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神经网络模型可靠性研究论文

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神经网络模型可靠性研究论文

神经网络的是我的毕业论文的一部分4.人工神经网络人的思维有逻辑性和直观性两种不同的基本方式。逻辑性的思维是指根据逻辑规则进行推理的过程;它先将信息化成概念,并用符号表示,然后,根据符号运算按串行模式进行逻辑推理。这一过程可以写成串行的指令,让计算机执行。然而,直观性的思维是将分布式存储的信息综合起来,结果是忽然间产生想法或解决问题的办法。这种思维方式的根本之点在于以下两点:1.信息是通过神经元上的兴奋模式分布在网络上;2.信息处理是通过神经元之间同时相互作用的动态过程来完成的。 人工神经网络就是模拟人思维的第二种方式。这是一个非线性动力学系统,其特色在于信息的分布式存储和并行协同处理。虽然单个神经元的结构极其简单,功能有限,但大量神经元构成的网络系统所能实现的行为却是极其丰富多彩的。人工神经网络学习的原理人工神经网络首先要以一定的学习准则进行学习,然后才能工作。现以人工神经网络对手写“A”、“B”两个字母的识别为例进行说明,规定当“A”输入网络时,应该输出“1”,而当输入为“B”时,输出为“0”。 所以网络学习的准则应该是:如果网络做出错误的判决,则通过网络的学习,应使得网络减少下次犯同样错误的可能性。首先,给网络的各连接权值赋予(0,1)区间内的随机值,将“A”所对应的图像模式输入给网络,网络将输入模式加权求和、与门限比较、再进行非线性运算,得到网络的输出。在此情况下,网络输出为“1”和“0”的概率各为50%,也就是说是完全随机的。这时如果输出为“1”(结果正确),则使连接权值增大,以便使网络再次遇到“A”模式输入时,仍然能做出正确的判断。 如果输出为“0”(即结果错误),则把网络连接权值朝着减小综合输入加权值的方向调整,其目的在于使网络下次再遇到“A”模式输入时,减小犯同样错误的可能性。如此操作调整,当给网络轮番输入若干个手写字母“A”、“B”后,经过网络按以上学习方法进行若干次学习后,网络判断的正确率将大大提高。这说明网络对这两个模式的学习已经获得了成功,它已将这两个模式分布地记忆在网络的各个连接权值上。当网络再次遇到其中任何一个模式时,能够做出迅速、准确的判断和识别。一般说来,网络中所含的神经元个数越多,则它能记忆、识别的模式也就越多。人工神经网络的优缺点人工神经网络由于模拟了大脑神经元的组织方式而具有了人脑功能的一些基本特征,为人工智能的研究开辟了新的途径,神经网络具有的优点在于:(1)并行分布性处理因为人工神经网络中的神经元排列并不是杂乱无章的,往往是分层或以一种有规律的序列排列,信号可以同时到达一批神经元的输入端,这种结构非常适合并行计算。同时如果将每一个神经元看作是一个小的处理单元,则整个系统可以是一个分布式计算系统,这样就避免了以往的“匹配冲突”,“组合爆炸”和“无穷递归”等题,推理速度快。(2)可学习性一个相对很小的人工神经网络可存储大量的专家知识,并且能根据学习算法,或者利用样本指导系统来模拟现实环境(称为有教师学习),或者对输入进行自适应学习(称为无教师学习),不断地自动学习,完善知识的存储。(3)鲁棒性和容错性由于采用大量的神经元及其相互连接,具有联想记忆与联想映射能力,可以增强专家系统的容错能力,人工神经网络中少量的神经元发生失效或错误,不会对系统整体功能带来严重的影响。而且克服了传统专家系统中存在的“知识窄台阶”问题。(4)泛化能力人工神经网络是一类大规模的非线形系统,这就提供了系统自组织和协同的潜力。它能充分逼近复杂的非线形关系。当输入发生较小变化,其输出能够与原输入产生的输出保持相当小的差距。(5)具有统一的内部知识表示形式,任何知识规则都可以通过对范例的学习存储于同一个神经网络的各连接权值中,便于知识库的组织管理,通用性强。虽然人工神经网络有很多优点,但基于其固有的内在机理,人工神经网络也不可避免的存在自己的弱点:(1)最严重的问题是没能力来解释自己的推理过程和推理依据。(2)神经网络不能向用户提出必要的询问,而且当数据不充分的时候,神经网络就无法进行工作。(3)神经网络把一切问题的特征都变为数字,把一切推理都变为数值计算,其结果势必是丢失信息。(4)神经网络的理论和学习算法还有待于进一步完善和提高。神经网络的发展趋势及在柴油机故障诊断中的可行性神经网络为现代复杂大系统的状态监测和故障诊断提供了全新的理论方法和技术实现手段。神经网络专家系统是一类新的知识表达体系,与传统专家系统的高层逻辑模型不同,它是一种低层数值模型,信息处理是通过大量的简单处理元件(结点) 之间的相互作用而进行的。由于它的分布式信息保持方式,为专家系统知识的获取与表达以及推理提供了全新的方式。它将逻辑推理与数值运算相结合,利用神经网络的学习功能、联想记忆功能、分布式并行信息处理功能,解决诊断系统中的不确定性知识表示、获取和并行推理等问题。通过对经验样本的学习,将专家知识以权值和阈值的形式存储在网络中,并且利用网络的信息保持性来完成不精确诊断推理,较好地模拟了专家凭经验、直觉而不是复杂的计算的推理过程。但是,该技术是一个多学科知识交叉应用的领域,是一个不十分成熟的学科。一方面,装备的故障相当复杂;另一方面,人工神经网络本身尚有诸多不足之处:(1)受限于脑科学的已有研究成果。由于生理实验的困难性,目前对于人脑思维与记忆机制的认识还很肤浅。(2)尚未建立起完整成熟的理论体系。目前已提出了众多的人工神经网络模型,归纳起来,这些模型一般都是一个由结点及其互连构成的有向拓扑网,结点间互连强度所构成的矩阵,可通过某种学习策略建立起来。但仅这一共性,不足以构成一个完整的体系。这些学习策略大多是各行其是而无法统一于一个完整的框架之中。(3)带有浓厚的策略色彩。这是在没有统一的基础理论支持下,为解决某些应用,而诱发出的自然结果。(4)与传统计算技术的接口不成熟。人工神经网络技术决不能全面替代传统计算技术,而只能在某些方面与之互补,从而需要进一步解决与传统计算技术的接口问题,才能获得自身的发展。虽然人工神经网络目前存在诸多不足,但是神经网络和传统专家系统相结合的智能故障诊断技术仍将是以后研究与应用的热点。它最大限度地发挥两者的优势。神经网络擅长数值计算,适合进行浅层次的经验推理;专家系统的特点是符号推理,适合进行深层次的逻辑推理。智能系统以并行工作方式运行,既扩大了状态监测和故障诊断的范围,又可满足状态监测和故障诊断的实时性要求。既强调符号推理,又注重数值计算,因此能适应当前故障诊断系统的基本特征和发展趋势。随着人工神经网络的不断发展与完善,它将在智能故障诊断中得到广泛的应用。根据神经网络上述的各类优缺点,目前有将神经网络与传统的专家系统结合起来的研究倾向,建造所谓的神经网络专家系统。理论分析与使用实践表明,神经网络专家系统较好地结合了两者的优点而得到更广泛的研究和应用。离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。但它的工作原理与活塞式压缩机有根本的区别,它不是利用汽缸容积减小的方式来提高汽体的压力,而是依靠动能的变化来提高汽体压力。离心式压缩机具有带叶片的工作轮,当工作轮转动时,叶片就带动汽体运动或者使汽体得到动能,然后使部分动能转化为压力能从而提高汽体的压力。这种压缩机由于它工作时不断地将制冷剂蒸汽吸入,又不断地沿半径方向被甩出去,所以称这种型式的压缩机为离心式压缩机。其中根据压缩机中安装的工作轮数量的多少,分为单级式和多级式。如果只有一个工作轮,就称为单级离心式压缩机,如果是由几个工作轮串联而组成,就称为多级离心式压缩机。在空调中,由于压力增高较少,所以一般都是采用单级,其它方面所用的离心式制冷压缩机大都是多级的。单级离心式制冷压缩机的构造主要由工作轮、扩压器和蜗壳等所组成。 压缩机工作时制冷剂蒸汽由吸汽口轴向进入吸汽室,并在吸汽室的导流作用引导由蒸发器(或中间冷却器)来的制冷剂蒸汽均匀地进入高速旋转的工作轮3(工作轮也称叶轮,它是离心式制冷压缩机的重要部件,因为只有通过工作轮才能将能量传给汽体)。汽体在叶片作用下,一边跟着工作轮作高速旋转,一边由于受离心力的作用,在叶片槽道中作扩压流动,从而使汽体的压力和速度都得到提高。由工作轮出来的汽体再进入截面积逐渐扩大的扩压器4(因为汽体从工作轮流出时具有较高的流速,扩压器便把动能部分地转化为压力能,从而提高汽体的压力)。汽体流过扩压器时速度减小,而压力则进一步提高。经扩压器后汽体汇集到蜗壳中,再经排气口引导至中间冷却器或冷凝器中。 二、离心式制冷压缩机的特点与特性 离心式制冷压缩机与活塞式制冷压缩机相比较,具有下列优点: (1)单机制冷量大,在制冷量相同时它的体积小,占地面积少,重量较活塞式轻5~8倍。 (2)由于它没有汽阀活塞环等易损部件,又没有曲柄连杆机构,因而工作可靠、运转平稳、噪音小、操作简单、维护费用低。 (3)工作轮和机壳之间没有摩擦,无需润滑。故制冷剂蒸汽与润滑油不接触,从而提高了蒸发器和冷凝器的传热性能。 (4)能经济方便的调节制冷量且调节的范围较大。 (5)对制冷剂的适应性差,一台结构一定的离心式制冷压缩机只能适应一种制冷剂。 (6)由于适宜采用分子量比较大的制冷剂,故只适用于大制冷量,一般都在25~30万大卡/时以上。如制冷量太少,则要求流量小,流道窄,从而使流动阻力大,效率低。但近年来经过不断改进,用于空调的离心式制冷压缩机,单机制冷量可以小到10万大卡/时左右。 制冷与冷凝温度、蒸发温度的关系。 由物理学可知,回转体的动量矩的变化等于外力矩,则 T=m(C2UR2-C1UR1) 两边都乘以角速度ω,得 Tω=m(C2UωR2-C1UωR1) 也就是说主轴上的外加功率N为: N=m(U2C2U-U1C1U) 上式两边同除以m则得叶轮给予单位质量制冷剂蒸汽的功即叶轮的理论能量头。 U2 C2 ω2 C2U R1 R2 ω1 C1 U1 C2r β 离心式制冷压缩机的特性是指理论能量头与流量之间变化关系,也可以表示成制冷 W=U2C2U-U1C1U≈U2C2U (因为进口C1U≈0) 又C2U=U2-C2rctgβ C2r=Vυ1/(A2υ2) 故有 W= U22(1- Vυ1 ctgβ) A2υ2U2 式中:V—叶轮吸入蒸汽的容积流量(m3/s) υ1υ2 ——分别为叶轮入口和出口处的蒸汽比容(m3/kg) A2、U2—叶轮外缘出口面积(m2)与圆周速度(m/s) β—叶片安装角 由上式可见,理论能量头W与压缩机结构、转速、冷凝温度、蒸发温度及叶轮吸入蒸汽容积流量有关。对于结构一定、转速一定的压缩机来说,U2、A2、β皆为常量,则理论能量头W仅与流量V、蒸发温度、冷凝温度有关。 按照离心式制冷压缩机的特性,宜采用分子量比较大的制冷剂,目前离心式制冷机所用的制冷剂有F—11、F—12、F—22、F—113和F—114等。我国目前在空调用离心式压缩机中应用得最广泛的是F—11和F—12,且通常是在蒸发温度不太低和大制冷量的情况下,选用离心式制冷压缩机。此外,在石油化学工业中离心式的制冷压缩机则采用丙烯、乙烯作为制冷剂,只有制冷量特别大的离心式压缩机才用氨作为制冷剂。 三、离心式制冷压缩机的调节 离心式制冷压缩机和其它制冷设备共同构成一个能量供给与消耗的统一系统。制冷机组在运行时,只有当通过压缩机的制冷剂的流量与通过设备的流量相等时,以及压缩机所产生的能量头与制冷设备的阻力相适应时,制冷系统的工况才能保持稳定。但是制冷机的负荷总是随外界条件与用户对冷量的使用情况而变化的,因此为了适应用户对冷负荷变化的需要和安全经济运行,就需要根据外界的变化对制冷机组进行调节,离心式制冷机组制冷量的调节有:1°改变压缩机的转速;2°采用可转动的进口导叶;3°改变冷凝器的进水量;4°进汽节流等几种方式,其中最常用的是转动进口导叶调节和进汽节流两种调节方法。所谓转动进口导叶调节,就是转动压缩机进口处的导流叶片以使进入到叶轮去的汽体产生旋绕,从而使工作轮加给汽体的动能发生变化来调节制冷量。所谓进汽节流调节,就是在压缩机前的进汽管道上安装一个调节阀,如要改变压缩机的工况时,就调节阀门的大小,通过节流使压缩机进口的压力降低,从而实现调节制冷量。离心式压缩机制冷量的调节最经济有效的方法就是改变进口导叶角度,以改变蒸汽进入叶轮的速度方向(C1U)和流量V。但流量V必须控制在稳定工作范围内,以免效率下降。

随着科学技术的发展,人工神经网络技术得到了空前的发展,并且在诸多领域得到了广泛的应用,为人工智能化的发展提供了强大的动力。以下是我整理分享的人工智能神经网络论文的相关资料,欢迎阅读!

人工神经网络的发展及应用

摘要随着科学技术的发展,人工神经网络技术得到了空前的发展,并且在诸多领域得到了广泛的应用,为人工智能化的发展提供了强大的动力。人工神经网络的发展经历了不同的阶段,是人工智能的重要组成部分,并且在发展过程中形成了自身独特的特点。文章对人工神经网络的发展历程进行回顾,并对其在各个领域的应用情况进行探讨。

关键词人工神经网络;发展;应用

随着科学技术的发展,各个行业和领域都在进行人工智能化的研究工作,已经成为专家学者研究的热点。人工神经网络就是在人工智能基础上发展而来的重要分支,对人工智能的发展具有重要的促进作用。人工神经网络从形成之初发展至今,经历了不同的发展阶段,并且在经济、生物、医学等领域得到了广泛的应用,解决了许多技术上的难题。

1人工神经网络概述

关于人工神经网络,到目前为止还没有一个得到广泛认可的统一定义,综合各专家学者的观点可以将人工神经网络简单的概括为是模仿人脑的结构和功能的计算机信息处理系统[1]。人工神经网络具有自身的发展特性,其具有很强的并行结构以及并行处理的能力,在实时和动态控制时能够起到很好的作用;人工神经网络具有非线性映射的特性,对处理非线性控制的问题时能给予一定的帮助;人工神经网络可以通过训练掌握数据归纳和处理的能力,因此在数学模型等难以处理时对问题进行解决;人工神经网络的适应性和集成性很强,能够适应不同规模的信息处理和大规模集成数据的处理与控制;人工神经网络不但在软件技术上比较成熟,而且近年来在硬件方面也得到了较大发展,提高了人工神经网络系统的信息处理能力。

2人工神经网络的发展历程

萌芽时期

在20世纪40年代,生物学家McCulloch与数学家Pitts共同发表文章,第一次提出了关于神经元的模型M-P模型,这一理论的提出为神经网络模型的研究和开发奠定了基础,在此基础上人工神经网络研究逐渐展开。1951年,心理学家Hebb提出了关于连接权数值强化的法则,为神经网络的学习功能开发进行了铺垫。之后生物学家Eccles通过实验证实了突触的真实分流,为神经网络研究突触的模拟功能提供了真实的模型基础以及生物学的依据[2]。随后,出现了能够模拟行为以及条件反射的处理机和自适应线性网络模型,提高了人工神经网络的速度和精准度。这一系列研究成果的出现为人工神经网络的形成和发展提供了可能。

低谷时期

在人工神经网络形成的初期,人们只是热衷于对它的研究,却对其自身的局限进行了忽视。Minskyh和Papert通过多年对神经网络的研究,在1969年对之前所取得的研究成果提出了质疑,认为当前研究出的神经网络只合适处理比较简单的线性问题,对于非线性问题以及多层网络问题却无法解决。由于他们的质疑,使神经网络的发展进入了低谷时期,但是在这一时期,专家和学者也并没有停止对神经网络的研究,针对他们的质疑也得出一些相应的研究成果。

复兴时期

美国的物理学家Hopfield在1982年提出了新的神经网络模型,并通过实验证明在满足一定的条件时,神经网络是能够达到稳定的状态的。通过他的研究和带动,众多专家学者又重新开始了对人工神经网络方面的研究,推动了神经网络的再一次发展[3]。经过专家学者的不断努力,提出了各种不同的人工神经网络的模型,神经网络理论研究不断深化,新的理论和方法层出不穷,使神经网络的研究和应用进入了一个崭新的时期。

稳步发展时期

随着人工神经网络研究在世界范围内的再次兴起,我国也迎来了相关理论研究的热潮,在人工神经网络和计算机技术方面取得了突破性的进展。到20世纪90年代时,国内对于神经网络领域的研究得到了进一步的完善和发展,而且能够利用神经网络对非线性的系统控制问题进行解决,研究成果显著。随着各类人工神经网络的相关刊物的创建和相关学术会议的召开,我国人工神经网络的研究和应用条件逐步改善,得到了国际的关注。

随着人工神经网络的稳步发展,逐渐建立了光学神经网络系统,利用光学的强大功能,提高了人工神经网络的学习能力和自适应能力。对非线性动态系统的控制问题,采取有效措施,提高超平面的光滑性,对其精度进行改进。之后有专家提出了关于人工神经网络的抽取算法,虽然保证了精度,但也加大了消耗,在一定程度上降低了神经网络的效率,因此在此基础上又提出了改进算法FERNN。混沌神经网络的发展也得到了相应的进步,提高了神经网络的泛化能力。

3人工神经网络的应用

在信息领域中的应用

人工神经网络在信息领域中的应用主要体现在信息处理和模式识别两个方面。由于科技的发展,当代信息处理工作越来越复杂,利用人工神经网络系统可以对人的思维进行模仿甚至是替代,面对问题自动诊断和解决,能够轻松解决许多传统方法无法解决的问题,在军事信息处理中的应用极为广泛[4]。模式识别是对事物表象的各种信息进行整理和分析,对事物进行辨别和解释的一个过程,这样对信息进行处理的过程与人类大脑的思维方式很相像。模式识别的方法可以分为两种,一种是统计模式识别,还有一种是结构模式识别,在语音识别和指纹识别等方面得到了广泛的应用。

在医学领域的应用

人工神经网络对于非线性问题处理十分有效,而人体的构成和疾病形成的原因十分复杂,具有不可预测性,在生物信号的表现形式和变化规律上也很难掌握,信息检测和分析等诸多方面都存在着复杂的非线性联系,所以应用人工神经网络决解这些非线性问题具有特殊意义[5]。目前,在医学领域中的应用涉及到理论和临床的各个方面,最主要的是生物信号的检测和自动分析以及专家系统等方面的应用。

在经济领域中的应用

经济领域中的商品价格、供需关系、风险系数等方面的信息构成也十分复杂且变幻莫测,人工神经网络可以对不完整的信息以及模糊不确定的信息进行简单明了的处理,与传统的经济统计方法相比具有其无法比拟的优势,数据分析的稳定性和可靠性更强。

在其他领域的应用

人工神经网络在控制领域、交通领域、心理学领域等方面都有很广泛的应用,能够对高难度的非线性问题进行处理,对交通运输方面进行集成式的管理,以其高适应性和优秀的模拟性能解决了许多传统方法无法解决的问题,促进了各个领域的快速发展。

4总结

随着科技的发展,人工智能系统将进入更加高级的发展阶段,人工神经网络也将得到更快的发展和更加广泛的应用。人工神经网络也许无法完全对人脑进行取代,但是其特有的非线性信息处理能力解决了许多人工无法解决的问题,在智能系统的各个领域中得到成功应用,今后的发展趋势将向着更加智能和集成的方向发展。

参考文献

[1]徐用懋,冯恩波.人工神经网络的发展及其在控制中的应用[J].化工进展,1993(5):8-12,20.

[2]汤素丽,罗宇锋.人工神经网络技术的发展与应用[J].电脑开发与应用,2009(10):59-61.

[3]李会玲,柴秋燕.人工神经网络与神经网络控制的发展及展望[J].邢台职业技术学院学报,2009(5):44-46.

[4]过效杰,祝彦知.人工神经网络的发展及其在岩土工程领域研究现状[J].河南水利,2004(1):22-23.

[5]崔永华.基于人工神经网络的河流汇流预报模型及应用研究[D].郑州大学,2006.

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神经网络论文研究

神经网络的是我的毕业论文的一部分4.人工神经网络人的思维有逻辑性和直观性两种不同的基本方式。逻辑性的思维是指根据逻辑规则进行推理的过程;它先将信息化成概念,并用符号表示,然后,根据符号运算按串行模式进行逻辑推理。这一过程可以写成串行的指令,让计算机执行。然而,直观性的思维是将分布式存储的信息综合起来,结果是忽然间产生想法或解决问题的办法。这种思维方式的根本之点在于以下两点:1.信息是通过神经元上的兴奋模式分布在网络上;2.信息处理是通过神经元之间同时相互作用的动态过程来完成的。 人工神经网络就是模拟人思维的第二种方式。这是一个非线性动力学系统,其特色在于信息的分布式存储和并行协同处理。虽然单个神经元的结构极其简单,功能有限,但大量神经元构成的网络系统所能实现的行为却是极其丰富多彩的。人工神经网络学习的原理人工神经网络首先要以一定的学习准则进行学习,然后才能工作。现以人工神经网络对手写“A”、“B”两个字母的识别为例进行说明,规定当“A”输入网络时,应该输出“1”,而当输入为“B”时,输出为“0”。 所以网络学习的准则应该是:如果网络做出错误的判决,则通过网络的学习,应使得网络减少下次犯同样错误的可能性。首先,给网络的各连接权值赋予(0,1)区间内的随机值,将“A”所对应的图像模式输入给网络,网络将输入模式加权求和、与门限比较、再进行非线性运算,得到网络的输出。在此情况下,网络输出为“1”和“0”的概率各为50%,也就是说是完全随机的。这时如果输出为“1”(结果正确),则使连接权值增大,以便使网络再次遇到“A”模式输入时,仍然能做出正确的判断。 如果输出为“0”(即结果错误),则把网络连接权值朝着减小综合输入加权值的方向调整,其目的在于使网络下次再遇到“A”模式输入时,减小犯同样错误的可能性。如此操作调整,当给网络轮番输入若干个手写字母“A”、“B”后,经过网络按以上学习方法进行若干次学习后,网络判断的正确率将大大提高。这说明网络对这两个模式的学习已经获得了成功,它已将这两个模式分布地记忆在网络的各个连接权值上。当网络再次遇到其中任何一个模式时,能够做出迅速、准确的判断和识别。一般说来,网络中所含的神经元个数越多,则它能记忆、识别的模式也就越多。人工神经网络的优缺点人工神经网络由于模拟了大脑神经元的组织方式而具有了人脑功能的一些基本特征,为人工智能的研究开辟了新的途径,神经网络具有的优点在于:(1)并行分布性处理因为人工神经网络中的神经元排列并不是杂乱无章的,往往是分层或以一种有规律的序列排列,信号可以同时到达一批神经元的输入端,这种结构非常适合并行计算。同时如果将每一个神经元看作是一个小的处理单元,则整个系统可以是一个分布式计算系统,这样就避免了以往的“匹配冲突”,“组合爆炸”和“无穷递归”等题,推理速度快。(2)可学习性一个相对很小的人工神经网络可存储大量的专家知识,并且能根据学习算法,或者利用样本指导系统来模拟现实环境(称为有教师学习),或者对输入进行自适应学习(称为无教师学习),不断地自动学习,完善知识的存储。(3)鲁棒性和容错性由于采用大量的神经元及其相互连接,具有联想记忆与联想映射能力,可以增强专家系统的容错能力,人工神经网络中少量的神经元发生失效或错误,不会对系统整体功能带来严重的影响。而且克服了传统专家系统中存在的“知识窄台阶”问题。(4)泛化能力人工神经网络是一类大规模的非线形系统,这就提供了系统自组织和协同的潜力。它能充分逼近复杂的非线形关系。当输入发生较小变化,其输出能够与原输入产生的输出保持相当小的差距。(5)具有统一的内部知识表示形式,任何知识规则都可以通过对范例的学习存储于同一个神经网络的各连接权值中,便于知识库的组织管理,通用性强。虽然人工神经网络有很多优点,但基于其固有的内在机理,人工神经网络也不可避免的存在自己的弱点:(1)最严重的问题是没能力来解释自己的推理过程和推理依据。(2)神经网络不能向用户提出必要的询问,而且当数据不充分的时候,神经网络就无法进行工作。(3)神经网络把一切问题的特征都变为数字,把一切推理都变为数值计算,其结果势必是丢失信息。(4)神经网络的理论和学习算法还有待于进一步完善和提高。神经网络的发展趋势及在柴油机故障诊断中的可行性神经网络为现代复杂大系统的状态监测和故障诊断提供了全新的理论方法和技术实现手段。神经网络专家系统是一类新的知识表达体系,与传统专家系统的高层逻辑模型不同,它是一种低层数值模型,信息处理是通过大量的简单处理元件(结点) 之间的相互作用而进行的。由于它的分布式信息保持方式,为专家系统知识的获取与表达以及推理提供了全新的方式。它将逻辑推理与数值运算相结合,利用神经网络的学习功能、联想记忆功能、分布式并行信息处理功能,解决诊断系统中的不确定性知识表示、获取和并行推理等问题。通过对经验样本的学习,将专家知识以权值和阈值的形式存储在网络中,并且利用网络的信息保持性来完成不精确诊断推理,较好地模拟了专家凭经验、直觉而不是复杂的计算的推理过程。但是,该技术是一个多学科知识交叉应用的领域,是一个不十分成熟的学科。一方面,装备的故障相当复杂;另一方面,人工神经网络本身尚有诸多不足之处:(1)受限于脑科学的已有研究成果。由于生理实验的困难性,目前对于人脑思维与记忆机制的认识还很肤浅。(2)尚未建立起完整成熟的理论体系。目前已提出了众多的人工神经网络模型,归纳起来,这些模型一般都是一个由结点及其互连构成的有向拓扑网,结点间互连强度所构成的矩阵,可通过某种学习策略建立起来。但仅这一共性,不足以构成一个完整的体系。这些学习策略大多是各行其是而无法统一于一个完整的框架之中。(3)带有浓厚的策略色彩。这是在没有统一的基础理论支持下,为解决某些应用,而诱发出的自然结果。(4)与传统计算技术的接口不成熟。人工神经网络技术决不能全面替代传统计算技术,而只能在某些方面与之互补,从而需要进一步解决与传统计算技术的接口问题,才能获得自身的发展。虽然人工神经网络目前存在诸多不足,但是神经网络和传统专家系统相结合的智能故障诊断技术仍将是以后研究与应用的热点。它最大限度地发挥两者的优势。神经网络擅长数值计算,适合进行浅层次的经验推理;专家系统的特点是符号推理,适合进行深层次的逻辑推理。智能系统以并行工作方式运行,既扩大了状态监测和故障诊断的范围,又可满足状态监测和故障诊断的实时性要求。既强调符号推理,又注重数值计算,因此能适应当前故障诊断系统的基本特征和发展趋势。随着人工神经网络的不断发展与完善,它将在智能故障诊断中得到广泛的应用。根据神经网络上述的各类优缺点,目前有将神经网络与传统的专家系统结合起来的研究倾向,建造所谓的神经网络专家系统。理论分析与使用实践表明,神经网络专家系统较好地结合了两者的优点而得到更广泛的研究和应用。离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。但它的工作原理与活塞式压缩机有根本的区别,它不是利用汽缸容积减小的方式来提高汽体的压力,而是依靠动能的变化来提高汽体压力。离心式压缩机具有带叶片的工作轮,当工作轮转动时,叶片就带动汽体运动或者使汽体得到动能,然后使部分动能转化为压力能从而提高汽体的压力。这种压缩机由于它工作时不断地将制冷剂蒸汽吸入,又不断地沿半径方向被甩出去,所以称这种型式的压缩机为离心式压缩机。其中根据压缩机中安装的工作轮数量的多少,分为单级式和多级式。如果只有一个工作轮,就称为单级离心式压缩机,如果是由几个工作轮串联而组成,就称为多级离心式压缩机。在空调中,由于压力增高较少,所以一般都是采用单级,其它方面所用的离心式制冷压缩机大都是多级的。单级离心式制冷压缩机的构造主要由工作轮、扩压器和蜗壳等所组成。 压缩机工作时制冷剂蒸汽由吸汽口轴向进入吸汽室,并在吸汽室的导流作用引导由蒸发器(或中间冷却器)来的制冷剂蒸汽均匀地进入高速旋转的工作轮3(工作轮也称叶轮,它是离心式制冷压缩机的重要部件,因为只有通过工作轮才能将能量传给汽体)。汽体在叶片作用下,一边跟着工作轮作高速旋转,一边由于受离心力的作用,在叶片槽道中作扩压流动,从而使汽体的压力和速度都得到提高。由工作轮出来的汽体再进入截面积逐渐扩大的扩压器4(因为汽体从工作轮流出时具有较高的流速,扩压器便把动能部分地转化为压力能,从而提高汽体的压力)。汽体流过扩压器时速度减小,而压力则进一步提高。经扩压器后汽体汇集到蜗壳中,再经排气口引导至中间冷却器或冷凝器中。 二、离心式制冷压缩机的特点与特性 离心式制冷压缩机与活塞式制冷压缩机相比较,具有下列优点: (1)单机制冷量大,在制冷量相同时它的体积小,占地面积少,重量较活塞式轻5~8倍。 (2)由于它没有汽阀活塞环等易损部件,又没有曲柄连杆机构,因而工作可靠、运转平稳、噪音小、操作简单、维护费用低。 (3)工作轮和机壳之间没有摩擦,无需润滑。故制冷剂蒸汽与润滑油不接触,从而提高了蒸发器和冷凝器的传热性能。 (4)能经济方便的调节制冷量且调节的范围较大。 (5)对制冷剂的适应性差,一台结构一定的离心式制冷压缩机只能适应一种制冷剂。 (6)由于适宜采用分子量比较大的制冷剂,故只适用于大制冷量,一般都在25~30万大卡/时以上。如制冷量太少,则要求流量小,流道窄,从而使流动阻力大,效率低。但近年来经过不断改进,用于空调的离心式制冷压缩机,单机制冷量可以小到10万大卡/时左右。 制冷与冷凝温度、蒸发温度的关系。 由物理学可知,回转体的动量矩的变化等于外力矩,则 T=m(C2UR2-C1UR1) 两边都乘以角速度ω,得 Tω=m(C2UωR2-C1UωR1) 也就是说主轴上的外加功率N为: N=m(U2C2U-U1C1U) 上式两边同除以m则得叶轮给予单位质量制冷剂蒸汽的功即叶轮的理论能量头。 U2 C2 ω2 C2U R1 R2 ω1 C1 U1 C2r β 离心式制冷压缩机的特性是指理论能量头与流量之间变化关系,也可以表示成制冷 W=U2C2U-U1C1U≈U2C2U (因为进口C1U≈0) 又C2U=U2-C2rctgβ C2r=Vυ1/(A2υ2) 故有 W= U22(1- Vυ1 ctgβ) A2υ2U2 式中:V—叶轮吸入蒸汽的容积流量(m3/s) υ1υ2 ——分别为叶轮入口和出口处的蒸汽比容(m3/kg) A2、U2—叶轮外缘出口面积(m2)与圆周速度(m/s) β—叶片安装角 由上式可见,理论能量头W与压缩机结构、转速、冷凝温度、蒸发温度及叶轮吸入蒸汽容积流量有关。对于结构一定、转速一定的压缩机来说,U2、A2、β皆为常量,则理论能量头W仅与流量V、蒸发温度、冷凝温度有关。 按照离心式制冷压缩机的特性,宜采用分子量比较大的制冷剂,目前离心式制冷机所用的制冷剂有F—11、F—12、F—22、F—113和F—114等。我国目前在空调用离心式压缩机中应用得最广泛的是F—11和F—12,且通常是在蒸发温度不太低和大制冷量的情况下,选用离心式制冷压缩机。此外,在石油化学工业中离心式的制冷压缩机则采用丙烯、乙烯作为制冷剂,只有制冷量特别大的离心式压缩机才用氨作为制冷剂。 三、离心式制冷压缩机的调节 离心式制冷压缩机和其它制冷设备共同构成一个能量供给与消耗的统一系统。制冷机组在运行时,只有当通过压缩机的制冷剂的流量与通过设备的流量相等时,以及压缩机所产生的能量头与制冷设备的阻力相适应时,制冷系统的工况才能保持稳定。但是制冷机的负荷总是随外界条件与用户对冷量的使用情况而变化的,因此为了适应用户对冷负荷变化的需要和安全经济运行,就需要根据外界的变化对制冷机组进行调节,离心式制冷机组制冷量的调节有:1°改变压缩机的转速;2°采用可转动的进口导叶;3°改变冷凝器的进水量;4°进汽节流等几种方式,其中最常用的是转动进口导叶调节和进汽节流两种调节方法。所谓转动进口导叶调节,就是转动压缩机进口处的导流叶片以使进入到叶轮去的汽体产生旋绕,从而使工作轮加给汽体的动能发生变化来调节制冷量。所谓进汽节流调节,就是在压缩机前的进汽管道上安装一个调节阀,如要改变压缩机的工况时,就调节阀门的大小,通过节流使压缩机进口的压力降低,从而实现调节制冷量。离心式压缩机制冷量的调节最经济有效的方法就是改变进口导叶角度,以改变蒸汽进入叶轮的速度方向(C1U)和流量V。但流量V必须控制在稳定工作范围内,以免效率下降。

原文: Scalable Object Detection using Deep Neural Networks——学术范 最近,深度卷积神经网络在许多图像识别基准上取得了最先进的性能,包括ImageNet大规模视觉识别挑战(ILSVRC-2012)。在定位子任务中获胜的模型是一个网络,它预测了图像中每个对象类别的单个边界框和置信度得分。这样的模型捕获了围绕对象的整幅图像上下文,但如果不天真地复制每个实例的输出数量,就无法处理图像中同一对象的多个实例。在这篇论文中提出了一个显著性启发的神经网络检测模型,它预测了一组与类无关的边界框,每个框有一个分数,对应于它包含任何感兴趣的对象的可能性。该模型自然地为每个类处理数量可变的实例,并允许在网络的最高级别上进行跨类泛化。 目标检测是计算机视觉的基本任务之一。一个解决这个问题的通用范例是训练在子图像上操作的对象检测器,并在所有的场所和尺度上以详尽的方式应用这些检测器。这一范例被成功地应用于经过区别训练的可变形零件模型(DPM)中,以实现检测任务的最新结果。对所有可能位置和尺度的穷举搜索带来了计算上的挑战。随着类数量的增加,这个挑战变得更加困难,因为大多数方法都训练每个类单独的检测器。为了解决这个问题,人们提出了多种方法,从检测器级联到使用分割提出少量的对象假设。 关于对象检测的文献非常多,在本节中,我们将重点讨论利用类不可知思想和解决可伸缩性的方法。 许多提出的检测方法都是基于基于部件的模型,最近由于有区别学习和精心设计的特征,已经取得了令人印象深刻的性能。然而,这些方法依赖于在多个尺度上详尽地应用零件模板,这是非常昂贵的。此外,它们在类的数量上是可伸缩的,这对像ImageNet这样的现代数据集来说是一个挑战。 为了解决前一个问题,Lampert等人使用分支绑定策略来避免计算所有可能的对象位置。为了解决后一个问题,Song et al.使用了一个低维部件基,在所有对象类中共享。基于哈希算法的零件检测也取得了良好的结果。 另一种不同的工作,与我们的工作更接近,是基于对象可以本地化的想法,而不必知道它们的类。其中一些方法建立在自底向上无阶级分割[9]的基础上。通过这种方式得到的片段可以使用自上而下的反馈进行评分。基于同样的动机,Alexe等人使用一种廉价的分类器对对象假设是否为对象进行评分,并以这种方式减少了后续检测步骤的位置数量。这些方法可以被认为是多层模型,分割作为第一层,分割分类作为后续层。尽管它们编码了已证明的感知原理,但我们将表明,有更深入的模型,充分学习可以导致更好的结果。 最后,我们利用了DeepLearning的最新进展,最引人注目的是Krizhevsky等人的工作。我们将他们的边界盒回归检测方法扩展到以可扩展的方式处理多个对象的情况。然而,基于dnn的回归已经被Szegedy等人应用到对象掩模中。最后一种方法实现了最先进的检测性能,但由于单个掩模回归的成本,不能扩展到多个类。 我们的目标是通过预测一组表示潜在对象的边界盒来实现一种与类无关的可扩展对象检测。更准确地说,我们使用了深度神经网络(DNN),它输出固定数量的包围盒。此外,它为每个盒子输出一个分数,表示这个盒子包含一个对象的网络信任度。 为了形式化上述思想,我们将i-thobject框及其相关的置信度编码为最后一网层的节点值: Bounding box: 我们将每个框的左上角和右下角坐标编码为四个节点值,可以写成vectorli∈R4。这些坐标是归一化的w. r. t.图像尺寸,以实现图像绝对尺寸的不变性。每个归一化坐标是由最后一层的线性变换产生的。 Confidence: 置信度:包含一个对象的盒子的置信度得分被编码为单个节点valueci∈[0,1]。这个值是通过最后一个隐藏层的线性变换产生的,后面跟着一个sigmoid。 我们可以组合边界盒位置sli,i∈{1,…K}为一个线性层。同样,我们可以将所有置信区间ci,i∈{1,…K}作为一个s型层的输出。这两个输出层都连接到最后一个隐藏层 在推理时,我们的算法生成kbound盒。在我们的实验中,我们使用ek = 100和K= 200。如果需要,我们可以使用置信分数和非最大抑制在推理时获得较少数量的高置信框。这些盒子应该代表对象。因此,它们可以通过后续的分类器进行分类,实现目标检测。由于盒子的数量非常少,我们可以提供强大的分类器。在我们的实验中,我们使用另一个dnn进行分类。 我们训练一个DNN来预测每个训练图像的边界框及其置信度得分,以便得分最高的框与图像的groundtruth对象框很好地匹配。假设对于一个特定的训练例子,对象被标记为boundingboxesgj,j∈{1,…,M}。在实践中,pre- dictionary的数量远远大于groundtruthboxm的数量。因此,我们试图只优化与地面真实最匹配的预测框子集。我们优化他们的位置,以提高他们的匹配度,最大化他们的信心。与此同时,我们将剩余预测的置信度最小化,这被认为不能很好地定位真实对象。为了达到上述目的,我们为每个训练实例制定一个分配问题。Wexij∈{0,1}表示赋值:xij= 1,如果第i个预测被赋值给第j个真对象。这项任务的目标可以表示为 其中,我们使用标准化边界框坐标之间的el2距离来量化边界框之间的不同。此外,我们希望根据分配x优化盒子的可信度。最大化指定预测的置信度可以表示为  最终的损失目标结合了匹配损失和信心损失 受式1的约束。α平衡了不同损失条款的贡献。 对于每个训练例子,我们通过解决一个最佳的赋值x*的预测到真实的盒子 约束执行赋值解决方案。这是二部匹配的一种变体,是一种多项式复杂度匹配。在我们的应用程序中,匹配是非常便宜的——每幅图像中标记的对象的数量少于一打,而且在大多数情况下只有很少的对象被标记。然后,通过反向传播优化网络参数。例如,反向传播算法的一阶导数计算w、r、t、l和c 尽管上述定义的损失在原则上是足够的,但三次修改使其有可能更快地达到更好的准确性。第一个修改是对地面真实位置进行聚类,并找到这样的聚类/质心,我们可以使用这些聚类/质心作为每个预测位置的先验。因此,鼓励学习算法为每个预测位置学习一个残差到一个先验。 第二个修改涉及到在匹配过程中使用这些先验:不是将N个groundtruth位置与K个预测进行匹配,而是在K个先验和groundtruth之间找到最佳匹配。一旦匹配完成,就会像之前一样计算目标的置信度。此外,位置预测损失也不变:对于任何一对匹配的(目标,预测)位置,其损失定义为groundtruth和对应于匹配先验的坐标之间的差值。我们把使用先验匹配称为先验匹配,并假设它促进了预测的多样化。  需要注意的是,尽管我们以一种与类无关的方式定义了我们的方法,但我们可以将它应用于预测特定类的对象盒。要做到这一点,我们只需要在类的边框上训练我们的模型。此外,我们可以预测每个类的kbox。不幸的是,这个模型的参数数量会随着类的数量线性增长。此外,在一个典型的设置中,给定类的对象数量相对较少,这些参数中的大多数会看到很少有相应梯度贡献的训练示例。因此,我们认为我们的两步过程——首先本地化,然后识别——是一个更好的选择,因为它允许使用少量参数利用同一图像中多个对象类型的数据 我们使用的本地化和分类模型的网络架构与[10]使用的网络架构相同。我们使用Adagrad来控制学习速率衰减,128的小批量,以及使用多个相同的网络副本进行并行分布式训练,从而实现更快的收敛。如前所述,我们在定位损失中使用先验——这些是使用训练集上的均值来计算的。我们还使用α = 来平衡局部化和置信度损失。定位器可以输出用于推断的种植区以外的坐标。坐标被映射和截断到最后的图像区域。另外,使用非最大抑制对盒进行修剪,Jaccard相似度阈值为。然后,我们的第二个模型将每个边界框分类为感兴趣的对象或“背景”。为了训练我们的定位器网络,我们从训练集中生成了大约3000万幅图像,并对训练集中的每幅图像应用以下步骤。最后,样品被打乱。为了训练我们的本地化网络,我们通过对训练集中的每一幅图像应用以下步骤,从训练集中生成了大约3000万幅图像。对于每幅图像,我们生成相同数量的平方样本,使样本总数大约为1000万。对于每幅图像,样本被桶状填充,这样,对于0 - 5%、5 - 15%、15 - 50%、50 - 100%范围内的每个比例,都有相同数量的样本,其中被包围框覆盖的比例在给定范围内。训练集和我们大多数超参数的选择是基于过去使用非公开数据集的经验。在下面的实验中,我们没有探索任何非标准数据生成或正则化选项。在所有的实验中,所有的超参数都是通过对训练集。 Pascal Visual Object Classes (VOC)挑战是最常用的对象检测算法基准。它主要由复杂的场景图像组成,其中包含了20种不同的对象类别的边界框。在我们的评估中,我们关注的是2007版VOC,为此发布了一个测试集。我们通过培训VOC 2012展示了结果,其中包含了大约。11000张图片。我们训练了一个100框的定位器和一个基于深度网络的分类器。 我们在一个由1000万作物组成的数据集上训练分类器,该数据集重叠的对象至少为 jaccard重叠相似度。这些作物被标记为20个VOC对象类中的一个。•2000万负作物与任何物体盒最多有个Jaccard相似度。这些作物被贴上特殊的“背景”类标签。体系结构和超参数的选择遵循。 在第一轮中,定位器模型应用于图像中最大-最小中心方形作物。作物的大小调整到网络输入大小is220×220。单次通过这个网络,我们就可以得到上百个候选日期框。在对重叠阈值为的非最大抑制后,保留评分最高的前10个检测项,并通过21路分类器模型分别通过网络进行分类。最终的检测分数是给定盒子的定位分数乘以分类器在作物周围的最大方形区域上评估的分数的乘积。这些分数通过评估,并用于计算精确查全曲线。 首先,我们分析了本地化器在隔离状态下的性能。我们给出了被检测对象的数量,正如Pascal检测标准所定义的那样,与生成的包围框的数量相对比。在图1中,我们展示了使用VOC2012进行训练所获得的结果。此外,我们通过使用图像的最大中心面积(max-center square crop)作为输入以及使用两个尺度(second scale)来给出结果:最大中心面积(max-center crop)的第二个尺度(select3×3windows的大小为图像大小的60%)正如我们所看到的,当使用10个边界框的预算时,我们可以用第一个模型本地化的对象,用第二个模型本地化48%的对象。这显示出比其他报告的结果更好的性能,例如对象度算法达到42%[1]。此外,这个图表显示了在不同分辨率下观察图像的重要性。虽然我们的算法通过使用最大中心作物获得了大量的对象,但当使用更高分辨率的图像作物时,我们获得了额外的提升。进一步,我们用21-way分类器对生成的包围盒进行分类,如上所述。表1列出了VOC 2007的平均精度(APs)。达到的平均AP是,与先进水平相当。注意,我们的运行时间复杂度非常低——我们只使用top10框。示例检测和全精度召回曲线分别如图2和图3所示。值得注意的是,可视化检测是通过仅使用最大中心方形图像裁剪,即使用全图像获得的。然而,我们设法获得了相对较小的对象,例如第二行和第二列的船,以及第三行和第三列的羊。 在本工作中,我们提出了一种新的方法来定位图像中的对象,该方法可以预测多个边界框的时间。该方法使用深度卷积神经网络作为基本特征提取和学习模型。它制定了一个能够利用可变数量的groundtruth位置的多箱定位成本。在“一个类一个箱”方法的情况下,对1000个盒子进行非max-suppression,使用与给定图像中感兴趣的DeepMulti-Box方法相同的准则,并学习在未见图像中预测这些位置。 我们在VOC2007和ILSVRC-2012这两个具有挑战性的基准上给出了结果,在这两个基准上,所提出的方法具有竞争力。此外,该方法能够很好地预测后续分类器将探测到的位置。我们的结果表明,deepmultibox的方法是可扩展的,甚至可以在两个数据集之间泛化,就能够预测感兴趣的定位,甚至对于它没有训练的类别。此外,它能够捕获同一类物体的多种情况,这是旨在更好地理解图像的算法的一个重要特征。 在未来,我们希望能够将定位和识别路径折叠到一个单一的网络中,这样我们就能够在一个通过网络的一次性前馈中提取位置和类标签信息。即使在其当前状态下,双通道过程(本地化网络之后是分类网络)也会产生5-10个网络评估,每个评估的速度大约为1个CPU-sec(现代机器)。重要的是,这个数字并不与要识别的类的数量成线性关系,这使得所提出的方法与类似dpm的方法非常有竞争力。

深度神经网络(DNNs)是 AI 领域的重要成果,但它的 “存在感” 已经不仅仅限于该领域。 一些前沿生物医学研究,也正被这一特别的概念所吸引。特别是计算神经科学家。 在以前所未有的任务性能彻底改变计算机视觉之后,相应的 DNNs 网络很快就被用以试着解释大脑信息处理的能力,并日益被用作灵长类动物大脑神经计算的建模框架。经过任务优化的深度神经网络,已经成为预测灵长类动物视觉皮层多个区域活动的最佳模型类型之一。 用神经网络模拟大脑或者试图让神经网络更像大脑正成为主流方向的当下,有研究小组却选择用神经生物学的方法重新审视计算机学界发明的DNNs。 而他们发现,诸如改变初始权重等情况就能改变网络的最终训练结果。这对使用单个网络来窥得生物神经信息处理机制的普遍做法提出了新的要求:如果没有将具有相同功能的深度神经网络具有的差异性纳入考虑的话,借助这类网络进行生物大脑运行机制建模将有可能出现一些随机的影响。要想尽量避免这种现象,从事 DNNs 研究的计算神经科学家,可能需要将他们的推论建立在多个网络实例组的基础上,即尝试去研究多个相同功能的神经网络的质心,以此克服随机影响。 而对于 AI 领域的研究者,团队也希望这种表征一致性的概念能帮助机器学习研究人员了解在不同任务性能水平下运行的深度神经网络之间的差异。 人工神经网络由被称为 “感知器”、相互连接的单元所建立,感知器则是生物神经元的简化数字模型。人工神经网络至少有两层感知器,一层用于输入层,另一层用于输出层。在输入和输出之间夹上一个或多个 “隐藏” 层,就得到了一个 “深层” 神经网络,这些层越多,网络越深。 深度神经网络可以通过训练来识别数据中的特征,就比如代表猫或狗图像的特征。训练包括使用一种算法来迭代地调整感知器之间的连接强度(权重系数),以便网络学会将给定的输入(图像的像素)与正确的标签(猫或狗)相关联。理想状况是,一旦经过训练,深度神经网络应该能够对它以前没有见过的同类型输入进行分类。 但在总体结构和功能上,深度神经网络还不能说是严格地模仿人类大脑,其中对神经元之间连接强度的调整反映了学习过程中的关联。 一些神经科学家常常指出深度神经网络与人脑相比存在的局限性:单个神经元处理信息的范围可能比 “失效” 的感知器更广,例如,深度神经网络经常依赖感知器之间被称为反向传播的通信方式,而这种通信方式似乎并不存在于人脑神经系统。 然而,计算神经科学家会持不同想法。有的时候,深度神经网络似乎是建模大脑的最佳选择。 例如,现有的计算机视觉系统已经受到我们所知的灵长类视觉系统的影响,尤其是在负责识别人、位置和事物的路径上,借鉴了一种被称为腹侧视觉流的机制。 对人类来说,腹侧神经通路从眼睛开始,然后进入丘脑的外侧膝状体,这是一种感觉信息的中继站。外侧膝状体连接到初级视觉皮层中称为 V1 的区域,在 V1 和 V4 的下游是区域 V2 和 V4,它们最终通向下颞叶皮层。非人类灵长类动物的大脑也有类似的结构(与之相应的背部视觉流是一条很大程度上独立的通道,用于处理看到运动和物体位置的信息)。 这里所体现的神经科学见解是,视觉信息处理的分层、分阶段推进的:早期阶段先处理视野中的低级特征(如边缘、轮廓、颜色和形状),而复杂的表征,如整个对象和面孔,将在之后由颞叶皮层接管。 如同人的大脑,每个 DNN 都有独特的连通性和表征特征,既然人的大脑会因为内部构造上的差异而导致有的人可能记忆力或者数学能力更强,那训练前初始设定不同的神经网络是否也会在训练过程中展现出性能上的不同呢? 换句话说,功能相同,但起始条件不同的神经网络间究竟有没有差异呢? 这个问题之所以关键,是因为它决定着科学家们应该在研究中怎样使用深度神经网络。 在之前 Nature 通讯发布的一篇论文中,由英国剑桥大学 MRC 认知及脑科学研究组、美国哥伦比亚大学 Zuckerman Institute 和荷兰拉德堡大学的 Donders 脑科学及认知与行为学研究中心的科学家组成的一支科研团队,正试图回答这个问题。论文题目为《Individual differences among deep neural network models》。 根据这篇论文,初始条件不同的深度神经网络,确实会随着训练进行而在表征上表现出越来越大的个体差异。 此前的研究主要是采用线性典范相关性分析(CCA,linear canonical correlation analysis)和 centered-kernel alignment(CKA)来比较神经网络间的内部网络表征差异。 这一次,该团队的研究采用的也是领域内常见的分析手法 —— 表征相似性分析(RSA,representational similarity analysis)。 该分析法源于神经科学的多变量分析方法,常被用于将计算模型生产的数据与真实的大脑数据进行比较,在原理上基于通过用 “双(或‘对’)” 反馈差异表示系统的内部刺激表征(Inner stimulus representation)的表征差异矩阵(RDMs,representational dissimilarity matrices),而所有双反馈组所组成的几何则能被用于表示高维刺激空间的几何排布。 两个系统如果在刺激表征上的特点相同(即表征差异矩阵的相似度高达一定数值),就被认为是拥有相似的系统表征。 表征差异矩阵的相似度计算在有不同维度和来源的源空间(source spaces)中进行,以避开定义 “系统间的映射网络”。本研究的在这方面上的一个特色就是,使用神经科学研究中常用的网络实例比较分析方法对网络间的表征相似度进行比较,这使得研究结果可被直接用于神经科学研究常用的模型。 最终,对比的结果显示,仅在起始随机种子上存在不同的神经网络间存在明显个体差异。 该结果在采用不同网络架构,不同训练集和距离测量的情况下都成立。团队分析认为,这种差异的程度与 “用不同输入训练神经网络” 所产生的差异相当。 如上图所示,研究团队通过计算对应 RDM 之间的所有成对距离,比较 all-CNN-C 在所有网络实例和层、上的表示几何。 再通过 MDS 将 a 中的数据点(每个点对应一个层和实例)投影到二维。各个网络实例的层通过灰色线连接。虽然早期的代表性几何图形高度相似,但随着网络深度的增加,个体差异逐渐显现。 在证明了深度神经网络存在的显著个体差异之后,团队继续探索了这些差异存在的解释。 随后,研究者再通过在训练和测试阶段使用 Bernoulli dropout 方法调查了网络正则化(network regularization)对结果能造成的影响,但发现正则化虽然能在一定程度上提升 “采用不同起始随机种子的网络之表征” 的一致性,但并不能修正这些网络间的个体差异。 最后,通过分析网络的训练轨迹与个体差异出现的过程并将这一过程可视化,团队在论文中表示,神经网络的性能与表征一致性间存在强负相关性,即网络间的个体差异会在训练过程中被加剧。 总而言之,这项研究主要调查了多个神经网络在最少的实验干预条件下是否存在个体差异,即在训练开始前为网络设置不同权重的随机种子,但保持其他条件一致,并以此拓展了此前与 “神经网络间相关性” 有关的研究。 除了这篇 这篇 研究以外,“深度学习三巨头” 之一、著名 AI 学者 Hinton 也有过与之相关的研究,论文名为《Similarity of Neural Network Representations Revisited》,文章探讨了测量深度神经网络表示相似性的问题,感兴趣的读者可以一并进行阅读。 Refrence: [1] [2]

人工神经网络知识增殖性研究论文

你不翻译了???

模式识别中一个方法是聚类,而神经网络中,如感知机、BP算法、RBF算法、Hopfield算法等都可以做聚类,这可以是一个思路。

随着科学技术的发展,人工神经网络技术得到了空前的发展,并且在诸多领域得到了广泛的应用,为人工智能化的发展提供了强大的动力。以下是我整理分享的人工智能神经网络论文的相关资料,欢迎阅读!

人工神经网络的发展及应用

摘要随着科学技术的发展,人工神经网络技术得到了空前的发展,并且在诸多领域得到了广泛的应用,为人工智能化的发展提供了强大的动力。人工神经网络的发展经历了不同的阶段,是人工智能的重要组成部分,并且在发展过程中形成了自身独特的特点。文章对人工神经网络的发展历程进行回顾,并对其在各个领域的应用情况进行探讨。

关键词人工神经网络;发展;应用

随着科学技术的发展,各个行业和领域都在进行人工智能化的研究工作,已经成为专家学者研究的热点。人工神经网络就是在人工智能基础上发展而来的重要分支,对人工智能的发展具有重要的促进作用。人工神经网络从形成之初发展至今,经历了不同的发展阶段,并且在经济、生物、医学等领域得到了广泛的应用,解决了许多技术上的难题。

1人工神经网络概述

关于人工神经网络,到目前为止还没有一个得到广泛认可的统一定义,综合各专家学者的观点可以将人工神经网络简单的概括为是模仿人脑的结构和功能的计算机信息处理系统[1]。人工神经网络具有自身的发展特性,其具有很强的并行结构以及并行处理的能力,在实时和动态控制时能够起到很好的作用;人工神经网络具有非线性映射的特性,对处理非线性控制的问题时能给予一定的帮助;人工神经网络可以通过训练掌握数据归纳和处理的能力,因此在数学模型等难以处理时对问题进行解决;人工神经网络的适应性和集成性很强,能够适应不同规模的信息处理和大规模集成数据的处理与控制;人工神经网络不但在软件技术上比较成熟,而且近年来在硬件方面也得到了较大发展,提高了人工神经网络系统的信息处理能力。

2人工神经网络的发展历程

萌芽时期

在20世纪40年代,生物学家McCulloch与数学家Pitts共同发表文章,第一次提出了关于神经元的模型M-P模型,这一理论的提出为神经网络模型的研究和开发奠定了基础,在此基础上人工神经网络研究逐渐展开。1951年,心理学家Hebb提出了关于连接权数值强化的法则,为神经网络的学习功能开发进行了铺垫。之后生物学家Eccles通过实验证实了突触的真实分流,为神经网络研究突触的模拟功能提供了真实的模型基础以及生物学的依据[2]。随后,出现了能够模拟行为以及条件反射的处理机和自适应线性网络模型,提高了人工神经网络的速度和精准度。这一系列研究成果的出现为人工神经网络的形成和发展提供了可能。

低谷时期

在人工神经网络形成的初期,人们只是热衷于对它的研究,却对其自身的局限进行了忽视。Minskyh和Papert通过多年对神经网络的研究,在1969年对之前所取得的研究成果提出了质疑,认为当前研究出的神经网络只合适处理比较简单的线性问题,对于非线性问题以及多层网络问题却无法解决。由于他们的质疑,使神经网络的发展进入了低谷时期,但是在这一时期,专家和学者也并没有停止对神经网络的研究,针对他们的质疑也得出一些相应的研究成果。

复兴时期

美国的物理学家Hopfield在1982年提出了新的神经网络模型,并通过实验证明在满足一定的条件时,神经网络是能够达到稳定的状态的。通过他的研究和带动,众多专家学者又重新开始了对人工神经网络方面的研究,推动了神经网络的再一次发展[3]。经过专家学者的不断努力,提出了各种不同的人工神经网络的模型,神经网络理论研究不断深化,新的理论和方法层出不穷,使神经网络的研究和应用进入了一个崭新的时期。

稳步发展时期

随着人工神经网络研究在世界范围内的再次兴起,我国也迎来了相关理论研究的热潮,在人工神经网络和计算机技术方面取得了突破性的进展。到20世纪90年代时,国内对于神经网络领域的研究得到了进一步的完善和发展,而且能够利用神经网络对非线性的系统控制问题进行解决,研究成果显著。随着各类人工神经网络的相关刊物的创建和相关学术会议的召开,我国人工神经网络的研究和应用条件逐步改善,得到了国际的关注。

随着人工神经网络的稳步发展,逐渐建立了光学神经网络系统,利用光学的强大功能,提高了人工神经网络的学习能力和自适应能力。对非线性动态系统的控制问题,采取有效措施,提高超平面的光滑性,对其精度进行改进。之后有专家提出了关于人工神经网络的抽取算法,虽然保证了精度,但也加大了消耗,在一定程度上降低了神经网络的效率,因此在此基础上又提出了改进算法FERNN。混沌神经网络的发展也得到了相应的进步,提高了神经网络的泛化能力。

3人工神经网络的应用

在信息领域中的应用

人工神经网络在信息领域中的应用主要体现在信息处理和模式识别两个方面。由于科技的发展,当代信息处理工作越来越复杂,利用人工神经网络系统可以对人的思维进行模仿甚至是替代,面对问题自动诊断和解决,能够轻松解决许多传统方法无法解决的问题,在军事信息处理中的应用极为广泛[4]。模式识别是对事物表象的各种信息进行整理和分析,对事物进行辨别和解释的一个过程,这样对信息进行处理的过程与人类大脑的思维方式很相像。模式识别的方法可以分为两种,一种是统计模式识别,还有一种是结构模式识别,在语音识别和指纹识别等方面得到了广泛的应用。

在医学领域的应用

人工神经网络对于非线性问题处理十分有效,而人体的构成和疾病形成的原因十分复杂,具有不可预测性,在生物信号的表现形式和变化规律上也很难掌握,信息检测和分析等诸多方面都存在着复杂的非线性联系,所以应用人工神经网络决解这些非线性问题具有特殊意义[5]。目前,在医学领域中的应用涉及到理论和临床的各个方面,最主要的是生物信号的检测和自动分析以及专家系统等方面的应用。

在经济领域中的应用

经济领域中的商品价格、供需关系、风险系数等方面的信息构成也十分复杂且变幻莫测,人工神经网络可以对不完整的信息以及模糊不确定的信息进行简单明了的处理,与传统的经济统计方法相比具有其无法比拟的优势,数据分析的稳定性和可靠性更强。

在其他领域的应用

人工神经网络在控制领域、交通领域、心理学领域等方面都有很广泛的应用,能够对高难度的非线性问题进行处理,对交通运输方面进行集成式的管理,以其高适应性和优秀的模拟性能解决了许多传统方法无法解决的问题,促进了各个领域的快速发展。

4总结

随着科技的发展,人工智能系统将进入更加高级的发展阶段,人工神经网络也将得到更快的发展和更加广泛的应用。人工神经网络也许无法完全对人脑进行取代,但是其特有的非线性信息处理能力解决了许多人工无法解决的问题,在智能系统的各个领域中得到成功应用,今后的发展趋势将向着更加智能和集成的方向发展。

参考文献

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[5]崔永华.基于人工神经网络的河流汇流预报模型及应用研究[D].郑州大学,2006.

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可靠性研究论文

测量可靠性理论哲学思维论文

1引言

测量中的可靠性理论,是指测量系统(比如一个控制网、一个测量设计)发现和抵抗粗差的能力。发现粗差的能力称为内部可靠性,抵抗粗差的能力称为外部可靠性。内部可靠性可通过多余观测数r来描述,一个观测值的内部可靠性可通过多余观测分量ri来描述。外部可靠性可以通过对平差结果的影响来描述,内部可靠性和外部可靠性具有一致性。如巴尔达在可靠性理论方面主要研究了检测单个粗差的能力和不可发现的粗差对平差结果的影响。李德仁提出了摄影测量平差系统的可靠性理论[1],包括平差系统发现单个模型误差(粗差、系统误差)、发现多个模型误差的能力。从单个一维备选假设发展到单个多维备选假设,发展到两个多维备选假设,提出了粗差和系统误差、粗差和变形的可区分性理论,并提出了处理含粗差观测值的选择权迭代法和稳健估计法。可靠性理论对测量设计、数据处理和成果质量评定有重要指导意义。但是可靠性理论也存在一些问题,例如一条附合导线的多余观测分量很小,内部、外部可靠性都很差[3,8],难道说,附合导线及其成果就不可靠,附合导线就不能使用了吗?另外,在许多情况下,仅靠平差模型的改进,是不能发现粗差和系统误差的,更不能区分粗差和系统误差、粗差和变形。为此,作者将可靠性理论进行了扩展,提出了广义可靠性理论,广义可靠性是测量系统发现和抵抗粗差与系统误差的能力,以及减小偶然误差的能力。可通过重复观测、多余观测和计量检测来描述。本文主要阐述可靠性理论的哲学思想。

2可靠性与精度的关系

对于一个测量控制网来说,由间接观测平差模型(l,Ax,σ20p-1)可得观测值li的内部可靠性量度指标(多余观测分量)ri为[1]:ri=(QVVP)ii(1)且满足∑n1ri=r=n-t(2)外部可靠性量度指标即能发现li中粗差的下界值为0li=σi?ω0/r槡i(3)上面公式中,n为观测值数,t为必要观测数。ω0为非中心参数,对于单个观测值粗差而言,其取值与显著水平α和检验功效γ有关,常取(α=,γ=)或(α=,γ=)[2]。ri可以反映控制网发现观测值li(中误差为σi)中粗差的能力。ri愈大,通过统计检验,能发现li中粗差的下界值0li愈小;或对同一个粗差,检验功率愈大。因此,ri被定义为观测值li的内部可靠性。假设观测值相互独立,有ri=1-^σ2i/σ2i(4)上式中^σi为li的平差值的中误差。又定义bi=1-ri(5)称bi为必要观测数。若观测值li的精度很高,即σi很小,则平差后的精度提高很小,^σi虽小了一点,但有^σi≈σi,这时该观测值的内部可靠性ri→0,但必要观测数bi→1。若观测值没有误差,如已知点的坐标,已知边或已知方位角,平差前后的精度将不变,这时ri=0,但必要观测数bi=1。若观测值li的精度很低,则平差后精度将显著提高,^σi将比σi小很多,这时ri则较大。即有:在一个测量控制网平差系统中,观测值li的精度与该观测值的可靠性成反比,精度越高的观测值,可靠性越低,精度越低的观测值,可靠性越高。在测量平差中,又引入了权的概念,观测值li的精度和其权的关系如下:Pi=σ20σ2i(6)式中,σ0为单位权中误差,可设为一常数,观测值li的精度越高(σi越小),则该观测值的权越大,观测值li的精度越低(σi越大),则该观测值的权越小,即精度和权成正比。由此可得:在一个测量控制网平差系统中,观测值li的权于其可靠性的关系:观测值li的权与该观测值的可靠性成反比,权越大的观测值,其可靠性越低,权越小的观测值,其可靠性越高。由内部可靠性和外部可靠性具有一致性来看,权越大的观测值,其不能发现的粗差对结果的影响也越大。

3可靠性理论的哲学思想

如果我们将测量中观测值的权和其可靠性扩展到社会,将会是怎样呢?社会上的权和可靠性概念可以定义为:权,指权力、权势、权能和重要性,对人来说,与职位、能力有关。一个系统可以是一个国家、部门、单位、团体或组织。可靠性在这里与社会生活中的可靠有所不同,比如说一个人可靠,一般是指这个人有忠心,办事认真可靠。可靠性由测量扩展到社会时,乃是指系统发现个人可能犯错误的能力。在一个测量控制网平差系统中,系统研究可靠性的对象是组成该系统的所有观测值,在社会系统中,系统研究可靠性的对象是组成该系统的所有人。可靠性理论扩展到社会,他的哲学意义是:在一个社会系统中,一个人的`可靠性与他的权成反比,权越大,其可靠性越低,权越小,其可靠性越高。从系统发现个人可能犯错误的能力的角度看,一个人的权越大,则他可能犯的甚至是很大的错误,是不易被发现和纠正的,而且他所犯的未被发现和纠正的错误所造成的影响和后果越严重。为了避免这种情况,最好的方法是有监督机构和制度,例如,不是一人的权独大,有多人的有相近的权,而且有监督机制和限制权力的法制。如在一个测量控制网中,若有多个已知点,则其中一个点有问题,也容易通过基准点检验而被发现,而且,他对结果的影响也会得到限制。上面仅仅是事情的一面,从必要观测数的角度来看,一个社会系统中,权大者的必要性也越大,而且是不可少的,更不是不可没有的,正如一个测量控制网需要基准点一样。相反,对于那些权极小即可靠性很高的,其必要观测数趋近于零,完全成为多余,这种观测值在平差系统中不起作用,可以删除,且对平差结果没有任何影响,通过删除多余观测值,可以节省建网费用。作者提出的“一种基于可靠性的工程控制网优化设计新方法”正是这一思想的体现。对于社会,根据可靠性理论,可以按权的大小来选取人才,权很小,也意味能力低下,许多事情都不能胜任,虽然对系统无害,但可有可无,不如裁减的好。

4结束语

综上所述,在一个测量控制网平差系统中,观测值的权(或精度)与该观测值的可靠性成反比,权越大(或精度越高)的观测值,其可靠性越低,权越小的观测值,其可靠性越高。将可靠性的这一理论由测量扩展到社会,其哲学意义是:在一个社会系统中,一个人的可靠性与他的权成反比,权越大,其可靠性越低,权越小,其可靠性越高。权越大,其所犯的未被发现和纠正的错误所造成的影响和后果越严重。另一方面,权越大(或精度越高),其可靠性虽然越低,但在系统中却是不可缺少的;权越小,越可靠,但却应当除去不用。

关于会计信息相关性与可靠性的思考 对会计信息相关性与可靠性谁更重要的判断, 直接影响会计政策的选择以及财务报告的分析, 因此它是财务会计中的一个非常基本、具有导向性的问题, 对这一问题进行探讨, 首先必须明确讨论的基点。相关性与可靠性是一对既对立又统一的矛盾, 它们共同为会计信息的有用性服务, 必须兼顾。相关性与可靠性及其关系确定和把握是值得重视和应该协调好的问题。 一、会计信息相关性的内涵、外延与其现实的思考 (一) 关于相关性的内涵和外延1.从内涵的角度来讲, 相关性由预测价值、反馈价值和及时性三个特征构成。相关性中的预测价值是指会计信息可以增强决策者对未来事项的预测能力; 反馈价值是指通过反馈的历史信息和期望值的比较, 以其差别证实或改变期望值; 及时性是指会计信息提供、披露及时, 它在信息失去对决策有用之前, 应被决策者所拥有, 相关的信息若提供不及时, 便会对决策毫无用处。当然, 会计信息的相关性还会受到其性质和重要性的影响。2.从外延的角度来讲, 相关性是指会计信息系统提供的会计信息应该与会计信息使用者的决策相关。具体来说, 会计信息必须符合国家进行宏观经济管理的要求, 符合企业投资者和债权人进行决策、了解企业财务状况和经营成果以及现金流量情况的需要, 满足企业内部加强经济管理的需要。 (二) 关于相关性的现实思考1.相关性的构成因素将重新排列。美国财务会计准则委员会( FASB) 将相关性的构成因素分为反馈价值、预测价值、及时性。多年来, 对质量的要求一直偏重于会计信息反馈价值证实和纠正以前期望的能力, 而随着社会步入知识经济时代, 竞争将更加激烈, 产品寿命周期缩短, 金融市场变幻莫测, 企业的风险大大提高, 导致会计信息相关性的构成因素中预测价值、及时性将更加受到重视, 而反馈价值则退居次要地位。2.相关性的制约因素将逐渐减弱。这是因为信息处理手段的进步以及整个民族的文化素质在逐步提高。随着计算机运用的普及, 使得会计信息处理的速度和效率大大提高, 成本会相对低廉, 而网络技术的广泛应用使会计信息用户获得信息更加快捷。同时, 随着“科教兴国”战略的实施, 整个民族的文化素质将大大提高, 会计信息用户将逐步具备一定的知识并愿意去研究会计信息, 使得会计信息在我国真正成为可理解的与决策相关的有用信息。 二、会计信息可靠性的内涵、外延与其现实的思考 (一) 关于可靠性的内涵和外延从内涵上看, 可靠性由如实反映、中立性和可核实性三项内容构成。可靠性中的如实反映即客观性, 是指会计信息应该以实际发生的经济活动为依据, 能够客观地反映企业的财务状况、经营成果和现金流量; 中立性是指会计人员在处理会计信息时, 应该保持一种不偏不倚的中立态度, 会计信息不存在取得一定结果或诱发特定形式或行为的意图或偏向; 可核实性是指独立的注册会计师可用相同的计量方法, 获取同样的会计信息。从外延上看, 会计信息的可靠性, 也不仅仅是会计数据本身的真实、可靠, 还包含了经由会计人员的主观判断、分析综合、加工汇总后在会计报表上呈现的数据的可靠性。同时, 现行会计制度和会计准则给予会计人员做出一定的估计、判断并对不同的会计政策进行选择的权力。所以会计信息的可靠性只能是相对的, 并不是绝对的可靠。 (二) 关于可靠性的现实思考1.对于会计信息的可靠性, 应该动态地去理解。会计最基本的职能是反映, 反映的客体是复杂多变、存在很大不确定性的经济现实, 即便不存在主观上的偏向, 会计信息也很难是绝对精确可靠的。2.对于不同经济事项采用相应不同的计量和披露方式, 以增加可靠性的适应程度。在会计理论还没能于确认、计量方面有所突破的前提下, 采取划分核心业务与非核心业务、表内与表外、原始数据与分析加工数据分别列示, 或在披露信息的同时披露其计算方法和风险等则是明智之举。 三、会计信息的相关性和可靠性的关系 (一) 相关性与可靠性的对立美国的财务会计概念公告( SFAC) 将会计信息的可靠性和相关性相提并论, 但是两者并不会总是等量齐观。相关性和可靠性在某些情况下是相互冲突的, 过分强调相关性, 可能会削弱可靠性; 但过份追求可靠性, 也可能会使会计信息缺乏相关性。西方会计理论对会计目标的认识主要有两大派别观点。1.受托责任观。它认为, 资源所有者将资源委托给受托者, 同时赋予受托者以资源保管权和使用权, 受托者接受委托者的委托, 有权对资源进行独立自主地运营, 通过有关组织规则和法律制度等约束机制, 明确规定受托者和委托者的权力、责任和利益。在受托责任观下,强调委托者( 股东、社会、债权人、政府) 与受托者( 企业管理当局) 的责任关系, 并要求会计人员以第三方身份客观地、公正地介入委托者与受托者之间的责任关系之中, 反映受托经营责任及履行经营责任的情况。会计人员的行为不受资源委托者和受托者的影响, 只受会计准则的约束。因此, 在相关性和可靠性中, 受托责任观更强调可靠性。2.决策有用观。它是在证券市场日益扩大化和规范化的背景下不断形成和发展起来的。在完全的市场经济条件下, 投资者进行投资决策需要大量可靠而又相关的会计信息, 而会计信息的提供又必须借助于会计系统。所以, 决策有用观侧重于会计人员与决策者( 企业管理当局、投资者、债权人等) 的关系, 强调会计信息对决策的有用性。在相关性和可靠性中, 它更侧重相关性。 (二)相关性与可靠性的统一对会计信息相关性与可靠性谁更重要的判断是财务会计的一个基本问题, 它关系到会计政策的选择, 影响着计量基础的发展以及财务报告模式的演变。大多数情况下, 相关性与可靠性的关系处于一种协调状态。1.提高了可靠性, 也就增强了会计信息的有用性。随着会计准则的推行, 会计信息的可靠性不断增强, 会计信息使用者逐渐恢复了对会计信息的信赖, 从而也促进了资本市场的有序化。因此可以说, 会计准则首先是会计信息可靠性要求的产物。考虑到了会计信息与其使用者的决策有紧密的关系, 所以各国政府或社会团体组织在规范会计信息可靠性的同时, 迅速及时地出台了有关相关性的会计准则。人们力图增强会计信息的可靠性, 其根本原因就在于会计信息具有相关性,因为提高了可靠性, 也就增强了会计信息的有用性。2.提高相关性, 必然要求提高会计信息的可靠性。众所周知, 随着工业经济向知识经济的过渡, 会计所处的客观环境正在发生深刻的变化, 符合相关性这一特征的会计信息也在扩大和变化。人们从关注历史信息转向更关注未来信息。投资者既需要财务信息, 又需要非财务信息; 既需要定量信息, 又需要定性信息; 既需要确定性信息, 又需要不确定性信息; 既需要年度信息, 又需要季度、月度甚至实时信息。会计信息力图满足这些不同需求, 必然要求如实客观地反映实际发生的经济业务, 使不同类型会计信息之间能够相互验证, 能够与会计信息使用者的决策相关。因此, 提高相关性, 必然要求提高会计信息的可靠性。总之, 可靠性和相关性的提高是以增强会计信息的有用性为目标的, 辩证地理解会计信息的相关性和可靠性可以看到, 两者既是对立的, 也是统一的。会计最基本的职能是反映, 反映的客体又是复杂多变、存在很大不确定性的经济现实, 对于相关性和可靠性———会计信息质量特征的两个基本要素来说, 我们不应该存在主观上的偏向。

模型可比性研究论文

实话讲这是个凭良心的买卖。很多论文的结果都是“幸存者偏差”。量子位公众号曾经发过一篇文章,可以读一读。一位博士生选择自杀,在论文中了顶会之后论文的核心卖点是Methodology部分,而不是Results,明白这一点就开悟了。波普尔曾说:“世界上任何不能证伪的东西都是伪科学。”所以,一篇又一篇的水文,几乎都是伪科学。

论文中的模型对比结果真实,因为在论文写作的过程中,要求讲究科学性与真实性,所以其论文中的模型对比结果是真实的。

随着科学技术特别是信息技术的高速发展,数学建模的应用价值越来越得到众人的重视,

数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,以下是一篇关于数学建模教育开展策略探究的论文 范文 ,欢迎阅读参考。

大学数学具有高度抽象性和概括性等特点,知识本身难度大再加上学时少、内容多等教学现状常常造成学生的学习积极性不高、知识掌握不够透彻、遇到实际问题时束手无策,而数学建模思想能激发学生的学习兴趣,培养学生应用数学的意识,提高其解决实际问题的能力。数学建模活动为学生构建了一个由数学知识通向实际问题的桥梁,是学生的数学知识和应用能力共同提高的最佳结合方式。因此在大学数学教育中应加强数学建模教育和活动,让学生积极主动学习建模思想,认真体验和感知建模过程,以此启迪创新意识和 创新思维 ,提高其素质和创新能力,实现向素质教育的转化和深入。

一、数学建模的含义及特点

数学建模即抓住问题的本质,抽取影响研究对象的主因素,将其转化为数学问题,利用数学思维、数学逻辑进行分析,借助于数学 方法 及相关工具进行计算,最后将所得的答案回归实际问题,即模型的检验,这就是数学建模的全过程。一般来说",数学建模"包含五个阶段。

1.准备阶段

主要分析问题背景,已知条件,建模目的等问题。

2.假设阶段

做出科学合理的假设,既能简化问题,又能抓住问题的本质。

3.建立阶段

从众多影响研究对象的因素中适当地取舍,抽取主因素予以考虑,建立能刻画实际问题本质的数学模型。

4.求解阶段

对已建立的数学模型,运用数学方法、数学软件及相关的工具进行求解。

5.验证阶段

用实际数据检验模型,如果偏差较大,就要分析假设中某些因素的合理性,修改模型,直至吻合或接近现实。如果建立的模型经得起实践的检验,那么此模型就是符合实际规律的,能解决实际问题或有效预测未来的,这样的建模就是成功的,得到的模型必被推广应用。

二、加强数学建模教育的作用和意义

(一) 加强数学建模教育有助于激发学生学习数学的兴趣,提高数学修养和素质

数学建模教育强调如何把实际问题转化为数学问题,进而利用数学及其有关的工具解决这些问题, 因此在大学数学的教学活动中融入数学建模思想,鼓励学生参与数学建模实践活动,不但可以使学生学以致用,做到理论联系实际,而且还会使他们感受到数学的生机与活力,激发求知的兴趣和探索的欲望,变被动学习为主动参与其效率就会大为改善。数学修养和素质自然而然得以培养并提高。

(二)加强数学建模教育有助于提高学生的分析解决问题能力、综合应用能力

数学建模问题来源于社会生活的众多领域,在建模过程中,学生首先需要阅读相关的文献资料,然后应用数学思维、数学逻辑及相关知识对实际问题进行深入剖析研究并经过一系列复杂计算,得出反映实际问题的最佳数学模型及模型最优解。因此通过数学建模活动学生的视野将会得以拓宽,应用意识、解决复杂问题的能力也会得到增强和提高。

(三)加强数学建模教育有助于培养学生的创造性思维和创新能力

所谓创造力是指"对已积累的知识和 经验 进行科学地加工和创造,产生新概念、新知识、新思想的能力,大体上由感知力、 记忆力 、思考力、 想象力 四种能力所构成"[1].现今教育界认为,创造力的培养是人才培养的关键,数学建模活动的各个环节无不充满了创造性思维的挑战。

很多不同的实际问题,其数学模型可以是相同或相似的,这就要求学生在建模时触类旁通,挖掘不同事物间的本质,寻找其内在联系。而对一个具体的建模问题,能否把握其本质转化为数学问题,是完成建模过程的关键所在。同时建模题材有较大的灵活性,没有统一的标准答案,因此数学建模过程是培养学生创造性思维,提高创新能力的过程[2].

(四)加强数学建模教育有助于提高学生科技论文的撰写能力

数学建模的结果是以论文形式呈现的,如何将建模思想、建立的模型、最优解及其关键环节的处理在论文中清晰地表述出来,对本科生来说是一个挑战。经历数学建模全过程的磨练,特别是数模论文的撰写,学生的文字语言、数学表述能力及论文的撰写能力无疑会得到前所未有的提高。

(五)加强数学建模教育有助于增强学生的团结合作精神并提高协调组织能力建模问题通常较复杂,涉及的知识面也很广,因此数学建模实践活动一般效仿正规竞赛的规则,三人为一队在三天内以论文形式完成建模题目。要较好地完成任务,离不开良好的组织与管理、分工与协作[3].

三、开展数学建模教育及活动的具体途径和有效方法

(一)开展数学建模课堂教学

即在课堂教学中,教师以具体的案例作为主要的教学内容,通过具体问题的建模,介绍建模的过程和思想方法及建模中要注意的问题。案例教学法的关键在于把握两个重要环节:

案例的选取和课堂教学的组织。

教学案例一定要精心选取,才能达到预期的教学效果。其选取一般要遵循以下几点。

1. 代表性:案例的选取要具有科学性,能拓宽学生的知识面,突出数学建模活动重在培养兴趣提高能力等特点。

2. 原始性:来自媒体的信息,企事业单位的 报告 ,现实生活和各学科中的问题等等,都是数学建模问题原始资料的重要来源。

3. 创新性:案例应注意选取在建模的某些环节上具有挑战性,能激发学生的创造性思维,培养学生的创新精神和提高创造能力。

案例教学的课堂组织,一部分是教师讲授,从实际问题出发,讲清问题的背景、建模的要求和已掌握的信息,介绍如何通过合理的假设和简化建立优化的数学模型。还要强调如何用求解结果去解释实际现象即检验模型。另一部分是课堂讨论,让学生自由发言各抒己见并提出新的模型,简介关键环节的处理。最后教师做出点评,提供一些改进的方向,让学生自己课外独立探索和钻研,这样既突出了教学重点,又给学生留下了进一步思考的空间,既避免了教师的"满堂灌",也活跃了课堂气氛,提高了学生的课堂学习兴趣和积极性,使传授知识变为学习知识、应用知识,真正地达到提高素质和培养能力的教学目的[4].

(二)开展数模竞赛的专题培训指导工作

建立数学建模竞赛指导团队,分专题实行教师负责制。每位教师根据自己的专长,负责讲授某一方面的数学建模知识与技巧,并选取相应地建模案例进行剖析。如离散模型、连续模型、优化模型、微分方程模型、概率模型、统计回归模型及数学软件的使用等。学生根据自己的薄弱点,选择适合的专题培训班进行学习,以弥补自己的不足。这种针对性的数模教学,会极大地提高教学效率。

(三)建立数学建模网络课程

以现代 网络技术 为依托,建立数学建模课程网站,内容包括:课程介绍,课程大纲,教师教案,电子课件,教学实验,教学录像,网上答疑等;还可以增加一些有关栏目,如历年国内外数模竞赛介绍,校内竞赛,专家点评,获奖心得交流;同时提供数模学习资源下载如讲义,背景材料,历年国内外竞赛题,优秀论文等。以此为学生提供良好的自主学习网络平台,实现课堂教学与网络教学的有机结合,达到有效地提高学生数学建模综合应用能力的目的。[5,6]

(四)开展校内数学建模竞赛活动

完全模拟全国大学生数模竞赛的形式规则:定时公布赛题,三人一组,只能队内讨论,按时提交论文,之后指导教师、参赛同学集中讨论,进一步完善。笔者负责数学建模竞赛培训近 20 年,多年的实践证明,每进行一次这样的训练,学生在建模思路、建模水平、使用软件能力、论文书写方面就有大幅提高。多次训练之后,学生的建模水平更是突飞猛进,效果甚佳。

如 2008 年我指导的队荣获全国高教社杯大学生数学建模竞赛的最高奖---高教社杯奖,这是此赛设置的唯一一个名额,也是当年从全国(包括香港)院校的约 1 万多个本科参赛队中脱颖而出的。又如 2014 年我校 57 队参加全国大学生数学建模竞赛,43 队获奖,获奖比例达 75%,创历年之最。

(五)鼓励学生积极参加全国大学生数学建模竞赛、国际数学建模竞赛

全国大学生数学建模竞赛创办于 1992 年,每年一届,目前已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛, 国际大学生数学建模竞赛是世界上影响范围最大的高水平大学生学术赛事。参加数学建模大赛可以激励学生学习数学的积极性,提高运用数学及相关工具分析问题解决问题的综合能力,开拓知识面,培养创造精神及合作意识。

四、结束语

数学建模本身是一个创造性的思维过程,它是对数学知识的综合应用,具有较强的创新性,而高校数学教学改革的目的之一是要着力培养学生的创造性思维,提高学生的创新能力。因此应将数学建模思想融入教学活动中,通过不断的数学建模教育和实践培养学生的创新能力和应用能力从而提高学生的基本素质以适应社会发展的要求。

参考文献:

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[6]郝鹏鹏。工程网络课程教学的实践与思考[J]科技视界,2014,29:76-77.

大部分数学知识是抽象的,概念比较枯燥,造成学生学习困难,而数学建模的运用,在很大程度上可以将抽象的数学知识转化成实体模型,让学生更容易理解和学习数学知识。教师要做的就是了解并掌握数学建模的方法,并且把这种 教学方法 运用到数学教学中。

对教师来说,发现好的教学方法不是最重要的,而是如何把方法与教学结合起来。通过对数学建模的长期研究和实践应用,笔者 总结 了数学建模的概念以及运用策略。

一、数学建模的概念

想要更好地运用数学建模,首先要了解什么是数学建模。可以说,数学建模就像一面镜子,可以使数学抽象的影像产生与之对应的具体化物象。

二、在小学数学教学中运用数学建模的策略

1.根据事物之间的共性进行数学建模

想要运用数学建模,首先要对建模对象有一定的感知。教师要创造有利的条件,促使学生感知不同事物之间的共性,然后进行数学建模。

教师应做好建模前的指导工作,为学生的数学建模做好铺垫,而学生要学会尝试自己去发现事物的共性,争取将事物的共性完美地运用到数学建模中。在建模过程中,教师要引导学生把新知识和旧知识结合起来的作用,将原来学习中发现的好方法运用到新知识的学习、新数学模型的构建中,降低新的数学建模的难度,提高学生数学建模的成功率。如在教学《图形面积》时,教师可以利用不同的图形模板,让学生了解不同图形的面积构成,寻找不同图形面积的差异以及图形之间的共性。这样直观地向学生展示图形的变化,可以加深学生对知识的理解,提高学生的学习效率。

2.认识建模思想的本质

建模思想与数学的本质紧密相连,它不是独立存在于数学教学之外的。所以在数学建模过程中,教师要帮助学生正确认识数学建模的本质,将数学建模与数学教学有机结合起来,提高学生解决问题的能力,让学生真正具备使用数学建模的能力。

建模过程并不是独立于数学教学之外的,它和数学的教学过程紧密相连。数学建模是使人对数学抽象化知识进行具体认识的工具,是运用数学建模思想解决数学难题的过程。因此,教师要将它和数学教学组成一个有机的整体,不仅要帮助学生完成建模,更要带领学生认识数学建模的本质,领悟数学建模思想的真谛,并逐渐引导学生使用数学建模解决数学学习过程中遇到的问题。

3.发挥教材在数学建模上的作用

教材是最基础的教学工具,在数学教材中有很多典型案例可以利用在数学建模上,其中很大一部分来源于生活,更易于小学生学习和理解,有助于学生构建数学建模思想。教师要利用好教材,培养学生的建模能力,帮助学生建造更易于理解的数学模型,从而提高学生的学习效率。如在教学加减法时,教材上会有很多数苹果、香蕉的例题,这些就是很好的数学模型,因为贴近生活,可以激发学生的学习兴趣,培养学生数学建模的能力,所以教师应该深入研究教材。

数学建模是一种很好的数学教学方法,教师要充分利用这种教学方法,真正做到实践与理论完美结合。

1、层次分析法,简称AHP,是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初,在为美国国防部研究"根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配"课题时,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法。

2、多属性决策是现代决策科学的一个重要组成部分,它的理论和方法在工程设计、经济、管理和军事等诸多领域中有着广泛的应用,如:投资决策、项目评估、维修服务、武器系统性能评定、工厂选址、投标招标、产业部门发展排序和经济效益综合评价等.多属性决策的实质是利用已有的决策信息通过一定的方式对一组(有限个)备选方案进行排序或择优.它主要由两部分组成:(l) 获取决策信息.决策信息一般包括两个方面的内容:属性权重和属性值(属性值主要有三种形式:实数、区间数和语言).其中,属性权重的确定是多属性决策中的一个重要研究内容;(2)通过一定的方式对决策信息进行集结并对方案进行排序和择优。

3、灰色预测模型(Gray Forecast Model)是通过少量的、不完全的信息,建立数学模型并做出预测的一种预测方法.当我们应用运筹学的思想方法解决实际问题,制定发展战略和政策、进行重大问题的决策时,都必须对未来进行科学的预测.预测是根据客观事物的过去和现在的发展规律,借助于科学的方法对其未来的发展趋势和状况进行描述和分析,并形成科学的假设和判断。

4、Dijkstra算法能求一个顶点到另一顶点最短路径。它是由Dijkstra于1959年提出的。实际它能出始点到 其它 所有顶点的最短路径。

Dijkstra算法是一种标号法:给赋权图的每一个顶点记一个数,称为顶点的标号(临时标号,称T标号,或者固定标号,称为P标号)。T标号表示从始顶点到该标点的最短路长的上界;P标号则是从始顶点到该顶点的最短路长。

5、Floyd算法是一个经典的动态规划算法。用通俗的语言来描述的话,首先我们的目标是寻找从点i到点j的最短路径。从动态规划的角度看问题,我们需要为这个目标重新做一个诠释(这个诠释正是动态规划最富创造力的精华所在)从任意节点i到任意节点j的最短路径不外乎2种可能,1是直接从i到j,2是从i经过若干个节点k到j。所以,我们假设Dis(i,j)为节点u到节点v的最短路径的距离,对于每一个节点k,我们检查Dis(i,k) + Dis(k,j) < Dis(i,j)是否成立,如果成立,证明从i到k再到j的路径比i直接到j的路径短,我们便设置Dis(i,j) = Dis(i,k) + Dis(k,j),这样一来,当我们遍历完所有节点k,Dis(i,j)中记录的便是i到j的最短路径的距离。

6、模拟退火算法是模仿自然界退火现象而得,利用了物理中固体物质的退火过程与一般优化问题的相似性从某一初始温度开始,伴随温度的不断下降,结合概率突跳特性在解空间中随机寻找全局最优解。

7、种群竞争模型:当两个种群为争夺同一食物来源和生存空间相互竞争时,常见的结局是,竞争力弱的灭绝,竞争力强的达到环境容许的最大容量。使用种群竞争模型可以描述两个种群相互竞争的过程,分析产生各种结局的条件。

8、排队论发源于上世纪初。当时美国贝尔电话公司发明了自动电话,以适应日益繁忙的工商业电话通讯需要。这个新发明带来了一个新问题,即通话线路与电话用户呼叫的数量关系应如何妥善解决,这个问题久久未能解决。1909年,丹麦的哥本哈根电话公司.埃尔浪(Erlang)在热力学统计平衡概念的启发下解决了这个问题。

9、线性规划是运筹学中研究较早、发展较快、应用广泛、方法较成熟的一个重要分支,它是辅助人们进行科学管理的一种数学方法.在经济管理、交通运输、工农业生产等经济活动中,提高经济效果是人们不可缺少的要求,而提高经济效果一般通过两种途径:一是技术方面的改进,例如改善生产工艺,使用新设备和新型原材料.二是生产组织与计划的改进,即合理安排人力物力资源.线性规划所研究的是:在一定条件下,合理安排人力物力等资源,使经济效果达到最好.一般地,求线性目标函数在线性约束条件下的最大值或最小值的问题,统称为线性规划问题。满足线性约束条件的解叫做可行解,由所有可行解组成的集合叫做可行域。决策变量、约束条件、目标函数是线性规划的三要素。

10、非线性规划:非线性规划是一种求解目标函数或约束条件中有一个或几个非线性函数的最优化问题的方法。运筹学的一个重要分支。20世纪50年代初,库哈() 和托克 () 提出了非线性规划的基本定理,为非线性规划奠定了理论基础。这一方法在工业、交通运输、经济管理和军事等方面有广泛的应用,特别是在“最优设计”方面,它提供了数学基础和计算方法,因此有重要的实用价值。

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