شبکه عصبی مصنوعی (ANN)

شبکه های عصبی مصنوعی ( ANN) ابزار بسیار قوی در زمینه ی هوش مصنوعی است که در طبقه بندی، درون یابی (پیش بینی) کاربرد فراوانی دارد.

بنا بر کاربردهای مختلف، انواع مختلفی از شبکه های عصبی معرفی شده است که شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (mlp) شبکه بسیار قوی از دسته شبکه های عصبی پیش خور (feed forward) است که سال هاست در زمینه طبقه بندی مورد استفاده قرار می گیرد. این شبکه عصبی معمولا با استفاده از یک لایه یا دو لایه از نرون های مخفی با توابع فعالیت غیر خطی، قادر به طبقه بندی مسائل غیر خطی با دقت بالایی است. تعداد نرون ها در لایه های مخفی بسته به پیچیدگی مسئله و ورودی های شبکه های عصبی دارد و معمولا از یک یا دو لایه مخفی استفاده می شود و استفاده از لایه های بیشتر در مبحث یادگیری عمیق و معماری های مرتب جای می گیرند.

تابع newff از نسخه های بسیار قبل تر در نرم افزار متلب تعریف شده و یک شبکه mlp ایجاد می کند. برای استفاده از این تابع نیاز است ورودی های، هدف ها و تعدادلایه های مخفی و تابع فعالیت نرون ها و همچنین روش آموزشی بیان گردد. در صورتی که توابع فعالیت و روش آموزش بیان نشود، متلب به صورت پیش فرض از الگوریتم لونبرگ - مارکوارت و توابع فعالیت سیگموید دو قطبی استفاده می کند در ادامه نمونه ای از استفاده این شبکه ها در متلب آورده شده است.

>> [input,target] = simplefit_dataset;

>> net=newff(input,target,10,{'tansig','purelin'},'trainlm');

>> net=train(net,input,target);

پس از اجرای دستورات بالا پنجره آموزش شبکه عصبی باز شده و مولفه های آموزش چنانچه در شکل زیر مشخص است مشاهده می شود که برای مثال بالا شبکه به دقت 4.34e-4 یا حدود چهار ده هزارم در مقیاس mse یا میانگین مربعات خطا دست یافته است.

پس از آموزش شبکه عصبی برای استفاده می توان شبکه و ورودی را به تابع sim ارائه کرد و خروجی شبکه عصبی را به دست آورد. چنانچه مشاهده می شود به طور مثال برای 14 نمونه شبکه دقیقا مقدار هدف ایده آل را بدست می آورد.

((output=sim(net,input(14

=output 

    9.1432

( target(14

=ans 

    9.1432