人工智慧类神经网路实验设计软体(ANNDOE)之发展.ppt

人工智慧類神經網路實 驗設計軟體(ANNDOE) 之發展 指導老師:陳沛仲 組員:吳偉進 19212045 尤盛屏 19212047 n前言 n原理 n軟體功能 n結論 前言 人工智慧類神經網路實驗設計法 是利用人工智慧的方式加速改善製程或新 配方的開發，它是利用類神經網路建 立系統模式，再藉由模糊理論及訊息理論 的應用，尋找最有效的實驗設計策略，以 人工智慧的方式規劃製程改善或配方合成 實驗，減少不必要的錯誤嘗試。 原理 一、實驗設計法 利用實驗設計法，我們以有效的方法抽 取我們所需的系統知織。藉由預先決定所需要 的設計程序，以最少的實驗次數及適當的分析 技術，獲知比未歸化實驗更多更有用的系統知 識。 類神經網路實驗設計法，是以類神經網 路來建立系統因子與目標複雜經驗關係，並以 最適化搜尋的方式找尋可能的最佳區域，再以 模糊聚類及訊息厘論分析，推論出改進實驗結 果的操作條件。 二、類神經網路 所謂類神經網路是一個相當新的研究領 域，利用模仿生物神經網路的運作，來達到人 工智慧自動學習的目的。 由於類神經網路這種的方法，是模擬人 類學習知識累積經驗的方式來形成智慧及知織 ，也就是一種知識模式的建立；這種方法不需 要對系統有詳細的瞭解，但是要有足夠的經驗 累積。 1.腦神經網路結構 建立類神經網路是經由程序的實例，其結 構與學習方式則是模擬人類的腦神經系統中學 習、推理、聯想、歸納、判斷及經驗累積的能 力。 將多個人工類神經元以多層的方式排列成 好幾層，形成多層式的結構即為類神經網路， 其排列方式為不同層的神經元互相連接，而同 一層的神經元彼此獨立，連接的部份稱為加權 值。 2.類神經網路訓練方式 訓練類神經網路的目的，是建立程序模式的 輸入與輪出的關係，也就是讓類神經網路模式 能學習到真實程序系統，使得將類神經網路模 式預測輸出與真實程予的輸出儘量趨近。 其方法是先設定類神經網路的組態，然後藉 得調整類神經網路內部的加權值來使得模式預 測結果與真實程序相符。 三、最適化搜尋策略 採用混合了模擬退火法及遺傳演算法。 所謂模擬退火法組合了最陡坡降與隨機搜尋 ，以找尋最低的能的能量函數。這種組合使搜 尋的過程中，以最陡坡降搜尋，使能量函數往 較低處，但透過隨機過程，偶而允許少許機率 往能量函數較高處移動。 而遺傳演算法是模仿生物演化的過程的最適 化方法。 1.起始搜尋空間 2.各空間的最佳搜尋 3.縮減搜尋空間 4.隨機設定搜尋值 5.終止條件 經由以上的搜尋方法，可得到許多候選 點，再利用模糊分類將這些候選點分成數類 ，並擷取代表各區部局域模式行為的中心點 作為實驗設計點終止條件。 四、訊息理論指標 1.訊息熵 在一狀態空間中有各種事件可能發生，如 果可以找到各事件發生的機率，則因各個狀態 發生可獲得的訊息數量。 2.訊息能量 決定其訊息來源條件對目標函數的成果影 響。 3.訊息自由能 實驗點分布狀況的訊息熵及代表實驗 成本的訊息能結合起來，平衡二者的關係，建 立一整合性的訊息指標。 軟體功能 一、資料分析 資料頻率分布圖、鄰近錯誤分佈圖、二階變 數影響表。 1.資料頻率分布圖 是將原始資料依照的發生的頻率繪出分佈的 情況，是一般統計上常用的資料分析工具，可 以看出資料的上下限、平均值、標準差及分布 情形，藉以判斷資料的好壞，其缺點是對非線 性系統的資料分析能力較差。 2.鄰近錯誤分布圖 考慮一個其備相對映輸入象限及輸出象限 的非線性系統，如果在輸入象限內有條件最接 近的一組輸入點，其相對映於輸出象限的一組 輸出點也應該有接近的結果，但是如果於相對 映輸出象限的結果相差很多時，這一組輸入點 的映對顯然有問題，我們將這組錯誤的輸入點 稱之為鄰近錯誤點。 3.二階變數影響表 是以變數的上下範圍，計算出各別白變數 對因變數的影響值及其交互作用的影響值，為 一線性的計算，可利用此表繪出變數反應曲面 圖。 二、類神經網路訓練 類神經網路訓練系統可以快速有效 地訓練出適當的類神經網路模式，來趨近實 驗數據；類神經網路的架構組態、訓練及測 試資料。 三、類神經網路實驗設計 系統包含訊息指標及模糊分類理論 而具備人工智慧方式的新的實驗設計系統，可 以協助實驗室研發人員，設計出最有效的實驗 點而有效地找出最佳的實驗目標。 使用者只需在螢幕畫面上按一個鈕，即可利 用己建立好的類神經網路模式最佳化搜尋 、模糊分類及訊息指標建立及判別， 然後建議使用者最佳的實驗設計步驟。 ANNDOE流程圖 產品應用 n特用化學品工業之應用 對於具有高附加價值的特用化學品之 工業，其製造配方及操作條件的掌握，是 產品品質的關鍵。這正是我們發展完成的 類神經網路品質控制軟體所具備之強大功 能；由實際應用的實例中，其成果相當顯 著。 n電子產業之應用 高科技電子產業目前我國最耀眼的明 星工業，但其競爭壓力也極大；其競爭力 的提升主要來自於提高產品的良率。而我 們可以利用類神經網路品質控制軟體尋找 提高良率的操作點；在與廠商合作的例子 中可得到印証。 n控制系統之應用 在工廠運轉一段時間之後，由於操作 設備、產能、市場或原料的變異，會使得 工廠運轉的狀況與工廠原先的設計有相當 的差異，而降低產品的品質或產量，此時 必須進行控制參數調諧使產品符合市場要 求。對於工廠複雜且非線性的特性，類神 經網路實驗設計可以快速地找出最佳操作 參數。 結論 利用人工智慧類神經網路來尋找產品最佳實 驗條件、設計產品開發配方、改進產品的品質 並減少產品開發成本及時間；使用先進的類神 經網路實驗設計法，找出有效的實驗設計條件 ，同時結合高效率的線性及非線性統計方法分 析實驗數據，並配合人性化的三度空間立體圖 形分析，大量簡化複雜的工業配方或程序問題 ，減輕產品或製程設計人員的負擔。 參考資料 n化工技術月刊 n新鼎股份有限公司 RiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&v)z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w- 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