Читаем Учебное пособие по курсу «Нейроинформатика» полностью

Учебное пособие по курсу «Нейроинформатика»

1.В режиме тестирования предъявить сети все примеры. Расставить «места» значимости всех вопросов в каждом примере (Самый важный — 1, второй по значимости — 2 и т. д.). В следующей таблице приведен пример результатов данного этапа. В таблице рассмотрены результаты только для четырех примеров задачника. При выполнении задания необходимо использовать все примеры.

Пример	Вопрос
1	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
2	1	6	12	10	15	2	7	13	17	3	8	11	16	18	4	20	9	14	5	19
3	17	6	5	8	10	12	3	1	13	15	11	9	7	19	2	4	20	16	18	14
4	8	12	11	3	17	14	6	1	13	16	18	4	7	10	9	2	20	19	15	5
Итого	27	26	31	25	47	34	23	23	42	44	48	36	43	61	30	42	66	67	56	48
Место	14	15	12	16	6	11	17	17	9	7	5	10	9	3	13	8	2	1	4	5

2. Исключить из задачника (и вопросника) несколько (обычно пять) вопросов, занявших первые места (имеющие наибольшие значения в строке «Итого». В приведенном выше примере следует исключать либо четыре, либо шесть вопросов, поскольку на пятом месте сразу два вопроса — одиннадцатый и двадцатый.

3. Обучить сеть по новому задачнику. Если обучение удалось, то переходим к шагу 7.1. В противном случае возвращаемся к предыдущему задачнику и исключаем меньшее число вопросов. Если не удалось обучить сеть при исключении одного вопроса, то процесс минимизации завершен. Следует отметить, что в силу особенности программной реализации необходимо оставить не менее двух вопросов.

8. Составляется отчет, в который должны входить исходный задачник, таблицы фиксации значимостей, окончательный задачник. В случае, если оставшиеся вопросы по первоначальной классификации являлись не самыми значимыми, желательно включить в отчет анализ причин, по которым они оказались наиболее значимыми. Кроме того, окончательный вариант сети демонстрируется преподавателю.

Лабораторная № 2

Цель работы. Освоение работы с сетями Кохонена.

Задание. Необходимо написать программу, имитирующую работу сети Кохонена. Проанализировать задачник, сформированный при выполнении первой лабораторной с помощью написанного имитатора. Сравнить скорость обучения сети при использовании классического алгоритма обучения сетей Кохонена и метода динамических ядер. Построить классификацию на два, три четыре и пять классов. Для каждого класса в каждой классификации определить следующие показатели:

1. Расстояние между классами.

2. Максимальное расстояние от точек класса до ядра класа.

3. Число точек в классе.

4. Число точек каждого из «правильных» классов (например число «мужчин» и «женщин») в каждом классе.

Все результаты отражаются в отчете.

Лабораторная № 3

Цель работы. Сравнить два вида сетей ассоциативной памяти.

Используемые программы. Лабораторная выполняется на программе Hopfield.

Задание.

1. Подобрать пять образов, которые способна запомнить классическая сеть Хопфилда.

2. Определить максимальный уровень шума, при котором сеть продолжает правильно воспроизводить все образы.

3. Определить минимальный радиус контрастирования, при котором сеть может правильно воспроизвести все образы.

4. Определить максимальный уровень шума, при котором отконтрастированная сеть продолжает правильно воспроизводить все образы.

5. Переключить программу в режим работы проекционной сети ассоциативной памяти. И повторить этапы со второго по четвертый.

В отчет включаются все результаты. Кроме того, на основе полученных данных необходимо сформулировать рекомендации по тому, какие виды сетей (из четырех исследованных) предпочтительнее использовать.

Рекомендуется сохранить обучающее множество для использования в следующих лабораторных работах.

Лабораторная № 4

Цель работы. Исследование стратегий обучения нейронных сетей

Используемые программы. Лабораторная выполняется на программе Sigmoid.

Задание. В лабораторной работе требуется обучить нейронную сеть решению задачи распознавания пяти бинарных изображений с использованием четырех различных методов обучения и провести сравнение методов по скорости обучения и надежности работы обученной сети. Основные этапы выполнения работы:

1. Формирование задачника.

2. Установка параметров метода обучения.

3. Обучение нейронной сети.

4. Тестирование обученной нейронной сети (статистический тест).

5. Повторение этапов 2–4 для других методов обучения.

6. Анализ полученных результатов.

Методы обучения:

1. Градиентный с mParTan

2. Градиентный без mParTan

3. Случайный без mParTan

4. Случайный с mParTan

В отчет включаются все полученные результаты (число тактов при обучении сети и результаты статистического теста для всех четырех вариантов стратегии обучения). На основе анализа полученных результатов необходимо сформулировать рекомендации по использованию исследованных стратегий обучения.