Đồ Án Đề xuất kết hợp đột biến BLASED với đột biến UNVIASED

Mục lục
Lời cảm ơn . i Mục lục 4 Danh sách hình vẽ 7
Danh sách bảng biểu . 9
MỞ ĐẦU 10
CHƯƠNG 1 - MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO TRUYỀN THẲNG NHIỀU LỚP 13
1.1 Giới thiệu về mạng nơ-ron nhân tạo 13

1.1.1 Khái niệm cơ bản 13

1.1.2 Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo 15

1.1.3 Khả năng ứng dụng của mạng nơ-ron nhân tạo . 18

1.2 Mạng nơ-ron lan truyền thẳng nhiều lớp . 19

1.2.1 Mạng perceptron một lớp . 19

1.2.2 Mạng perceptron nhiều lớp 22

1.2.3 Một số vấn đề cần chú ý khi sử dụng mạng MLP 30

Kết luận chương 33​ CHƯƠNG 2 - KẾT HỢP GIẢI THUẬT DI TRUYỀN VỚI GIẢI THUẬT LAN TRUYỀN NGƯỢC SAI SỐ ĐỂ TỐI ƯU HOÁ TRỌNG SỐ MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO . 34
2.1 Giới thiệu giải thuật di truyền . 34

2.1.1 Giới thiệu 34

2.1.2 Tư tưởng chính của giải thuật di truyền . 35

2.1.3 Giải thuật di truyền đơn giản 37

2.1 Ứng dụng giải thuật di truyền vào bài toán tối ưu hoá trọng số của mạng nơ-ron nhân tạo . 41

2.2.1 Xây dựng hàm giá 42

2.2.2 Mã hoá nhiễm sắc thể . 42

2.2.3 Lai ghép 43



2.2.4 Đột biến 44

2.2.5 Thử nghiệm 45

2.2.6 Giải thuật đề xuất . 49

2.3 Kết hợp giải thuật di truyền với giải thuật lan truyền ngược sai số để tối ưu hoá trọng số mạng nơ-ron nhân tạo 51

2.3.1 Đặt vấn đề . 51

2.3.2 Kết hợp giải thuật di truyền và giải thuật lan truyền ngược sai số . 53

Kết luận chương 55​ CHƯƠNG 3 - ỨNG DỤNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO VÀO VIỆC DỰ BÁO LƯU LƯỢNG NƯỚC ĐẾN HỒ HOÀ BÌNH 57
3.1 Điều kiện địa lý, tự nhiên, khí tượng thuỷ văn lưu vực sông Đà 57

3.1.1 Vị trí địa lý 57

3.1.2 Địa hình 58

3.1.3 Điều kiện địa chất . 58

3.1.4 Điều kiện thổ nhưỡng . 58

3.1.5 Đặc điểm khí hậu 58

3.1.6 Đặc điểm chế độ thuỷ văn 59

3.1.7 Thống kê dữ liệu thu thập được 63

3.2 Các phương pháp dự báo . 64

3.2.1 Dựa trên mô hình vật lý 64

3.2.2 Dựa trên mô hình toán 66

3.2.3 Hướng tiếp cận mới 67

3.3 Một số chỉ tiêu đánh giá kết quả dự báo 67

3.4 Dự báo lưu lượng đến hồ Hoà Bình trước 10 ngày . 68

3.4.1 Phần mềm xây dựng . 68

3.4.2 Số liệu sử dụng . 69

3.4.3 Các tham số 70

3.4.4 Các phương án dự báo 70

Kết luận chương 75​ KẾT LUẬN 76


TÀI LIỆU THAM KHẢO 78
PHỤ LỤC 80
Phụ lục A - Giới thiệu về phần mềm dự báo . 80​ Phụ lục B - Mẫu học thử nghiệm so sánh các phương pháp lai ghép và đột biến 85

Phụ lục C - Số liệu học và kiểm tra trong bài toán dự báo lưu lượng nước đến hồ Hoà Bình 86



Danh sách hình vẽ
Hình 1.1 Cấu tạo của tế bào nơ-ron sinh học . 14

Hình 1.2 Mô hình nơ-ron nhân tạo . 14

Hình 1.3 Mạng nơ-ron nhân tạo chỉ có một nút và có sự phản hồi 16

Hình 1.4 Mạng nơ-ron truyền thẳng một lớp . 16

Hình 1.5 Mạng nơ-ron truyền thẳng nhiều lớp 17

Hình 1.6 Mạng nơ-ron hồi quy một lớp 17

Hình 1.7 Sự khác nhau giữa hồi quy tuyến tính và mạng nơ-ron . 19

Hình 1.8 Mạng perceptron một lớp 20

Hình 1.9 Thực hiện hàm XOR bằng mạng MLP . 22

Hình 1.10 Lan truyền tín hiệu trong quá trình học theo phương pháp lan truyền ngược sai số 23

Hình 1.11 Sai số E được xét là hàm của trọng số W . 25

Hình 1.12 Minh họa về ý nghĩa của quán tính trong thực tế . 30

Hình 1.13 Hàm sigmoid g(x) = 1/(1+e-x) 30
Hình 1.14 Nội suy hàm y = sin(x/3) + v, 0≤ x ≤ 20 sử dụng MLP 32

Hình 2.1 Sự sinh sản đơn giản phân bố các chuỗi con cháu nhờ sử dụng bánh xe roulette với các khe hở tỷ lệ với độ thích nghi . 38

Hình 2.2 Lưu đồ thuật toán của giải thuật di truyền đơn giản . 41

Hình 2.3 Mã hoá nhị phân trọng số theo phương pháp GENITOR . 43

Hình 2.4 Ví dụ về phương pháp mã hoá trọng số bằng số thực . 43

Hình 2.5 Lai ghép nút (crossover-nodes) . 44

Hình 2.6 Kết hợp giải thuật di truyền và giải thuật lan truyền ngược sai số . 54

Hình 3.1: Bản đồ phân bố các trạm trên sông Đà 61

Hình 3.2 Mô hình dự báo dựa trên công nghệ học máy . 67

Hình 3.3 Giao diện chính của phần mềm thử nghiệm . 69

Hình 3.3 Kết quả dự báo với dữ liệu kiểm tra theo phương án 1 71

Hình 3.4 Kết quả dự báo với dữ liệu kiểm tra theo phương án 1 trên đồ thị scatter 72

Hình 3.5 Kết quả dự báo với dữ liệu kiểm tra theo phương án 2 73



Hình 3.6 Kết quả dự báo với dữ liệu kiểm tra theo phương án 2 trên đồ thị scatter 73

Hình 3.7 Kết quả dự báo với dữ liệu kiểm tra theo phương án 3 74

Hình 3.8 Kết quả dự báo với dữ liệu kiểm tra theo phương án 3 trên đồ thị scatter 74