ТАБЛИЧНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИСКУССТВЕННОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ РАДИАЛЬНЫХ БАЗИСНЫХ ФУНКЦИЙ ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ ОБРАЗЦОВ
Аннотация
В работе представлена разработка и исследование нового конструктивного алгоритма построения моделей для классификации образцов с использованием искусственной нейронной сети с радиальными базисными функциями в среде табличного процессора Microsoft Excel без программирования на VBA. Предложенный алгоритм может быть рассмотрен как наиболее эффективный способ решения задач классификации с использованием искусственных нейронных сетей, поскольку построенная таким образом модель легко расширяется и модифицируется, что способствует применению ее для решения множества однотипных задач. Создание табличных моделей посредством предложенного алгоритма существенно расширяет возможности электронных таблиц, как простой и эффективной среды моделирования и визуализации данных. Приводятся разработанная табличная модель искусственной нейронной сети с радиальными базисными функциями, а также общие рекомендации по ее расширению, модификации и применению в задачах классификации. Показаны результаты классификации RBF-сетью неизвестных образцов на базе набора учебных вектор-образцов. К достоинствам представленной в статье табличной модели можно отнести ее исключительную наглядность, что может быть эффективно использовано в учебном процессе с целью изучения особенностей алгоритмов работы нейронных сетей. Разработанная технология табличного моделирования алгоритмов классификации образцов представляет наибольший интерес для учебных целей, обеспечивая обучающимся неограниченный доступ к структурам данных и алгоритмам их обработки, а также наглядно отображая в динамическом режиме промежуточные и выходные результаты моделирования. Предложенный алгоритм построения моделей может быть также интересен специалистам в предметной области, не владеющим языками программирования.
Литература
[2] Adjemov S.S., Klenov N.V., Tereshonok M.V., Chirov D.S. The use of artificial neural networks for classification of signal sources in cognitive radio systems. Programming and Computer Software. 2016; 42(3):121-128. DOI: 10.1134/S0361768816030026
[3] Kurbatsky V.G., Sidorov D.N., Spiryaev V.A., Tomin N.V. Forecasting Nonstationary Time Series Based on Hilbert–Huang Transform and Machine Learning. Automation and Remote Control. 2014; 75(5):922-934. DOI: 10.1134/S0005117914050105
[4] Bogoslovskiy S.N. The scope of neural networks and the prospects for their development. Nauchnyy zhurnal KubGAU = Scientific journal of KubSAU. 2007; 27(3):1-11. (In Russian)
[5] Schegolev A.E., Klenov N.V., Soloviev I.I., Tereshonok M.V. Adiabatic superconducting cells for ultra-low-power artificial neural networks. Beilstein Journal of Nanotechnology. 2016; 7:1397-1403. DOI: 10.3762/bjnano.7.130
[6] Ignatenkov A.V., Ol'shanskij A.M. Application of an artificial neural network for scheduling processes on the example of the train schedule. Modern Information Technologies and IT-Education. 2015; 11(2):50-55. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=26167466 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[7] Kipyatkova I.S., Karpov A.A. A study of neural network Russian language models for automatic continuous speech recognition systems. Automation and Remote Control. 2017; 78(5):858-867. DOI: 10.1134/S0005117917050083
[8] Kipjatkova I.C., Karpov A.A. Variants of deep artificial neural networks for speech recognition systems. Trudy SPIIRAN = SPIIRAS Proceedings. 2016; 6(49):80-103. (In Russian) DOI: 10.15622/sp.49.5
[9] Ryzhkov A.P., Katkov O.N., Morozov S.V. Neural network technologies in the decision of tasks of differentiation of access. Voprosy kiberbezopasnosti = Cybersecurity issues. 2016; 3(16):69-76. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=26273593 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[10] Glazkova A.V. Automatic document classification on the basis of text audience age groups in e-learning systems. Modern Information Technology and IT-education. 2016; 12(3-2):50-54. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=27705954 (accessed 12.04.2018).
[11] Basalin P.D., Kumagina E.A., Nejmark E.A., Timofeev A.E., Fomina I.A., Chernyshova N.N. IT education with an intelligent learning environment. Modern Information Technologies and IT-Education. 2017; 13(4):105-111. (In Russian) DOI: 10.25559/SITITO.2017.4.384
[12] Mikhailov A.S., Staroverov B.A. Visualization of training sample creation process for artificial neural network. Nauchnaja vizualizacija = Scientific Visualization. 2016; 8(2):85-97. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=26460835 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[13] Voevoda A.A., Romannikov D.O. Synthesis of neural network for solving logical-arithmetic problems. Trudy SPIIRAN = SPIIRAS Proceedings. 2017; 5(54):205–223. (In Russian) DOI: 10.15622/sp.54.9
[14] Burdinskiy S.A., Kistenev V.K., Panteleyev V.I., Toropov A.S. 2007. Neural network modeling of non-tidal electricity consumption of railways. Proceedings of the Second All-Russian Scientific and Technical Conference with international participation “Problems of electrical engineering, power engineering and electrotechnology”. Togliatti: TSU. 372 p. (In Russian)
[15] Uskov A.A., Kuzmin AV. Intelligent control technologies. Artificial neural networks and fuzzy logic. M.: Goryachaya liniya – Telekom, 2004. 143 p. (In Russian)
[16] Gorshenin A.K. Pattern-based analysis of probabilistic and statistical characteristics of extreme precipitation. Informatics and Applications. 2017; 4:38-46. (In Russian) DOI: 10.14357/19922264170405
[17] Boltunov E.V. Neural network method of expanding the dynamic range of an analog-to-digital converter. Prospects for the development of information technologies. 2011; 4:79-83. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=21017746 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[18] Nikolaeva I.V. Application of artificial neural networks for forecasting the dynamics of economic indicators. Sfera uslug: innovatsii i kachestvo = Services: innovation and quality. 2012; 8:22. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=25679701 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[19] Shumskikh I.Yu., Piganov M.N. The use of a neuroimitator for predicting the reliability of space equipment. Regional scientific and practical conference dedicated to the 50th anniversary of the first manned flight into space. Samara, April 14-15, 2011. Samara: Publishing house of the Samara State Aerospace University, 2011. Pp. 205-207. (In Russian)
[20] Zhukov V.G., Bukhtoyarov V.V. On the application of artificial neural networks with radial basis functions in the problems of detecting anomalies in network traffic. Reshetnevskiye chteniya = Reshetnevsky readings. 2013; 2(17):285-286. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=21802174 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[21] Amosov O.S., Magola D.S., Malashevskaya E.A. Estimation of Random Sequences Using Fuzzy Systems and Clustering. Informatika i sistemy upravleniya = Informatics and Control Systems. 2012; 1(31):146-155. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=17637581 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[22] Bessonov A.A. A generalized learning algorithm for an evolving radial-basis network. Sistemi obrobki ínformatsíí̈ = Information processing systems. 2015; 10:163-166. Available at: http://www.hups.mil.gov.ua/periodic-app/article/13422 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[23] Dorofeyeva L.I. Modeling and Optimization of Separation Processes: Textbook. Tomsk: Publishing house of Tomsk Polytechnic University, 2008. 128 p. (In Russian)
[24] Abu Suek A.R.M. Prospects for the use of neural networks for assessing the quality of crude oil. REDS: Telekommunikatsionnyye ustroystva i sistemy = REDS: Telecommunication devices and systems. 2014; 4(4):376-378. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=25663619 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[25] Rechnov A.V. Application of neural networks for classification analysis. Vestnik Rossiyskogo universiteta kooperatsii = Bulletin of the Russian University of Cooperation. 2013; 4(14):141-144. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=21608691 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[26] Yudin D.A., Magergut V.Z. Application of the method of extreme training of the neural network for the classification of image areas. Nauchnyye vedomosti BelGU. Seriya: Istoriya. Politologiya. Ekonomika. Informatika = Scientific Bulletin of BelGU. Series: History. Political science. Economy. Computer science. 2013; 26/1:95-103. Available at: https://www.bsu.edu.ru/upload/iblock/a33/%E2%84%968%20(151)%20%D0%B2%D1%8B%D0%BF%2026_1.pdf (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[27] Vinogradova E.Yu. Methodology for designing neural networks to support the adoption of managerial decisions. Izvestiya IGEA = News IGEA. 2011; 4:182-186. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=16519395 (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[28] Network of radial basis functions. MachineLearning.ru. Available at: http://www.machinelearning.ru/wiki/index.php?title=RBF (accessed 12.04.2018). (In Russian)
[29] Lyubivaya T.G. Table simulation of artificial intelligence algorithms in MS Excel. NovaInfo.Ru. 2016; 4(56):251-256. (In Russian)
[30] Anikin V.I., Karmanova A.A. Training of the artificial neural network of Kohonen by a cellular automaton. Informatsionnyye tekhnologii = Information technologies. 2014; 11:73-80. (In Russian)
[31] Solozhentsev E.D. Scenario logic-probabilistic risk management in business and technology. SPb.: Publishing house "Business Press", 2004. 432 p. (In Russian)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Редакционная политика журнала основывается на традиционных этических принципах российской научной периодики и строится с учетом этических норм работы редакторов и издателей, закрепленных в Кодексе поведения и руководящих принципах наилучшей практики для редактора журнала (Code of Conduct and Best Practice Guidelines for Journal Editors) и Кодексе поведения для издателя журнала (Code of Conduct for Journal Publishers), разработанных Комитетом по публикационной этике - Committee on Publication Ethics (COPE). В процессе издательской деятельности редколлегия журнала руководствуется международными правилами охраны авторского права, нормами действующего законодательства РФ, международными издательскими стандартами и обязательной ссылке на первоисточник.
Журнал позволяет авторам сохранять авторское право без ограничений. Журнал позволяет авторам сохранить права на публикацию без ограничений.
Издательская политика в области авторского права и архивирования определяются «зеленым цветом» в базе данных SHERPA/RoMEO.
Все статьи распространяются на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная, которая позволяет другим использовать, распространять, дополнять эту работу с обязательной ссылкой на оригинальную работу и публикацию в этом журналe.