Нейронные сети, как способ обработки данных
Для однослойной нейронной сети рассмотрим процесс функционирования более подробно. Каждый элемент вектора входа соединен со всеми входами нейрона и это соединение задается матрицей весов W; при этом каждый нейрон включает суммирующий элемент, который формирует скалярный выход
. Совокупность скалярных функций
объединяются в
– элементный вектор входа
функции активации слоя. Выходы слоя нейронов формируют вектор столбец а, и таким образом описание слоя нейтронов имеет вид
и описывает одиночный маршрут. Структурная схема однослойной нейронной сети представлена на Рисунке 10.8, здесь
– вектор входа
,
– весовая матрица
векторы размера
.
На данном этапе разработки аналитическим способом подобраны оптимальные значения факторов. По количеству факторов определено число нейронов в сети. Модель нейронной сети выбирает образ из набора, который содержится в её памяти.
НС представляет собой адаптивную систему, жизненный цикл которой состоит из двух независимых фаз – обучения и работы сети.
Обучение сети состоит в поиске вектора , для которого суммарная ошибка по всем маршрутам минимальна:
![]() |
( 10.8) |
![e_n](/sites/default/files/tex_cache/6603ec616c08ba2d84ed20572a3ebd10.png)
![n](/sites/default/files/tex_cache/7b8b965ad4bca0e41ab51de7b31363a1.png)
Для исследования процесса маршрутизации в вычислительных сетях используем нейронные сети прямого распространения с частичной структурой связей.
Обучение — это процесс, в результате которого система постепенно приобретает способность отвечать нужными реакциями на определенные совокупности внешних воздействий, а адаптация — это подстройка параметров и структуры системы с целью достижения требуемого качества управления в условиях непрерывных изменений внешних условий.
Кроме того, результат самообучения характеризует пригодность выбранного пространства для конкретной задачи обучения распознаванию. Если абстрактные образы, выделяемые в процессе самообучения, совпадают с реальными, то пространство выбрано удачно. Чем сильнее абстрактные образы отличаются от реальных, тем "неудобнее" выбранное пространство для конкретной задачи.
Таким образом, полный алгоритм обучения НС с помощью процедуры обратного распространения строится так:
- Подать на входы сети один из возможных образов и в режиме обычного функционирования НС, когда сигналы распространяются от входов к выходам, рассчитать значения последних.
где
( 10.9) – число нейронов в слое
с учетом нейрона с постоянным выходным состоянием +1, задающего смещение;
– i-ый вход нейрона
слоя
.
где( 10.10) -сигмоиддальная функция
где( 10.11) - q-я компонента вектора входного образа.
- Скорректировать все веса в НС
( 10.11) - Если ошибка сети существенна, перейти на шаг 1. В противном случае – конец.
Сети на шаге 1 попеременно в случайном порядке предъявляются все тренировочные образы, чтобы сеть, образно говоря, не забывала одни по мере запоминания других. Алгоритм иллюстрируется на рисунке 10.9.
В процессе обучения линейной сети траектория будет перемещаться из начальной точки в точку минимума критерия качества.