Структура нейронной сети

Нейронная сеть представляет собой совокупность отдельных нейронов, взаимосвязанных между собой некоторым фиксированным образом. При этом взаимо­связь нейронов определяется или задается структурой нейронной сети.

В общем случае структура многослойной или многоуровневой нейронной сети может быть изображена следующим образом

Вход Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3

ANFIS

ANFIS - это аббревиатура Adaptive-Network-Based Fuzzy Inference System - адаптивная сеть нечеткого вывода. Она была предложена Янгом (Jang) в начале 90-х г.г.

ANFIS является одним из первых вариантов гибридных нейро-нечетких сетей - нейронной сети прямого распространения сигнала особого типа.

Для настройки нейро-нечетких сетей применяются быстрые алгоритмы обучения нейронных сетей, основанные на методе обратного распространения ошибки.

Архитектура anfis-сети.

ANFIS реализует систему нечеткого вывода Сугено в виде пятислойной нейронной сети прямого распространения сигнала. Назначение слоев следующее:

первый слой - термы входных переменных;

второй слой - посылки нечетких правил;

третий слой - нормализация степеней выполнения правил;

четвертый слой - заключения правил;

пятый слой - агрегирование результата, полученного по различным правилам

Входы сети в отдельный слой не выделяются.

На рис. изображена ANFIS-сеть

с двумя входными переменными (x1 и x2)

и четырьмя нечеткими правилами.

Для лингвистической оценки входной переменной x1 используется 3 терма, для переменной x2 - 2 терма.

Введем следующие обозначения:

  - входы сети;

y - выход сети;

 - нечеткое правило с порядковым номером r;

m - количество правил ;

Нечеткий терм с функцией принадлежности , применяемый для

лингвистической оценки переменной в r-ом правиле;

 - действительные числа в заключении r-го правила.

Реализация anfis в среде matlab

В пакете Fuzzy Logic Toolbox системы MATLAB гибридные сети реализованы в форме адаптивных систем нейро-нечеткого вывода ANFIS. При этом разработка и исследование гибридных сетей оказывается возможной:

1. в интерактивном режиме с помощью специального графического редактора адаптивных сетей, получившего название редактора ANFIS;

2. в режиме командной строки с помощью ввода имен соответствующих функций с необходимыми аргументами непосредственно в окно команд системы MATLAB. Для работы в режиме командной строки предназначены специальные функции

Anfis-редактор

Загрузка ANFIS-редактора осуществляется по команде anfisedit.

В результате выполнения этой команды появится графическое окно, изображенное на рис. 

ANFIS-редактор содержит 3 пункта меню - File, Edit и View, область визуализации, область свойств ANFIS, область загрузки данных, область генерирования исходной системы нечеткого логического вывода, область обучения, область тестирования, область вывода текущей информации, а также кнопки Help и Close, которые позволяют вызвать окно справки и закрыть ANFIS-редактор, соответственно.

• Пункты File и View одинаковы для всех GUI-модулей используемых с системами нечеткого логического вывода.

• Пункт Edit

Команда Undo отменяет ранее совершенное действие.

Команда FIS Properties… открывает FIS-редактор.

Команда Membership Functions… открывает редактор

функций принадлежностей. .

Команда Rules… открывает редактор базы знаний.

Команда Anfis… открывает ANFIS-редактор.