Е. Миркес - Учебное пособие по курсу «Нейроинформатика»

• Название: Учебное пособие по курсу «Нейроинформатика»
• Автор: Е. Миркес
• Издательство: КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
• Жанр: Программирование
• Год: 2002

Данное учебное пособие подготовлено на основе курса лекций по дисциплине «Нейроинформатика», читавшегося с 1994 года на факультете Информатики и вычислительной техники Красноярского государственного технического университета.

Несколько слов о структуре пособия. Далее во введении приведены учебный план по данному курсу, задания на лабораторные работы. Следующие главы содержат одну или несколько лекций. Материал, приведенный в главах, несколько шире того, что обычно дается на лекциях. В приложения вынесены описания программ, используемых в данном курсе (Clab и Нейроучебник), и проект стандарта нейрокомпьютера, включающий в себя два уровня — уровень запросов компонентов универсального нейрокомпьютера и уровень языков описания отдельных компонентов нейрокомпьютера.

Данное пособие является электронным и включает в себя программы, необходимые для выполнения лабораторных работ.

---

При чтении карты на экране появляется окно выбора файла. Вы должны выбрать нужный Вам файл или отказаться от чтения.

Редактировать карту

Эта функция позволяет «увидеть» на экране синаптическую карту и изменить, в соответствии с вашими желаниями значения отдельных связей. Ниже приведен список клавиш, позволяющих Вам редактировать карту:

F1 помощь; ←→↑↓ перемещение курсора; PgUp на страницу вверх; PgDown на страницу вниз; ^← на 10 влево; ^→ на 10 вправо; HOME в начало; END в конец; ENTER редактировать; Пробел заморозить/разморозить связь (Кроме программы Hopfield); ENTER редактировать.

Далее для всех программ, кроме программыHopfield.

Операция замораживания (размораживания) связи позволяет исключить (подключить ранее исключенную) эту связь из процесса обучения. Связи могут быть заморожены либо при редактировании карты, либо при контрастировании.

Опишем формат отображения синаптической карты на экран. В первом столбце идут номера входных сигналов (в случае отсутствия предобработки это единица для позиции, где есть точка и –1 — для остальных). Точки изображения нумеруются, как показано в следующей таблице:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58  59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

Кроме того, к вектору входных сигналов любого примера каждой задачи добавляется сигнал с номером 0 и значением 1). Во второй колонке находятся значения синаптических весов, на которые будут подаваться соответствующие входные сигналы. В третьей колонке стоят номера нейронов, сигналы с которых будут подаваться на синапсы, веса которых указаны в четвертой колонке.

В программе Pade, во второй колонке находятся значения синаптических весов сумматора числителя функционального элемента, на которые будут подаваться соответствующие первой колонке входные сигналы. В третьей колонке находятся значения синаптических весов сумматора знаменателя функционального элемента, на которые будут подаваться соответствующие первой колонке входные сигналы. В четвертой колонке стоят номера нейронов, сигналы с которых будут подаваться на синапсы, веса которых указаны в пятой (сумматор числителя) и шестой (сумматор знаменателя) колонках.

Сгенерировать новую карту

Выполнение этой функции приводит к замене текущей синаптической карты на случайную, с указанными Вами параметрами. Если Вы указали уровень синапсов равным L, то каждый синапс будет получен с помощью случайной величины, равномерно распределенной внутри интервала [-L,L] (для программыPade — в интервале [0,L]).

Случайное изменение карты

Выполнение этой функции приводит к изменению всех весов синаптической карты на случайную величину, равномерно распределенную в диапазоне [-L,L], где L — задается в меню Параметры, в пункте Уровень УДАРА. Для каждого синаптического веса генерируется своя случайная поправка.

Контрастирование карты

Программа Hopfield.

Эта процедура удаляет из сети «лишние» связи. Вы можете задать понятие лишних связей, задав параметры контрастирования в меню Параметры.

Все программы, кроме программы Hopfield.

Эта процедура удаляет из сети «лишние» связи, замораживает медленно обучающиеся и размораживает ранее замороженные или отконтрастированные. Вы можете задать понятие лишних, медленных и подлежащих размораживанию связей задав значения параметров контрастирования в меню Параметры. Ниже приведена схема процедуры контрастирования:

Накопление показателей чувствительности

↓

Выделение размораживаемых связей

↓

Контрастирование связей

↓

Замораживание связей

↓

Размораживание выделенных связей

Накопление показателей чувствительности для размораживания (Норма для включения) и для замораживания и контрастирования (Норма для исключения) ведется раздельно в ходе указанного Вами числа (Число циклов накопления критерия) тактов обучения сети по методу Усредненного антиградиентного спуска.

После накопления показателей чувствительности определяются связи подлежащие размораживанию — Количество размораживаемых связей с самым большим показателем чувствительности. Отметим, что связи только отмечаются, но не размораживаются.

Среди обучаемых связей выделяем Количество контрастируемых связей с самыми маленькими модернизированными показателями чувствительности. Модернизация производится по следующему алгоритму:

Для каждой неотконтрастированной связи определяем расстояние до ближайшего выделенного значения.

Умножаем показатель чувствительности этой связи на вычисленное расстояние.

Величины отобранных связей заменяем ближайшим выделенным значением и замораживаем (исключаем из обучения).

Среди незамороженных (обучаемых) связей находим Количество замораживаемых связей и замораживаем, не изменяя их величин.

Связи, включенные в список подлежащих размораживанию на втором шаге алгоритма, размораживаем, не изменяя их величин.

Параметры

Программа Hopfield

В этом подменю, Вы можете установить параметры Метода обучения, Контрастирования и Уровень УДАРА.

Все программы, кроме программыHopfield.

В меню «Параметры» Вы можете задать следующие параметры: