SlideShare a Scribd company logo
1 of 36
Download to read offline
Metody efektywnego łączenia
sieci neuronowych
w systemach wielozadaniowych
Mikołaj Olszewski
Promotor: dr hab. Jacek Mańdziuk
Plan prezentacji
Problem
Sieci typu ART
Algorytmy konstrukcyjne
Incremental Class Learning
Moduły sieciowe
Wzorce
Implementacja
Bibliografia
Zadanie
Implementacja komputerowa
Analiza efektywności
Algorytm łączenia modułowych
sieci neuronowych
Jeden system wielozadaniowy
Wybrany obszar zastosowań
Przyczyny I
Skomplikowane zadania uczące
Podzielenie zadania na podzadania
Niezależna realizacja przez odrębne sieci
Niska efektywność finalnego systemu
Przyczyny II
Problem zmieniającego się celu
Problem stada
Problem douczania –
– katastroficzna interferencja
Problem doboru liczby i liczności warstw
ukrytych
Rozwiązania
Sieci typu ART
Algorytmy konstrukcyjne
Rozwiązania modułowe
Incremental Class Learning
Plan prezentacji
Problem
Sieci typu ART
Algorytmy konstrukcyjne
Incremental Class Learning
Moduły sieciowe
Wzorce
Implementacja
Bibliografia
Sieci typu ART
Słaba efektywność w dużych systemach
Słaba efektywność dla zaszumionych
danych
Obiecujące rezultaty sieci hybrydowych
opartych na przetwarzaniu rozmytym




Fuzzy ARTMAP
FasArt
PROBART
ART-1
Plan prezentacji
Problem
Sieci typu ART
Algorytmy konstrukcyjne
Incremental Class Learning
Moduły sieciowe
Wzorce
Implementacja
Bibliografia
Algorytmy konstrukcyjne
Start z małej sieci
Powiększanie sieci i zmniejszanie błędu
w trakcie uczenia
Zmiana niektórych neuronów i ich wag
Zamrażanie
Algorytmy:




UPSTART
Kieszonkowy
Kaskadowej korelacji
Kaskadowa korelacja
Plan prezentacji
Problem
Sieci typu ART
Algorytmy konstrukcyjne
Incremental Class Learning
Moduły sieciowe
Wzorce
Implementacja
Bibliografia
Incremental Class Learning
Kolejna nauka podproblemów
Zamrażanie kluczowych struktur
Wykorzystanie dotychczasowych rezultatów
nauki do bieżącego problemu
Odpowiednie połączenie reprezentacji w celu
otrzymania rozwiązania wyjściowego
ICL – ważne czynniki
Dekompozycja problemu w efektywny
sposób na podproblemy
Zwarta struktura reprezentująca podproblem
Określenie istotnych neuronów i zamrożenie
wag połączeń wchodzących
Wykorzystanie w razie potrzeby do uczenia
dotychczas zamrożonych neuronów
ICL - podsumowanie
Coraz mniejszy wysiłek naukowy
Połączenie cech algorytmów
konstrukcyjnych i rozwiązań modułowych
Start ze wszystkimi połączeniami
Podproblemy nie są uczone niezależnie
Możliwość dzielenia części struktur dla
różnych podproblemów
Zwarta struktura sieci
Czasowo-przestrzenna
reprezentacja wzorców uczących
Zalety





Inwariancja względem osi czasu
Dopuszczalna różna długość wzorców
(względem osi czasu)
Uproszczenie architektury sieci

Przebieg ramki





Ustawienie okna i normalizacja wag
Znalezienie zwycięzcy w warstwie ukrytej
Poprawa wag (zamrożenie) i ich normalizacja
Przesunięcie okna itd.
Ramka
Wzorce
Wyniki
Plan prezentacji
Problem
Sieci typu ART
Algorytmy konstrukcyjne
Incremental Class Learning
Moduły sieciowe
Wzorce
Implementacja
Bibliografia
Rozwiązanie modułowe
Konstrukcja modułowa
Wykorzystanie sieci rozpoznających
podkategorie wzorców
Równoległe połączenie warstw ukrytych
Zwiększenie wydajności sieci
Przyspieszenie uczenia sieci
System I
0|1|2|3|4|5|6|7|8|9

wejście

Wybór klasy o największej aktywacji
Brak douczania
System II
0|1|2|3|4|5|6|7|8|9

2 HL

wejście

Połączenia stałe i zmienne
Trenowanie nowych części
System III
0|1|2|3|4|5|6|7|8|9

2 HL

CD

wejście

Dodatkowy moduł rozróżniający
Trenowanie nowych części
System IV
0|1|2|3|4|5|6|7|8|9

2 HL

CG

wejście

Dodatkowy moduł klejący
Trenowanie i dotrenowanie po uwolnieniu
Plan prezentacji
Problem
Sieci typu ART
Algorytmy konstrukcyjne
Incremental Class Learning
Moduły sieciowe
Wzorce
Implementacja
Bibliografia
Wzorce bazowe
Obrazki 16 x 16
Cyfry 0 – 9
Różna czcionka
Różna wielkość
Różny kąt
Zaszumienie
Szum losowy

Szum systematyczny

Szum „ręczny”
Grupowanie
Podobieństwo




1, 4, 7
3, 5, 6, 8
0, 2, 9

Odrębność




0, 1, 3
2, 4, 5 ,8
7, 6, 9

Samoorganizacja
Plan prezentacji
Problem
Sieci typu ART
Algorytmy konstrukcyjne
Incremental Class Learning
Moduły sieciowe
Wzorce
Implementacja
Bibliografia
Podstawy
Sieć neuronowa – C++
Interfejs – Java
Wzorce – cz-b bitmapy 16 x 16
Systemy: Linux i Windows
Algorytmy uczące
BackPropagation
QuickProp
RProp
Klasy sieci
AbstractNeuron

Bias

Neuron

Layer

ModifiedNeuron

FeedforwardNeuron

InputLayer

InputNeuron

Connection

MultilayerNetwork

HiddenLayer
Bibliografia
J. Mańdziuk, L. Shastri , Incremental Class Learning
Approach and Its Application to Handwritten Digits
Recognition, w: „Raport Techniczny TR-97-026”,
International Computer Science Institute, Berkeley, CA,
USA, 1997
A. Waibel, Consonant Recognition by Modular
Construction of Large Phonemic Time-Delay Neural
Networks, w: „Advances in Neural Information Processing
Systems 1”, D.S. Touretzky (ed.), Morgan Kaufmann,
1989
S. Osowski, Sieci neuronowe w ujęciu algorytmicznym,
WNT, Warszawa, 1996
J. Korbicz, A. Obuchowicz, D. Uciński, Sztuczne sieci
neuronowe. Podstawy i zastosowania, Akademicka
Oficyna Wydawnicza PLJ, Warszawa, 1994
Metody efektywnego łączenia
sieci neuronowych
w systemach wielozadaniowych
Dziękuję za uwagę

More Related Content

More from Mikołaj Olszewski

Programowanie Komponentowe: #C Wprowadzenie do OSGi
Programowanie Komponentowe: #C Wprowadzenie do OSGiProgramowanie Komponentowe: #C Wprowadzenie do OSGi
Programowanie Komponentowe: #C Wprowadzenie do OSGiMikołaj Olszewski
 
Programowanie Komponentowe: #B Komponentowe aspekty springa
Programowanie Komponentowe: #B Komponentowe aspekty springaProgramowanie Komponentowe: #B Komponentowe aspekty springa
Programowanie Komponentowe: #B Komponentowe aspekty springaMikołaj Olszewski
 
Optoelektroniczne sieci neuronowe
Optoelektroniczne sieci neuronoweOptoelektroniczne sieci neuronowe
Optoelektroniczne sieci neuronoweMikołaj Olszewski
 
Programowanie Komponentowe: #A Wprowadzenie do Springa
Programowanie Komponentowe: #A Wprowadzenie do SpringaProgramowanie Komponentowe: #A Wprowadzenie do Springa
Programowanie Komponentowe: #A Wprowadzenie do SpringaMikołaj Olszewski
 
Programowanie Komponentowe: #9 Java Beans
Programowanie Komponentowe: #9 Java BeansProgramowanie Komponentowe: #9 Java Beans
Programowanie Komponentowe: #9 Java BeansMikołaj Olszewski
 
Optyczne solitony przestrzenne
Optyczne solitony przestrzenneOptyczne solitony przestrzenne
Optyczne solitony przestrzenneMikołaj Olszewski
 
Kwantowe struktury półprzewodnikowe
Kwantowe struktury półprzewodnikoweKwantowe struktury półprzewodnikowe
Kwantowe struktury półprzewodnikoweMikołaj Olszewski
 
Programowanie Komponentowe: #7 Programowanie asynchroniczne i sterowane zdarz...
Programowanie Komponentowe: #7 Programowanie asynchroniczne i sterowane zdarz...Programowanie Komponentowe: #7 Programowanie asynchroniczne i sterowane zdarz...
Programowanie Komponentowe: #7 Programowanie asynchroniczne i sterowane zdarz...Mikołaj Olszewski
 
Programowanie Komponentowe: #6 Wersjonowanie
Programowanie Komponentowe: #6 WersjonowanieProgramowanie Komponentowe: #6 Wersjonowanie
Programowanie Komponentowe: #6 WersjonowanieMikołaj Olszewski
 

More from Mikołaj Olszewski (20)

Programowanie Komponentowe: #C Wprowadzenie do OSGi
Programowanie Komponentowe: #C Wprowadzenie do OSGiProgramowanie Komponentowe: #C Wprowadzenie do OSGi
Programowanie Komponentowe: #C Wprowadzenie do OSGi
 
Programowanie Komponentowe: #B Komponentowe aspekty springa
Programowanie Komponentowe: #B Komponentowe aspekty springaProgramowanie Komponentowe: #B Komponentowe aspekty springa
Programowanie Komponentowe: #B Komponentowe aspekty springa
 
Optoelektroniczne sieci neuronowe
Optoelektroniczne sieci neuronoweOptoelektroniczne sieci neuronowe
Optoelektroniczne sieci neuronowe
 
Programowanie Komponentowe: #A Wprowadzenie do Springa
Programowanie Komponentowe: #A Wprowadzenie do SpringaProgramowanie Komponentowe: #A Wprowadzenie do Springa
Programowanie Komponentowe: #A Wprowadzenie do Springa
 
Materiały fotorefrakcyjne
Materiały fotorefrakcyjneMateriały fotorefrakcyjne
Materiały fotorefrakcyjne
 
Programowanie Komponentowe: #9 Java Beans
Programowanie Komponentowe: #9 Java BeansProgramowanie Komponentowe: #9 Java Beans
Programowanie Komponentowe: #9 Java Beans
 
Lokalne sieci światłowodowe
Lokalne sieci światłowodoweLokalne sieci światłowodowe
Lokalne sieci światłowodowe
 
Optyczne solitony przestrzenne
Optyczne solitony przestrzenneOptyczne solitony przestrzenne
Optyczne solitony przestrzenne
 
Swiatłowodowy czujnik prądu
Swiatłowodowy czujnik prąduSwiatłowodowy czujnik prądu
Swiatłowodowy czujnik prądu
 
Optyka ciekłych kryształów
Optyka ciekłych kryształówOptyka ciekłych kryształów
Optyka ciekłych kryształów
 
Kwantowe struktury półprzewodnikowe
Kwantowe struktury półprzewodnikoweKwantowe struktury półprzewodnikowe
Kwantowe struktury półprzewodnikowe
 
Programowanie Komponentowe: #7 Programowanie asynchroniczne i sterowane zdarz...
Programowanie Komponentowe: #7 Programowanie asynchroniczne i sterowane zdarz...Programowanie Komponentowe: #7 Programowanie asynchroniczne i sterowane zdarz...
Programowanie Komponentowe: #7 Programowanie asynchroniczne i sterowane zdarz...
 
Parallel quicksort cz. 2
Parallel quicksort cz. 2Parallel quicksort cz. 2
Parallel quicksort cz. 2
 
Parallel quicksort cz. 1
Parallel quicksort cz. 1Parallel quicksort cz. 1
Parallel quicksort cz. 1
 
Programowanie Komponentowe: #6 Wersjonowanie
Programowanie Komponentowe: #6 WersjonowanieProgramowanie Komponentowe: #6 Wersjonowanie
Programowanie Komponentowe: #6 Wersjonowanie
 
Maszyna Turinga
Maszyna TuringaMaszyna Turinga
Maszyna Turinga
 
Planowanie działań cz. 2
Planowanie działań cz. 2Planowanie działań cz. 2
Planowanie działań cz. 2
 
Planowanie działań cz. 1
Planowanie działań cz. 1Planowanie działań cz. 1
Planowanie działań cz. 1
 
Model hierarchiczny
Model hierarchicznyModel hierarchiczny
Model hierarchiczny
 
Komputer genetyczny
Komputer genetycznyKomputer genetyczny
Komputer genetyczny
 

Metody efektywnego łączenia sieci neuronowych