Многослойные
При обсуждении
Один из простейших способов построения рекуррентной сети на базе
однонаправленной HC состоит во введении в персептронную сеть обратной
связи. В дальнейшем мы будем сокращенно называть такую сеть
(рис 1) Структура сети RMLPЭто динамическая сеть, которая характеризуется запаздыванием входных и выходных сигналов, объединяемых во входной вектор сети. Рассуждения будут касаться только одного входного узла $$x(k)$$ и одного выходного нейрона, а также одного скрытого слоя. Такая система реализует отображение:
$$\begin{equation} y(k+1) = f(x(k), x(k-1), \ldots, x(k-(N-1)), y(k-1), \ldots, y(k-P)) \end{equation}$$где $$N-1$$ - количество задержек входного сигнала, а $$P$$ - количество задержек
выходного сигнала. Обозначим $$K$$ количество нейронов в скрытом
слое. В этом
случае сеть
Допустим, что все нейроны имеют сигмоидальную функцию активации. Обозначим $$u_i$$ взвешенную сумму сигналов $$i$$ -го нейрона скрытого
слоя, a $$g$$ - взвешенную
сумму сигналов
Сеть
В результате сравнения выходного сигнала модели $$y(k)$$ с выходным сигналом динамического объекта $$d(k)$$ рассчитывается значение погрешности $$e(k) = y(k) - d(k)$$, управляющей процессом уточнения параметров нейронной сети. Символом $$M$$ на рис. 2 обозначен коэффициент усиления модуля, масштабирующего выходной сигнал сети $$y(k)$$ таким образом, чтобы его динамический уровень лежал в том же диапазоне, что и уровень выходного сигнала динамического объекта $$d(k)$$.
(рис 2) Схема включения сети RMLP при решении задачи идентификацииКаждый скрытый нейрон имеет свой аналог в контекстном слое, образующем
совместно с внешними входами сети входной слой. Выходной слой состоит из
нейронов, однонаправленно связанных только с нейронами скрытого слоя,
подобно сети
Веса синаптических связей первого (скрытого) слоя сети обозначим $$w_{ij}^{(1)}$$, a второго (выходного) слоя - $$w_{ij}^{(2)}$$. Если взвешенную сумму $$i$$ -го нейрона скрытого слоя обозначить $$u_i$$, а его выходной сигнал - $$v_i$$, то
$$\begin{align*} u_i(k) = \sum_{j=0}^{N+K} w_{ij}^{(1)}x_j(k),\\ v_i(k) = f_1(u_i(k)). \end{align*} $$
(рис 3) Структура сети ЭльманаВеса $$w_{ij}^{(1)}$$ образуют матрицу $$W^{(1)}$$ синаптических связей скрытого слоя, а $$f_1(u_i)$$ - функция активации $$i$$ -го нейрона этого слоя. Аналогично можно обозначить взвешенную сумму $$i$$ -го нейрона выходного слоя $$g_i$$, а соответствующий ему выходной сигнал сети - $$y_i$$. Эти сигналы описываются формулами
$$\begin{align*} g_i(k) = \sum_{i=0}^K w_{ij}^{(2)}v_j(k),\\ y_i(k) = f_2(g_i(k)). \end{align*} $$В свою очередь, веса $$w_{ij}^{(2)}$$ образуют матрицу $$W^{(2)}$$, описывающую синаптические связи нейронов выходного слоя; $$f_2(g_i)$$ - функция активации $$i$$ -го нейрона выходного слоя.
Сеть Эльмана естественным образом предназначена для моделирования временных рядов. В частности, она решает задачу прогнозирования амплитуды сигнала на основе текущего значения входного сигнала и запомненных значений из предыдущего временного цикла. Задача прогноза временных рядов возникает в финансовой области: прогноз котировок товаров и ценных бумаг на бирже, курсов валют, показателей банковской деятельности. В экономике прогноз может быть связан, например, с анализом уровня производства в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, процента трудовой занятости населения, роста средней заработной платы. Проблема прогноза временных рядов возникает в многочисленных экологических задачах и самых разнообразных технических приложениях.
Для прогноза временных рядов могут применяться статистические методы. В
этом случае должна быть построена динамическая модель данных (например,
регрессионная модель) изучаемого явления. Для простейших задач такая
модель может быть построена известными методами. Однако для практических
задач, примеры которых приведены выше, построение подобной динамической
модели представляет собой сложную аналитическую задачу. Эти приложения
связаны обычно не со скалярными, а с векторными временными рядами.
Например, в финансовой сфере прогноз котировок товара зависит от вектора
динамических данных, которые включают цены открытия и закрытия торговой
сессии, среднюю и максимальную цены торговой сессии, суммарный уровень
заявок,
В том случае, когда адекватной математической модели изучаемых временных рядов не существует, удобным инструментом для решения задачи прогноза является нейросетевой экстраполятор динамических данных.
Задача прогноза векторного временного ряда ставится следующим образом:
Из логических соображений или путем статистического анализа имеющейся реализации можно установить, сколько предшествующих значений относительно произвольного текущего момента времени $$j\Delta$$ определяюще связаны с прогнозируемым значением. Это означает, что если представить прогнозируемое значение $$y_j = x_{j+t,m}$$ $$m$$ -ой координаты вектора $$x$$ как функцию его предшествующих измерений:
$$\begin{align*} y_j = \Phi(x_j,x_{j-1}, \ldots, x_{j-q+1}), \end{align*} $$то выбор значения $$q$$ устанавливает "память" экстраполятора. Значение $$q$$ определяет также входной вектор для нейронной сети, которая строится для решения задачи прогноза. Размерность этого вектора равна $$M * q$$.
Таким образом, задача прогноза данных на нейронной сети сведена к задаче воспроизведения функции многих переменных $$\Phi(x_j,x_{j-1},\ldots$$, $$x_{j-q+1})$$ по данным обучающей выборки.
Среди
(рис 4) Структура сети RTRNОбобщенная структура сети представлена на рис. 4. Сеть содержит $$N$$ входных
узлов, $$K$$
После описания входного вектора сети в момент $$t$$ можно определить состояние всех нейронов согласно зависимостям:
$$u_i(k) = \sum_{j=0}^{N+K} w_{ij}x_j(k),$$ $$y_i(k) = f(u_i(k)).$$причем $$f( )$$ обозначает непрерывную функцию активации нейрона (как правило,
сигмоидальную). На рис. 4 видно, что сеть
1. Выбрать случайные начальные значения весов сети, составляющих матрицу $$W$$ и равномерно распределенных в заданном интервале (обычно в диапазоне от $$-1$$ до $$1$$ ).
2. Рассчитать состояние всех K нейронов для очередного момента $$t = 0,1,2,\ldots$$ с использованием формул (1) и (2). На этой основе можно определить входной вектор $$x(k)$$, возбуждающий нейроны в момент $$t$$.
3. Рассчитать значения
$$\begin{align*} dy_i(k)/dw_{ab} = (df_1(u_i)/du_i)[\delta_{ja}x_b + \sum_{k=1}^K(dy_i(k-1)/dw_{ab})w_{i,k+N}] \end{align*} $$4. Уточнить значения весов по алгоритму наискорейшего спуска согласно формуле
$$\begin{align*} w_{ab}(k+1) = w_{ab}(k) -\alpha \sum_{i=1}^K [y_i(k)- d_i(k)]( dy_i(k)/dw_{ab}) \end{align*} $$для $$a = 1,2, \ldots, K$$ и $$b = 0,1,2, \ldots, N+K$$.
Шаги (2-4) повторять вплоть до стабилизации значений всех весов сети.
Многослойные
При обсуждении
Один из простейших способов построения рекуррентной сети на базе
однонаправленной HC состоит во введении в персептронную сеть обратной
связи. В дальнейшем мы будем сокращенно называть такую сеть
(рис 1) Структура сети RMLPЭто динамическая сеть, которая характеризуется запаздыванием входных и выходных сигналов, объединяемых во входной вектор сети. Рассуждения будут касаться только одного входного узла $$x(k)$$ и одного выходного нейрона, а также одного скрытого слоя. Такая система реализует отображение:
$$\begin{equation} y(k+1) = f(x(k), x(k-1), \ldots, x(k-(N-1)), y(k-1), \ldots, y(k-P)) \end{equation}$$где $$N-1$$ - количество задержек входного сигнала, а $$P$$ - количество задержек
выходного сигнала. Обозначим $$K$$ количество нейронов в скрытом
слое. В этом
случае сеть
Допустим, что все нейроны имеют сигмоидальную функцию активации. Обозначим $$u_i$$ взвешенную сумму сигналов $$i$$ -го нейрона скрытого
слоя, a $$g$$ - взвешенную
сумму сигналов
Сеть
В результате сравнения выходного сигнала модели $$y(k)$$ с выходным сигналом динамического объекта $$d(k)$$ рассчитывается значение погрешности $$e(k) = y(k) - d(k)$$, управляющей процессом уточнения параметров нейронной сети. Символом $$M$$ на рис. 2 обозначен коэффициент усиления модуля, масштабирующего выходной сигнал сети $$y(k)$$ таким образом, чтобы его динамический уровень лежал в том же диапазоне, что и уровень выходного сигнала динамического объекта $$d(k)$$.
(рис 2) Схема включения сети RMLP при решении задачи идентификацииКаждый скрытый нейрон имеет свой аналог в контекстном слое, образующем
совместно с внешними входами сети входной слой. Выходной слой состоит из
нейронов, однонаправленно связанных только с нейронами скрытого слоя,
подобно сети
Веса синаптических связей первого (скрытого) слоя сети обозначим $$w_{ij}^{(1)}$$, a второго (выходного) слоя - $$w_{ij}^{(2)}$$. Если взвешенную сумму $$i$$ -го нейрона скрытого слоя обозначить $$u_i$$, а его выходной сигнал - $$v_i$$, то
$$\begin{align*} u_i(k) = \sum_{j=0}^{N+K} w_{ij}^{(1)}x_j(k),\\ v_i(k) = f_1(u_i(k)). \end{align*} $$
(рис 3) Структура сети ЭльманаВеса $$w_{ij}^{(1)}$$ образуют матрицу $$W^{(1)}$$ синаптических связей скрытого слоя, а $$f_1(u_i)$$ - функция активации $$i$$ -го нейрона этого слоя. Аналогично можно обозначить взвешенную сумму $$i$$ -го нейрона выходного слоя $$g_i$$, а соответствующий ему выходной сигнал сети - $$y_i$$. Эти сигналы описываются формулами
$$\begin{align*} g_i(k) = \sum_{i=0}^K w_{ij}^{(2)}v_j(k),\\ y_i(k) = f_2(g_i(k)). \end{align*} $$В свою очередь, веса $$w_{ij}^{(2)}$$ образуют матрицу $$W^{(2)}$$, описывающую синаптические связи нейронов выходного слоя; $$f_2(g_i)$$ - функция активации $$i$$ -го нейрона выходного слоя.
Сеть Эльмана естественным образом предназначена для моделирования временных рядов. В частности, она решает задачу прогнозирования амплитуды сигнала на основе текущего значения входного сигнала и запомненных значений из предыдущего временного цикла. Задача прогноза временных рядов возникает в финансовой области: прогноз котировок товаров и ценных бумаг на бирже, курсов валют, показателей банковской деятельности. В экономике прогноз может быть связан, например, с анализом уровня производства в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, процента трудовой занятости населения, роста средней заработной платы. Проблема прогноза временных рядов возникает в многочисленных экологических задачах и самых разнообразных технических приложениях.
Для прогноза временных рядов могут применяться статистические методы. В
этом случае должна быть построена динамическая модель данных (например,
регрессионная модель) изучаемого явления. Для простейших задач такая
модель может быть построена известными методами. Однако для практических
задач, примеры которых приведены выше, построение подобной динамической
модели представляет собой сложную аналитическую задачу. Эти приложения
связаны обычно не со скалярными, а с векторными временными рядами.
Например, в финансовой сфере прогноз котировок товара зависит от вектора
динамических данных, которые включают цены открытия и закрытия торговой
сессии, среднюю и максимальную цены торговой сессии, суммарный уровень
заявок,
В том случае, когда адекватной математической модели изучаемых временных рядов не существует, удобным инструментом для решения задачи прогноза является нейросетевой экстраполятор динамических данных.
Задача прогноза векторного временного ряда ставится следующим образом:
Из логических соображений или путем статистического анализа имеющейся реализации можно установить, сколько предшествующих значений относительно произвольного текущего момента времени $$j\Delta$$ определяюще связаны с прогнозируемым значением. Это означает, что если представить прогнозируемое значение $$y_j = x_{j+t,m}$$ $$m$$ -ой координаты вектора $$x$$ как функцию его предшествующих измерений:
$$\begin{align*} y_j = \Phi(x_j,x_{j-1}, \ldots, x_{j-q+1}), \end{align*} $$то выбор значения $$q$$ устанавливает "память" экстраполятора. Значение $$q$$ определяет также входной вектор для нейронной сети, которая строится для решения задачи прогноза. Размерность этого вектора равна $$M * q$$.
Таким образом, задача прогноза данных на нейронной сети сведена к задаче воспроизведения функции многих переменных $$\Phi(x_j,x_{j-1},\ldots$$, $$x_{j-q+1})$$ по данным обучающей выборки.
Среди
(рис 4) Структура сети RTRNОбобщенная структура сети представлена на рис. 4. Сеть содержит $$N$$ входных
узлов, $$K$$
После описания входного вектора сети в момент $$t$$ можно определить состояние всех нейронов согласно зависимостям:
$$u_i(k) = \sum_{j=0}^{N+K} w_{ij}x_j(k),$$ $$y_i(k) = f(u_i(k)).$$причем $$f( )$$ обозначает непрерывную функцию активации нейрона (как правило,
сигмоидальную). На рис. 4 видно, что сеть
1. Выбрать случайные начальные значения весов сети, составляющих матрицу $$W$$ и равномерно распределенных в заданном интервале (обычно в диапазоне от $$-1$$ до $$1$$ ).
2. Рассчитать состояние всех K нейронов для очередного момента $$t = 0,1,2,\ldots$$ с использованием формул (1) и (2). На этой основе можно определить входной вектор $$x(k)$$, возбуждающий нейроны в момент $$t$$.
3. Рассчитать значения
$$\begin{align*} dy_i(k)/dw_{ab} = (df_1(u_i)/du_i)[\delta_{ja}x_b + \sum_{k=1}^K(dy_i(k-1)/dw_{ab})w_{i,k+N}] \end{align*} $$4. Уточнить значения весов по алгоритму наискорейшего спуска согласно формуле
$$\begin{align*} w_{ab}(k+1) = w_{ab}(k) -\alpha \sum_{i=1}^K [y_i(k)- d_i(k)]( dy_i(k)/dw_{ab}) \end{align*} $$для $$a = 1,2, \ldots, K$$ и $$b = 0,1,2, \ldots, N+K$$.
Шаги (2-4) повторять вплоть до стабилизации значений всех весов сети.
Для получения официальных документов о завершении программы дополнительного профессионального образования (удостоверения о повышении квалификации, дипломов о профессиональной переподготовке и MBA) необходимо предоставить:
Внимание! Вы можете не заказывать доставку бумажной версии официального документы, а скачать его в электронном виде и распечатать самостоятельно. Информация о выданном документе в течение 1 месяца загружается в Федеральную информационную систему «Федеральный реестр сведений о документах об образовании и (или) о квалификации, документах об обучении» - ФИС ФРДО.
Доступ на новый сайт осуществляется с использованием адреса электронной почты, который был указан вами при регистрации на "старом". Мы постарались перенести все ваши данные с прежнего ресурса, однако не исключена вероятность потери части информации.
При возникновении проблемы со входом, воспользуйтесь функцией сброса пароля
Если вы обнаружите несоответствия, пожалуйста, сообщите нам.