一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字化技術(shù)對(duì)導(dǎo)彈研制的推動(dòng)作用主要體現(xiàn)在數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)字化驗(yàn)證技術(shù) 和數(shù)字化制造技術(shù)方面，其中，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)又包括三維建模技術(shù)、多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技 術(shù)、基于仿真的設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)字樣機(jī)技術(shù)和知識(shí)工程等。國(guó)內(nèi)在導(dǎo)彈的數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)的研 究方面取得了一定的進(jìn)展。
[0003] 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)自然研究所關(guān)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要研究方向就是基于知識(shí)的產(chǎn)品 數(shù)字化設(shè)計(jì)。2001年NASA的哥達(dá)德航天飛行中心建立了衛(wèi)星快速開(kāi)發(fā)部（Rap id Spacecraft Development Off ice，RSD0)其方法是聯(lián)合NASA以外，包括歐洲的各大航天公 司，建立型號(hào)型譜，到2008年完成三期平臺(tái)建立，通過(guò)這些公用平臺(tái)，RSD0可以根據(jù)用戶需 求在哥達(dá)德航天飛行中心的集成設(shè)計(jì)中心快速完成適應(yīng)性修改。
[0004] 為推行航空航天器的快速研制，歐洲航天局(ESA)從2004年開(kāi)始著手建設(shè)設(shè)計(jì)資 源中心(Design Resource Center，DRC)，分成系統(tǒng)級(jí)、分系統(tǒng)級(jí)和設(shè)備級(jí)三個(gè)層次，建立產(chǎn) 品型譜庫(kù)。
[0005] 在防空導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)過(guò)程中，特別是結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)過(guò)程中，有很多類型的知識(shí)，包括 一些設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，專家的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)規(guī)范等，這些都是關(guān)于導(dǎo)彈設(shè)計(jì)的知識(shí)，其對(duì)導(dǎo)彈的 設(shè)計(jì)有著重要的影響。如何利用知識(shí)工程原理，將產(chǎn)品研發(fā)中長(zhǎng)期積累的知識(shí)、專家經(jīng)驗(yàn)、 規(guī)則、規(guī)范要求和設(shè)計(jì)規(guī)律等提煉出來(lái)構(gòu)成知識(shí)庫(kù)，并通過(guò)對(duì)知識(shí)庫(kù)中知識(shí)的運(yùn)用支持產(chǎn) 品的方案設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)企業(yè)的研發(fā)能力，已經(jīng)成了制約我國(guó)導(dǎo)彈產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過(guò)程數(shù)字化的 瓶頸問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提出了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示方法，神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的表達(dá)，需要能夠描述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，即根據(jù)所表達(dá)的知識(shí)，不僅可以 構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，還可以確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)值，如每個(gè)神經(jīng)元的激活函數(shù)，不同神經(jīng) 元之間的連接權(quán)重，每個(gè)神經(jīng)元的閾值等。由于不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有不同的結(jié)構(gòu)形式，因 此，需要針對(duì)不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，研究并設(shè)計(jì)相應(yīng)的知識(shí)表達(dá)方法。
[0007] 其技術(shù)方案如下：
[0008] -種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟一:定義當(dāng)前表示方法對(duì)應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類型。在本說(shuō)明書中，僅包含BP神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)模型和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。后續(xù)步驟擬統(tǒng)稱特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
[0010] 步驟二:分解特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)，并通過(guò)可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML標(biāo)簽的方式加以 表達(dá)。其中的標(biāo)簽包括用于描述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)標(biāo)簽，以及用來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)值信 息的信息標(biāo)簽。
[0011] 步驟三:分離特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)標(biāo)簽，標(biāo)簽格式分為起始標(biāo)簽〈標(biāo)簽〉和結(jié) 束標(biāo)簽〈U示簽〉表示，標(biāo)簽對(duì)中可包含其他標(biāo)簽。
[0012] 步驟四：分離特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的信息標(biāo)簽，標(biāo)簽格式分為起始標(biāo)簽〈標(biāo)簽〉和結(jié) 束標(biāo)簽〈U示簽〉表示，標(biāo)簽對(duì)中不可包含其他標(biāo)簽，但一定包含該標(biāo)簽所關(guān)聯(lián)的信息值，表 示方法如〈標(biāo)簽〉信息值〈\標(biāo)簽〉。
[0013] 步驟五:基于可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML規(guī)則將所有標(biāo)簽關(guān)聯(lián)起來(lái)。關(guān)聯(lián)后的根節(jié)點(diǎn)用來(lái) 表示特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)應(yīng)的一個(gè)完整知識(shí)。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為:對(duì)特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型加以分析，通過(guò)特定的知識(shí)表達(dá)方將 模型中的知識(shí)分解并組織起來(lái)，為知識(shí)重用和進(jìn)一步表達(dá)提供基礎(chǔ)。
[0015]如前文所示，本發(fā)明針對(duì)不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表達(dá)方法，實(shí) 現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的表達(dá)與存儲(chǔ)，能夠有效支持復(fù)雜裝備的設(shè)計(jì)過(guò)程。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示方法的流程圖：
[0017]圖2為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式；
[0018] 圖3為BP算法的流程圖；
[0019] 圖4為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表達(dá)方法；
[0020] 圖5為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表達(dá)方法結(jié)構(gòu)圖；
[0021 ]圖6為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖7為過(guò)程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法流程圖；
[0023]圖8為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)描述；
[0024] 圖9為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表達(dá)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
[0026] 參照?qǐng)D1，一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示方法，包括以下步驟：
[0027] 步驟一:定義當(dāng)前表示方法對(duì)應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類型。在本說(shuō)明書中，僅包含BP神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)模型和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。后續(xù)步驟擬統(tǒng)稱特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
[0028] 步驟二:分解特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)，并通過(guò)可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML標(biāo)簽的方式加以 表達(dá)。其中的標(biāo)簽包括用于描述網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)標(biāo)簽，以及用來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)值信 息的信息標(biāo)簽。
[0029] 步驟三:分離特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)標(biāo)簽，標(biāo)簽格式分為起始標(biāo)簽〈標(biāo)簽〉和結(jié) 束標(biāo)簽〈U示簽〉表示，標(biāo)簽對(duì)中可包含其他標(biāo)簽。
[0030] 步驟四：分離特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的信息標(biāo)簽，標(biāo)簽格式分為起始標(biāo)簽〈標(biāo)簽〉和結(jié) 束標(biāo)簽〈U示簽〉表示，標(biāo)簽對(duì)中不可包含其他標(biāo)簽，但一定包含該標(biāo)簽所關(guān)聯(lián)的信息值，表 示方法如〈標(biāo)簽〉信息值〈\標(biāo)簽〉。
[0031] 步驟五:基于可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML規(guī)則將所有標(biāo)簽關(guān)聯(lián)起來(lái)。關(guān)聯(lián)后的根節(jié)點(diǎn)用來(lái) 表示特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)應(yīng)的一個(gè)完整知識(shí)。
[0032] 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的表達(dá)，需要能夠描述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，即根據(jù)所表達(dá)的知 識(shí)，不僅可以構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，還可以確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)值，如每個(gè)神經(jīng)元的激活函 數(shù)，不同神經(jīng)元之間的連接權(quán)重，每個(gè)神經(jīng)元的閾值等。由于不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有不同的結(jié) 構(gòu)形式，因此，需要針對(duì)不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，研究并設(shè)計(jì)相應(yīng)的知識(shí)表達(dá)方法。下面針對(duì)兩種 不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)其知識(shí)表達(dá)方法進(jìn)行描述。
[0033] (一)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)
[0034] BP(Back Propagation)網(wǎng)絡(luò)是一種按誤差逆向傳播算法訓(xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，是 目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。BP網(wǎng)絡(luò)能學(xué)習(xí)和存儲(chǔ)大量的輸入-輸出模式映射關(guān) 系，而且不需要事前揭示描述這種映射關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。BP算法的學(xué)習(xí)規(guī)則是最速下降法， 然后通過(guò)反向傳播來(lái)不斷的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，最終使網(wǎng)絡(luò)的誤差平方和最小。典型 結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0035] BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過(guò)程由信息的正向傳播和誤差的反向傳播兩個(gè)過(guò)程組成。輸入 層接收外來(lái)的輸入信息，并傳遞給中間層的神經(jīng)元；中間層神經(jīng)元接收輸入層傳來(lái)的信息， 經(jīng)過(guò)神經(jīng)元的計(jì)算，然后傳給下一層;如果有多個(gè)中間層，則逐層傳遞，直到傳遞給輸出層； 輸出層的計(jì)算結(jié)果便是實(shí)際輸出。將實(shí)際輸出與標(biāo)準(zhǔn)輸出進(jìn)行比較，求得誤差平方和，然后 利用最速下降法，根據(jù)誤差來(lái)依次求輸出層以及各個(gè)中間層權(quán)值和閾值的增量，從而對(duì)整 個(gè)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值進(jìn)行調(diào)整，這樣便完成了一次學(xué)習(xí)過(guò)程。如此不斷往復(fù)，最終達(dá)到一定 訓(xùn)練次數(shù)或誤差小到容許的范圍內(nèi)便停止學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)束。算法流程如圖3所示。
[0036] BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)