีการเรียนรู้ของเครื่องแบบรวมกลุ่มมาใช้ในการทำนายดัชนีคุณภาพอากาศ จากการทบทวนวรรณกรรมเกี่ยวกับงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง คณะผู้วิจัยพบว่าในงานวิจัยของ Zhang et al. (2023) ที่ศึกษาในกลุ่มเมืองของจีน 6 แห่ง ด้วยข้อมูลมลพิษและสภาพอากาศ พบได้ว่าวิธีป่าสุ่มมีประสิทธิภาพดีที่สุดเมื่อวัดด้วย MAE ต่อมาในงานวิจัยของ Dao et al. (2022) ที่ได้ใช้ข้อมูลมลพิษในอินเดีย พบว่าวิธี XGBoost มีประสิทธิภาพดีที่สุด เช่นเดียวกับงานวิจัยของ Kumar and Pande (2023) ในขณะที่ Ravindiran et al. (2023) ได้ศึกษาด้วยข้อมูลมลพิษและสภาพอากาศในรัฐอานธรประเทศ พบว่าวิธี CatBoost มีประสิทธิภาพดีที่สุด และอีก 2 งานวิจัยที่ได้อาศัยแนวทางการรวมกลุ่มแบบ Stacking ได้แก่ งานวิจัยของ Sharma et al. (2024) ที่ศึกษาในหลายเมืองของอินเดียโดยได้ใช้วิธีการรวมกลุ่มของต้นไม้ตัดสินใจหลายวิธี หนึ่งในนั้นคือวิธีการรวมกลุ่มป่าสุ่มและ XGBoost ซึ่งก็พบว่าวิธีดังกล่าวมีประสิทธิภาพดีที่สุด และ Emeç and Yurtsever (2024) ได้ศึกษาการทำนายความเข้มข้นของ PM2.5 ซึ่งเป็นหนึ่งในมลพิษสำคัญที่ส่งผลต่อดัชนีคุณภาพอากาศของเมืองอิสตันบลูและปักกิ่งโดยใช้วิธีการเรียนรู้ของเครื่อง 3 วิธีมารวมกันเป็นวิธีรวมกลุ่มป่าสุ่ม, SVR และ MLP พบว่าวิธีนี้มีประสิทธิภาพดีกว่าการใช้ทั้ง 3 วิธีแยกกัน ดังนั้นคณะผู้วิจัยจึงสนใจนำวิธีการเรียนรู้ของเครื่องแบบรวมกลุ่มทั้ง 5 วิธี ได้แก่ วิธีป่าสุ่ม วิธี XGBoost วิธี CatBoost วิธีรวมกลุ่มป่าสุ่มและ XGBoost และวิธีรวมกลุ่มป่าสุ่ม, SVR และ MLP โดยใช้ข้อมูลเกี่ยวกับค่ามลพิษและสภาพอากาศจากสถานีตรวจวัดในรัฐเดลี ประเทศอินเดีย ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีปัญหาด้านคุณภาพอากาศเป็นอันดับต้น ๆ ของโลก โดยใช้ข้อมูลตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม 2021 ถึง 31 ธันวาคม 2023 และวิธีการวัดประสิทธิภาพ 3 วิธี ได้แก่ รากของค่าคลาดเคลื่อนกำลังสองเฉลี่ย ค่าคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์เฉลี่ย และสัมประสิทธิ์การกำหนด (Coefficient of Determination) เปรียบเทียบประสิทธิภาพของวิธีการต่าง ๆ และระบุแนวทางที่เหมาะสมที่สุดในการทำนายดัชนีคุณภาพอากาศ
วิทยาเขตชุมพรเขตรอุดมศักดิ์
This project aims to design and develop an eye-tracking system to facilitate communication for paralyzed immobile patients. The system is designed to enable patients to convey their needs to caregivers or family members by detecting and tracking eye movements using the Tobii Eye Tracker 5 device. This approach serves as an alternative communication method, replacing the physical movement or speech of paralyzed patients. The system effectively detects and tracks eye movements at a distance of 55 to 85 centimeters and is designed for installation on a computer to ensure ease of use. The program interface consists of three main sections: (1) a set of emotions, (2) a set of needs, and (3) a set of additional needs. It supports input from a virtual keyboard in both Thai and English and allows users to specify additional needs through eye-tracking-enabled typing. Furthermore, the system can generate synthetic speech for text that is difficult to pronounce aloud, send notification messages via the Line application, and store usage data in a database presented in a dashboard format. System testing revealed that the optimal detection distance ranges from 65 to 75 centimeters, as this range yields an error rate of no more than 1 percent. The system accurately responds to eye movements for communication through sound within 3 seconds when interacting with various function buttons. This eye-tracking system effectively enables paralyzed immobile patients to communicate their emotions and needs, facilitating better understanding and interaction between patients and their caregivers or family members.
คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี
This research confirms the potential of bamboo fiber as a sustainable raw material for the textile industry, demonstrating exceptional properties that meet both functional requirements and environmental friendliness. The study focuses on integrating sustainability concepts with material innovation, encompassing fiber property analysis, production process development, and product design. The research objectives were to: 1) develop the properties of bamboo fiber for production; 2) study factors in designing environmentally friendly textile products from bamboo fiber; and 3) forecast future prospects for environmentally friendly textile product design using bamboo fiber. The findings revealed that 60-day-old bamboo possessed optimal properties for fiber separation, with an average fiber size of 5.32 μm, smaller than other natural fibers, resulting in superior moisture absorption and ventilation properties. When blended with recycled polyester fiber in a 30:70 ratio, the yarn exhibited strength and unique tactile characteristics. Although the antibacterial properties against Staphylococcus aureus were low, the fibers demonstrated excellent whiteness and softness. Factor analysis identified four key components in product design: Local Materials, Green Products, Healthy, and Sustainability. Consumer satisfaction evaluation of the prototype products showed high levels of acceptance, with the model explaining 84.7% of consumer satisfaction. The developed production process reduced chemical usage and hazardous waste. Furthermore, utilizing fast-growing bamboo minimized long-term environmental impact, contributing to sustainable development in Thailand's rural communities across economic, environmental, and occupational stability dimensions. The research demonstrates that developing bamboo fiber blended with recycled polyester creates sustainable products that meet consumer demands for health consciousness, local material utilization, and green product promotion. Commercial implementation of these products can enhance economic value and promote environmentally friendly product development in the future.
คณะวิทยาศาสตร์
Air pollution, particularly PM2.5, is a major environmental and public health concern in Bangkok. Instead of predicting PM2.5 levels, this project aims to identify the most significant factors influencing PM2.5 concentration. By analyzing historical air quality, weather, and other environmental data, we will determine which variables—such as temperature, humidity, wind speed, or other pollutants—have the greatest impact on PM2.5 fluctuations.