Skip navigation
Please use this identifier to cite or link to this item: https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/66094
Title: Design and optimization of a lightweight machine learning algorithm for real-time anomaly detection and forecasting on resource-constrained edge sensor systems
Other Titles: Проектирование и оптимизация легковесного алгоритма машинного обучения для обнаружения аномалий и прогнозирования в режиме реального времени на ресурсоограниченных периферийных сенсорных системах
Authors: Pulatov, Sh.
Abdualimov, F.
Keywords: материалы конференций;machine learning;edge computing;anomaly detection
Issue Date: 2026
Publisher: БГУИР
Citation: Pulatov, Sh. Design and optimization of a lightweight machine learning algorithm for real-time anomaly detection and forecasting on resource-constrained edge sensor systems = Проектирование и оптимизация легковесного алгоритма машинного обучения для обнаружения аномалий и прогнозирования в режиме реального времени на ресурсоограниченных периферийных сенсорных системах / Sh. Pulatov, F. Abdualimov // Компьютерное проектирование в электронике = Electronic Design Automation : сборник научных трудов Международной научно-практической конференции, Минск, 23 октября 2026 г. / Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ; редкол.: В. Р. Стемпицкий [и др.]. – Минск, 2026. – С. 282–284.
Abstract: edge and IoT sensor deployments increasingly require on-site or near-site data quality control and forecasting, yet the computing resources available at remote monitoring stations are often limited. This paper addresses the design and optimization of a lightweight machine learning pipeline that combines a rolling z score anomaly filter with a gradient-boosted regression model for short-horizon forecasting, using continuous water-discharge monitoring in an arid region as a representative resource-constrained deployment case. The design is evaluated against persistence and ARIMA baselines using accuracy, RMSE, MAE, and inference time as joint design criteria. Results show that the proposed lightweight model attains 92.7% forecasting accuracy with an RMSE of 0.58 m3/s and an inference time of 0.46 s, outperforming both baselines in accuracy while remaining suitable for periodic retraining on modest edge-computing hardware, illustrating an effective algorithm-design strategy for resource-constrained monitoring systems.
Alternative abstract: развёртывания периферийных и IoT-сенсоров всё чаще требуют контроля качества данных и прогнозирования на месте или вблизи места установки, однако вычислительные ресурсы, доступные на удалённых станциях мониторинга, зачастую ограничены. В данной работе рассматриваются проектирование и оптимизация легковесного конвейера машинного обучения, который объединяет скользящий z-score фильтр аномалий с моделью градиентно-бустинговой регрессии для краткосрочного прогнозирования, на примере непрерывного мониторинга расхода воды в засушливом регионе как репрезентативного случая развёртывания в условиях ограниченных ресурсов. Разработанное решение оценивается в сравнении с базовыми моделями персистентности и ARIMA с использованием точности, RMSE, MAE и времени инференса в качестве совместных критериев проектирования. Результаты показывают, что предлагаемая легковесная модель достигает точности прогнозирования 92,7% при RMSE 0,58 м³/с и времени инференса 0,46 с, превосходя обе базовые модели по точности и оставаясь при этом пригодной для периодического переобучения на скромном периферийном вычислительном оборудовании, что иллюстрирует эффективную стратегию проектирования алгоритмов для систем мониторинга с ограниченными ресурсами.
URI: https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/66094
Appears in Collections:Компьютерное проектирование в электронике (2026)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Pulatov_Design.pdf231.42 kBAdobe PDFView/Open
Show full item record Google Scholar

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.