Knigi_2_kurs / osnovi_med_informatiki

Процедура вибору аксонових полів повністю подібна до про-, цедури вибору розмірностей рецепторних полів. Після завершення роботи МАЙСТРА побудована структурна модель відображається в головному вікні програми.

Для перевірки структурних характеристик ядер розмістіть гра­ фічний вказівник на будь-якому ядрі графічного образу і натисніть ліву клавішу миші.

/. 10.6. Редагування структурної моделі

Редагування рецепторних полів першого шару. Виберіть в меню пункт "Сервис/Добавить/Изменить/Рецепторньїе поля". Програма викликає МАЙСТЕР нейронної мережі:

131

Виберіть редаговане ядро і встановіть нове значення розмірнос­ ті рецепторного поля.

Редагування аксонових полів останнього шару нейронної мере­ жі. Виберіть в меню пункт "Сервис/Добавить/Изменить/Нейроньї". Програма викликає МАЙСТЕР нейронної мережі:

132

Виберіть редаговане ядро і встановіть нове значення розмірнос-» ті аксонового поля.

Редагування зв'язків. Виберіть в меню "Сервис/Добавить/Ядра". Програма викличе вікно "Нейро-проводник".

Встановіть прапорець "Можно изменять ранги связей" і виберіть в шарі 1 довільне ядро. Нейро-проводник відобразить в суміжному полі "Шар +1" ядра другого шару, а у верхньому полі значення рангу зв'язку між виділеними ядрами. Це значення може бути відкоректо-. ване. Ядра суміжних шарів, які не пов'язані з вибраним ядром (ранг зв'язку рівний нулю) відображаються жовтим кольором.

Якщо Ви змінюєте ранги зв'язків в нейронній мережі, для якої побудована топологія і синаптичні ваги, то ця інформація буде без-, поворотно втрачена.

133

/. 10.7. Проектування топології

Розглянемо проектування топології на прикладі нейронної ме-. режі, показаної на мал. 1. На мал. 2 зображений графічний образ структурної моделі мережі в програмі І\Іеиго\Ле\лл

Для проектування топології виберіть в меню пункт "Сервис/Ре-. дактор топологий". Програма відобразить наступне вікно

134

У вікні редактора представлені два суміжні шари, що визначають міжшаровий перехід. Символом "А" завжди позначається попередній шар, а символом "В" -наступний шар. Проектування топологий ви-, конується незалежно для кожного міжшарового переходу. Для пере-, міщення по міжшарових переходах служать клавіші "Следующий» Предыдущий»". При переміщенні в крайні позиції в редакторові відображається тільки один граничний шар. Кнопка Расширенная/ компактная дозволяє вибрати тип топології.

Ініціалізація топології. Задания топології еквівалентне призна-. ченню глобальних номерів нейронам і рецепторам міжшарового переходу. Редактор надає тільки чотири варіанти початкової ініціа-. лізації топології. Перемикач "Размещение" дозволяє вибрати об'єкт початкової ініціалізації, яким може бути або аксонове поле попере-, днього шару (А-нейрони) або рецепторне поле наступного шару (В-

135

рецептори). Перемикач "Упорядочить" дозволяє вибрати відношення порядку на вибраному об'єкті. У положенні "По возрастанию" еле-. менти об'єкту упорядковуються так, що ядра з великими номерами містять і великі глобальні номери елементів. У положенні "По убьіва-. нию" - навпаки ядра з великими номерами містять елементи об'єкту з меншими номерами. Після вибору перемикачів активізується кнопка "Генерувати", яку слід натиснути для ініціалізації топології. Ініціаліза-. ція приводить до того, що елементи об'єкту нумеруються відповідно до вибраного варіанту впорядковування, міжшарова перестановка встановлюється рівною тотожній, а впорядкування елементів суміж-. ного шару підпорядковується зв'язкам структурної моделі.

Візуалізація топології. Після того, як топологія ініціалізована для всіх міжшарових переходів, включаючи граничні, закрийте вікно редактора топології і в головному меню виберіть пункт "Вид/Тополо-. гия". При цьому відображаються топологічні матриці нейронних шарів:

Крім того можна окремо подивитися перестановочні матриці або топологію нейронної мережі в цілому.

Кнопка Щ дозволяє або забороняє відображення сітки в полі топологічних матриць. Кнопка |Щ дозволяє оперативно перемика-. тися між відображеннями топології і структурної моделі. Можливо

136

також одночасне відображення топології і структури при розділенні головного вікна на дві частини, в цьому випадку підтримується синх-, ронізація між графічними поданнями при виділенні нейронних ядер.

Якщо в нейронній мережі визначені значення синаптичних ваг, то при відображенні топологічних матриць використовується колір­ не кодування елементів синаптичної карти: позитивні ваги відобра­ жаються червоним кольором, негативні - синім , а ваги з нульовим значенням, але потенційно здатні до зміни - чорним.

Редагування топології. Редагування полягає в зміні відно-. шення порядку на множинах А-нейронів або В-рецепторів міжшаро-. вого переходу. Розкрийте для прикладу два ядра в шарі А і виділіть будь-які два нейрони. При цьому активізується кнопка Поменять, при натисненні на яку відбувається обмін номерами між вибраними елементами. Якщо вибраний режим компактної топології, то зміна топології в шарі А приводить до підлеглої зміни топології в шарі В так, що міжшарова перестановка дт зберігається тотожною. При розширеній топології зміни в шарах А і В незалежні, але при реда-. гуванні змінюється міжшарова перестановка, яка підкоряється між-, ядерним зв'язкам структурної моделі.

Нормалізація топології. При редагуванні розширеної тополо-. гії, введені зміни для елементів шару А і елементів шару В незалежно представляються перестановками дА і дВ , добуток яких утворює межслойную перестановку дгл. Операція нормалізації дозволяє при-, вести один із співмножників до тотожної перестановки, що еконо-. мить оперативну і дискову пам'ять. Операція нормалізації може бути проведена над навченою нейронною мережею на алгоритм нейроо-. бработки ця операція не впливає.

Перехід від розширеної топології до компактної. При пе­ реході до компактної топології втрачається інформація про переста-. новки дпл, дА і дВ. Для навченої мережі такий перехід некоректний і може привести до необхідності повторного навчання мережі. Зво-. ротний перехід від компактної топології до розширеної не порушує алгоритму нейрообробки, проте будь-яке редагування нової розши-. реної топології некоректне для навченої нейронної мережі і може привести до необхідності повторного навчання.

137

7.10.8. Програма NeuroEmul.

Програма призначена для навчання і тестових випробувань ядерних нейронних мереж, а також для ініціалізації і редагування синаптичної карти і функцій активації нейронів.

Для представлення нейронної мережі використовується фор-. мат NET, а для представлення даних формат CSV (один з можливих форматів електронних таблиць Microsoft Excel). У програмі допус-. кається одночасна робота з декількома нейронними мережами. Роз-. мірність нейронних мереж і їх число не обмежено.

Навчання нейронної мережі виконується методом Error Backpropogation (Зворотне розповсюдження помилки). Можливе індиві-. дуальне навчання до вибраного прикладу або навчання нейронної мережі на множині прикладів. Стратегія навчання визначається ко-. ристувачем. Процес навчання супроводжується колірною анімацією на графічному образі нейронної мережі. Синаптичну карту нейрон-, ної мережі можна контролювати і редагувати на будь-якому етапі навчання.

Для початкової ініціалізації синаптичної карти мережі може бути використана одна з наступних можливостей:

-випадковий вибір синаптичних вагів

-ініціалізація синаптичної карти довільними константами

-статичне навчання, нейронній мережі.

Для контролю функціонування нейронної мережі передбачений режим емуляції нейрообробки на вхідному наборі даних. Результати обробки можуть бути представлені в табличному і графічному ви-, гляді. Можливі режими нейробробки множини прикладів або одного окремого прикладу, в останньому випадку можливий контроль пере-, творення даних по шарах нейронної мережі.

У програмі реалізовані широкі можливості по редагуванню да-. них в табличній формі.

1.10.9.Завантаження ізбереженнянейронноїмережі

Завантаження і збереження нейтронної мережі у програмі Ne­ uroEmul повністю аналогічні цим операціям у програмі NeuroView (див. вище).

138

1.10.11. Ініціалізація карти синапсів

Для ініціалізація синаптичної карти виберіть в головному меню пункт "Сервис/Реинициализация", програма відобразить наступне діалогове вікно.

У полі "Заполнить значениями" виберіть варіант ініціалізації. Якщо встановлений прапорець "Случайным образом", то всі синап-. тичні ваги, включаючи зсуви встановлюються випадковим чином в діапазоні -0.5 + 0.5. При скинутому прапорці активізуються діало-. гові поля "Синапсы" і "Смещения", в яких можна задати конкрет-. не числове значення одночасно для всіх синапсів і зсувів нейронної мережі. У діалоговому полі "Функцій активации нейронов" для всіх нейронів мережі вибирається одна з можливих функцій активації з наступного набору:

-сигмоїдна функція (параметр X - 4, значення похідної в точці перегину рівне 1 )

-гіперболічний тангенс (параметр X = 1, значення похідної в точці перегину рівне 1 )

139

-лінійна функція (тангенс кута нахилу рівний 1)

-синусоїдальна (значення похідної в точці перегину рівне 1)

-логічна 0,+1 - апроксимується сигмоїдною функцією із значен-,

ням параметра X = 20

- логічна - апроксимується гіперболічним тангенсом із зна-, ченням параметра X = 5

У режимі редагування синаптичної карти функції активації мож­ на встановити індивідуально для кожного нейрона мережі.

/. 10.12. Редагування карти синапов

Вікно редактора синапсів є потужним і зручним засобом для пе-. регляду і ручного редагування синаптичної карти нейронних ядер. Виклик редактора синапсів здійснюється через пункт головного меню "Сервис/Редактор синапсов".

У правій частині вікна представлена вся мережа з шарами і ядрами. Виділяючи конкретне нейронне ядро, можна здійснити па-.

140