E-Book Overview
Препринт. Хабаровск: Вычислительный центр ДВО РАН, 2003. - 28 с. Ил. 10, библиогр. 23 назв.Ответственный редактор: к.т.н. И.А.Кривошеев.
Рассматриваются способы использования теории нейронных сетей в технической диагностике. Представлены структура и алгоритмы фун-кционирования распределенных систем диагностирования. Описана разработанная автором структурная диагностическая модель, позволя-ющая создавать универсальные экспертные системы для различных тех-нических объектов.
E-Book Content
Ðîññèéñêàÿ Àêàäåìèÿ íàóê Äàëüíåâîñòî÷íîå îòäåëåíèå Âû÷èñëèòåëüíûé öåíòð 70 ÏÐÅÏÐÈÍÒ 2003 À.Ñ. Êóìèíîâ Ðàñïðåäåëåííûå ñèñòåìû äèàãíîñòèðîâàíèÿ è äèàãíîñòè÷åñêèå ìîäåëè íà íåéðîííûõ ñåòÿõ Õàáàðîâñê 2003 1 ÁÁÊ 32.818 Ê 908 Ê 908 À.Ñ. Êóìèíîâ Ðàñïðåäåëåííûå ñèñòåìû äèàãíîñòèðîâàíèÿ è äèàãíîñòè÷åñêèå ìîäåëè íà íåéðîííûõ ñåòÿõ: Ïðåïðèíò. Õàáàðîâñê. Âû÷èñëèòåëüíûé öåíòð ÄÂÎ ÐÀÍ, 2003. 28 ñ. Èë. 10, áèáëèîãð. 23 íàçâ. Ðàññìàòðèâàþòñÿ ñïîñîáû èñïîëüçîâàíèÿ òåîðèè íåéðîííûõ ñåòåé â òåõíè÷åñêîé äèàãíîñòèêå. Ïðåäñòàâëåíû ñòðóêòóðà è àëãîðèòìû ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ðàñïðåäåëåííûõ ñèñòåì äèàãíîñòèðîâàíèÿ. Îïèñàíà ðàçðàáîòàííàÿ àâòîðîì ñòðóêòóðíàÿ äèàãíîñòè÷åñêàÿ ìîäåëü, ïîçâîëÿþùàÿ ñîçäàâàòü óíèâåðñàëüíûå ýêñïåðòíûå ñèñòåìû äëÿ ðàçëè÷íûõ òåõíè÷åñêèõ îáúåêòîâ. Îòâåòñòâåííûé ðåäàêòîð: ê.ò.í. È.À.Êðèâîøååâ © À.Ñ. Êóìèíîâ, 2003 © Âû÷èñëèòåëüíûé öåíòð ÄÂÎ ÐÀÍ, 2003 2 Ââåäåíèå Óñëîæíåíèå òåõíè÷åñêèõ îáúåêòîâ è ðàñøèðåíèå ñôåðû èõ ýêñïëóàòàöèè ïðèâîäèò ê ðîñòó ïîòðåáíîñòè â àâòîìàòèçàöèè ïðîöåäóð ïîèñêà äåôåêòîâ. Ðàçðàáîòàííûå è èñïîëüçóåìûå â íàñòîÿùèé ìîìåíò äèàãíîñòè÷åñêèå ìîäåëè (ÄÌ) èìåþò áîëüøîå êîëè÷åñòâî îãðàíè÷åíèé è ðàçíûå, çà÷àñòóþ íåñîâìåñòèìûå, ñïîñîáû ðåàëèçàöèè â ðàìêàõ åäèíîãî àïïàðàòíîïðîãðàììíîãî êîìïëåêñà. Àêòóàëüíûì ÿâëÿåòñÿ èíòåãðèðîâàíèå ÄÌ â ðàìêàõ ýêñïåðòíûõ ñèñòåì äèàãíîñòèðîâàíèÿ (ÑÄ), ïîçâîëÿþùèõ íà áàçå åäèíîé òåõíè÷åñêîé è ïðîãðàììíîé ðåàëèçàöèè îñóùåñòâëÿòü äèàãíîñòèêó ðàçëè÷íûõ âèäîâ îáúåêòîâ. Äëÿ ðåàëèçàöèè ïîäîáíûõ ñèñòåì, íåîáõîäèìà óíèâåðñàëüíàÿ ÄÌ ñïîñîáíàÿ ó÷èòûâàòü ðàçëè÷íûå òðåáîâàíèÿ ê îáúåêòó äèàãíîñòèðîâàíèÿ (ÎÄ), âîçìîæíîñòè ïîèñêà äåôåêòîâ, îñîáåííîñòåé ñîçäàíèÿ ÄÌ è ýêñïëóàòàöèè ÑÄ. Äëÿ ðåàëèçàöèè ýòèõ òðåáîâàíèé àêòóàëüíûì ÿâëÿåòñÿ ïåðåíåñåíèå ðàçðàáîòàííûõ ìåòîäîâ òåîðèè Íåéðîííûõ ñåòåé (ÍÑ) äëÿ îáðàáîòêè äèàãíîñòè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé (ÄÏ), ïîèñêà äåôåêòîâ è ïðèíÿòèÿ äèàãíîñòè÷åñêèõ ðåøåíèé. 1. Äèàãíîñòè÷åñêèå ìîäåëè â ôîðìå íåéðîííûõ ñåòåé Àêòèâíîå èññëåäîâàíèå íåéðîííûõ ñåòåé [1, 2] â ïîñëåäíåå âðåìÿ îòêðûâàåò øèðîêèå âîçìîæíîñòè ïî èõ èñïîëüçîâàíèþ â òåõíè÷åñêîé äèàãíîñòèêå, à ñòðåìèòåëüíûé ðîñò â ïîñëåäíèå ãîäû ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è äîñòóïíîñòè âû÷èñëèòåëüíûõ ñðåäñòâ ñíèæàåò èõ ãëàâíûé íåäîñòàòîê ñêîðîñòü ðàñ÷åòà è îáó÷åíèÿ. Íåéðîííûå ñåòè ñòðîÿòñÿ èç ôîðìàëüíûõ íåéðîíîâ [3]. Íåïðåðûâíàÿ ìîäåëü ôîðìàëüíîãî íåéðîíà ðàáîòàåò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Âõîäíûå ñèãíàëû ïîñòóïàþò íà áëîêè õàðàêòåðèçóþùèåñÿ ñâîèì âåñîâûì êîýôôèöèåíòîì (ñèíàïòè÷åñêèì âåñîì). Ïîëîæèòåëüíûå çíà÷åíèÿ âåñîâ wji ñîîòâåòñòâóþò âîçáóäèòåëüíûì ñèíàïñàì, îòðèöàòåëüíûå òîðìîçíûì. Âçâåøåííûå âõîäíûå ñèãíàëû ïîäàþòñÿ íà ëèíåéíûé ñóììàòîð, ïîñëå ÷åãî ðåçóëüòàò èõ ñëîæåíèÿ ïîñòóïàåò íà áëîê àêòèâàöèîííîé ôóíêöèè. Îáû÷íî àêòèâàöèîííàÿ ôóíêöèÿ îãðàíè÷èâàåò âûõîäíîé ñèãíàë íåéðîíà â äèàïàçîíå [0,1] èëè [ 1,1]. Ìîäåëü íåéðîíà òàêæå âêëþ÷àåò â ñåáÿ ñäâèã θj, êîòîðûé äîáàâëÿåòñÿ ê âõîäíîìó ñèãíàëó áëîêà àêòèâàöèîííîé ôóíêöèè. Îäèí èç âàðèàíòîâ ìîäåëè íåéðîíà ïðèâåäåí íà ðèñ. 1 è îïèñûâàåòñÿ ñëåäóþùèìè ñîîòíîøåíèÿìè: net j = ∑ w ji Oi + θ j , i O j = f (net j ) . 3 ãäå netj âõîäíîé ñèãíàë ñåòè äëÿ j-ão íåéðîíà, θj ïîðîãîâàÿ âåëè÷èíà, wji ñèëà ñèíàïòè÷åñêîé ñâÿçè i-ãî íåéðîíà ñ j-ì, Îi âûõîäíîé ñèãíàë i-ãî íåéðîíà, f(x) ôóíêöèÿ âûõîäà èëè ôóíêöèÿ àêòèâàöèè íåéðîíà. 1 O Âõîäû θE Âåñ ñìåùåíèÿ w