Московский государственный университет путей сообщения
Опубликован: 12.09.2011 | Доступ: свободный | Студентов: 3130 / 119 | Оценка: 4.67 / 4.33 | Длительность: 18:55:00
Специальности: Программист
Лекция 2:

Построение обученных логических нейронных сетей

Лабораторная работа 1. Распознавание нечетких символов персептроном

Изобразите экран  8 \times 16 клеток. Каждую клетку интерпретируйте рецептором, способным воспринимать извне величину возбуждения в диапазоне 0 – 1. Для обучения одной букве условно нарисуйте на экране эталон буквы О. Окружите линию этого эталона клетками (рецепторами) с некоторым запасом (как показано на рисунке) так, чтобы создать "ловушку" для захвата основной части нечетко и с искажениями изображаемой буквы О. Соедините все рецепторы "ловушки" буквы О связями (с единичными весами) с нейроном, отвечающим за вывод: "Это буква О".

Буква O

Буква O

Выберите функцию активации этого нейрона f_O= \frac {1}{N_O} \sum \limits_i {f_i}-h, при отрицательном значении разности принимающую нулевое значение. N_O – количество рецепторов, образующих "ловушку" буквы О, f_i – величина возбуждения i-го рецептора, h – единый порог, подбираемый экспериментально для всех букв, распознаванию которых производится обучение. По рисунку N_O =68.

На этом же экране постройте "ловушку" для распознавания искаженной, "зашумленной" буквы А, как показано на рисунке. Все рецепторы "ловушки" свяжите с нейроном, отвечающим за вывод: "Это буква А".

Буква A

Буква A

Функция активации этого нейрона имеет тот же вид f_A= \frac {1}{N_A} \sum \limits_i {f_i}-h, однако N_A = 74. (Данное нормирование производится для уравнивания всех букв, которым обучается нейросеть.)

По четко заданным эталонам букв (с единичной засветкой клеток экрана по правильному контуру) предварительно подберите порог h так, чтобы существенно возбуждался лишь тот нейрон, который соответствует предъявляемой букве. Показ "чужого" символа, которому нейросеть не обучалась, должен приводить к нулевому возбуждению нейронов. В процессе эксперимента и при добавлении новых букв значение порога может уточняться.

Перейдите к рабочему режиму распознавания. На рисунке показан вариант зашумленной засветки экрана. Слева наложена "ловушка" для распознавания буквы О. Справа – "ловушка" для распознавания буквы А.

Зашумленная засветка экрана

Зашумленная засветка экрана

Сумма сигналов в "ловушке" О равна 49,2. Пусть h = 0,7. Тогда f_O = 0,72 - 0,7 = 0,02. Сумма сигналов в "ловушке" А равна 36,9, f_A = 0. Нейросеть высказалась за то, что ей была предъявлена "зашумленная" буква О.

Расширьте эксперимент, произведя обучение для трех, четырех и т.д. символов. Выбор набора значительно отличающихся символов определяет вариант выполняемой лабораторной работы. Для представления экрана и для расчетов целесообразно использовать EXCEL.

Вы, несомненно, столкнетесь с малой разрешающей способностью экрана  8 \times 16. Кроме того, данная лабораторная работа ограничена центровкой и масштабированием образов. Так что перед экспериментатором неограниченные возможности!

Лабораторная работа 2. Построение, верификация и исследование логической нейронной сети

Тщательно изучите разделы 2.2 и 2.3. По точно известным ситуациям, на основе 5 - 6 достоверных, т.е. "единичных", наборов данных, произведите верификацию всех вариантов выполнения системы принятия решений: "электронной" схемы, схемы на нечеткой логике, "многослойной" и однослойной нейронной сети.

Каждый удовлетворительный результат анализа сопровождайте расчетом 2 - 3 (единых для всех способов построения СПР) вариантов нечеткого задания данных. Результаты должны совпасть.

При задании возбуждения рецепторов следуйте принципу исчерпывающих множеств событий.

Владислав Гладышев
Владислав Гладышев

А как проходить курс ? я же могу прямо сейчас все лекции прочитать и здать экзамен, к чему там даты ? 

Максим Куклин
Максим Куклин

Добрый день!

В лекции не отобразил определение персептрона, увидел его в дополнительных материалах.

Получается, что персептрон распознает образ по эталону, а логическая НС - по "пачке" признаков?

Алексей Чапцев
Алексей Чапцев
Россия, Майкоп