تجزیه و تحلیل داده ها به وسیله شبکه های عصبی مصنوعی

موضوع : تجزیه و تحلیل داده ها به وسیله شبکه های عصبی مصنوعی

توضیح : این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

از حدود 1940 بطور همزمان اما جداگانه ، از سویی نوروفیزیولوژیستها سعی میکردند سیستم یادگیری و تجزیه و تحلیل مغز را کشف کنند و از سویی  ریاضیدانان تلاش می کردند تا مدل ریاضی بسازند که قابلیت  فراگیری و تجزیه تحلیل عمومی مسائل را دارا باشد. از آن زمان ، بارها این اتفاق افتاد که ریاضیدانان یافته های نوروفیزیولوژیستها را پیاده سازی کردند، بدون این که بدانند چرا، و در عمل مشاهده کردند که سیستم پیاده شده کارایی شگفت انگیز سیستم طبیعی را دارد. پس از آن توانستند منطق زیربنایی سیستم طبیعی را درک کنند. اگر چه از همان ابتدا، ریاضیدانان توانسته بودند مدل ریاضی یک سلول عصبی یا نورون را بسازند، اما تا حدود 1974 که دانش مربوط به نوع  اتصال این واحدهای شبه نورونی به یکدیگر تکامل لازم را نیافته بود. امروزه برنامه های کاربردی متعددی دردسترس هستند که با این روش کار میکنند. اگر چه کاربرد این برنامه ها بویژه برای افراد عادی کمی مشکل است، اما محققین روز به روز بیشتر و بیشتر آنها را به کار می گیرند. برای تجزیه و تحلیل یک سیستم پیچیده بوسیله روش شبکه های عصبی، نیاز به دانش زیادی درباره سیستم مورد مطالعه نمی باشد، چون عمل تجزیه و تحلیل و یادگیری در مغز شبکه اتفاق می افتد نه در مغز محقق، اما به هر حال بهره گیری از دانش کلی درباره طرز کار این شبکه ها برای کاربران آنها ضروری است، چرا که تنظیمات ساده و کلی در این برنامه ها وجود دارند که آگاهی از آنها برای ساختن یک مدل موفق ضروری است.
شبکه های عصبی مصنوعی در واقع مثلثی هستند که 3 ضلع مفهومی دارند: 1- سیستم تجزیه و تحلیل داده ها، 2- نورون یا سلول عصبی 3- شبکه یا قانون کار گروهی نورونها.  در یک تعریف کلاسیک، هایکین می گوید: شبکه عصبی عبارت است از مجموعه ای عظیم از پردازشگرهای موازی که استعداد ذاتی برای ذخیره اطلاعات تجربی و بکارگیری آن دارند و این شبکه دست کم از دو بابت شبیه مغز است: 1- مرحله ای موسوم به یادگیری دارد 2- وزن های سیناپسی جهت ذخیره دانش به کار می روند.
 وظیفه شبکه های عصبی یادگیری است. تقریبا چیزی شبیه یادگیری یک کودک خردسال. یادگیری در شبکه های عصبی رایج به شکل Supervised یا یادگیری تحت نظارت است. والدین تصاویر حیوانات مختلف را به کودک نشان می دهند و نام هرکدام رابه کودک می گویند. ما روی یک حیوان، مثلا سگ، تمرکز می کنیم. کودک تصاویر انواع مختلف سگ را می بیند و در کنار اطلاعات ورودی (تصاویر و صدا) برای هر نمونه، به او گفته می شود که این اطلاعات مربوط به یک نوع "سگ" هست یا خیر. بدون اینکه به او گفته شود، سیستم مغز او اطلاعات ورودی را تجزیه و تحلیل می کند و به یافته هایی در زمینه هر یک از پارامترهای ورودی از قبیل "رنگ، اندازه، صدا، داشتن پنجه یا سم یا شاخ" می رسد. پس از مدتی او قادر خواهد بود یک "نوع جدید" از سگ را که قبلا هرگز ندیده است شناسایی کند. از آنجایی که در مورد هر نمونه جانور در مرحله یادگیری به کودک گفته شده که آیا سگ هست یا خیر، این نوع یادگیری، تحت نظارت نامیده می شود. نوع دیگر یادگیری یعنی یادگیری بدون نظارت یا Unsupervised هم توسط شبکه های عصبی شبیه سازی شده است و کاربردهای کمتری دارد.
مقایسه مدلسازی  کلاسیک در مقایسه با مدلسازی شبکه عصبی:
الف: سناریوی مدلسازی کلاسیک
جهت درک ویژگیهای مدلسازی بکمک شبکه های عصبی، لازم است که ابتدا مدلسازی کلاسیک را تجسم کنیم.: پارامترهای A,B,C,D سیستم مارا تعریف می کنند، این پارامترها می توانند غلظت مواد شیمیایی و پارامترهای فیزیکی فرمولاسیون باشند. ممکن است پارامترهای فیزیولوژیک یا پاتولوژیک وضعیت بیماران باشند. در کنار هر سری پارامتر که یک نمونه (فرمول شکل دارویی یا بیمار یا هر نمونه دیگر) را تعریف می کند یک پاسخ R وجود دارد که می تواند پایداری فرمول دارویی یا پارامتری نمایانگر وضعیت بیمار باشد.
فهرست مطالب
مقدمه    1
مقایسه مدلسازی  کلاسیک در مقایسه با مدلسازی شبکه عصبی:    3
الف: سناریوی مدلسازی کلاسیک    3
ب: سناریوی مدلسازی شبکه عصبی:    6
طرز کار مدل سلول عصبی :    7
طرز کار شبکه عصبی:    9
میزان یادگیری:    16
Momentum    18