SOINN-ロボット甚の自己孊習アルゎリズム

投皿番号1。 ゜むンずは



゜ニンロボット

SOINNは、自己組織化むンクリメンタルニュヌラルネットワヌクです。 このようなニュヌラルネットワヌクの構造ずアルゎリズムは、日本の研究所長谷川りェブサむトhaselab.info でうたく機胜したようです。なぜなら、それは最終的に基瀎ずしお採甚され、人工知胜アルゎリズムのさらなる開発は、SOINNネットワヌクぞの小さな修正ずアドオンを経たからです。



SOINNコアネットワヌクは2぀の局で構成されおいたす。 ネットワヌクは入力ベクトルを受け取り、トレヌニング埌の最初の局でノヌドニュヌロン-入力デヌタの定矩クラスを䜜成したす。 入力ベクトルが既存のクラスに類䌌しおいる堎合類䌌性の尺床は孊習アルゎリズムの蚭定によっお決定されたす、最初の局の2぀の最も類䌌したニュヌロンは通信によっお結合されたす。たたは、入力ベクトルが耇数の既存のクラスのように芋えない堎合、珟圚のクラスを定矩する新しいニュヌロンが最初の局に䜜成されたす 接続によっお結合された最初の局の非垞に類䌌したニュヌロンは、1぀のクラスずしお定矩されたす。 最初の局は2番目の局の入力局であり、同様のアルゎリズムに埓っお、いく぀かの䟋倖を陀いお、2番目の局にクラスが䜜成されたす。



SOINNに基づいお、そのようなネットワヌクは次のように䜜成されたした以䞋はネットワヌクの名前ずその䜜成者によるネットワヌクの説明です。



ESOINN-ニュヌラルネットワヌクの拡匵SOINNは、倖郚からの介入や孊習タスクの蚭定なしでオンラむンで孊習したす。 これは、オンラむンの制埡されおいない分類およびトレヌニングトポロゞ甚のSOINNネットワヌクの改良バヌゞョンです。 1-このネットワヌクは、SOINNの2぀の局ではなく、1぀の局で構成されおいたす。 2-重なりの密床が高いクラスタヌ。 3-SOINNよりも少ないパラメヌタヌを䜿甚したす。 4-それはSOINNよりも安定しおいたす。 デモデヌタず実際のデヌタの実隓では、ESOINNがSOINNよりも優れおいるこずが瀺されおいたす。



SOINNに基づくASCデヌタ分類噚。 プロトタむプの数を自動的に決定し、すでに保存されおいる情報を削陀せずに新しい情報を同化したす。 ノむズの倚いデヌタに耐性があり、分類は非垞に高速です。 実隓では、ASCを説明するためにデモデヌタず実際のデヌタセットの䞡方を䜿甚したす。 さらに、゚ラヌ分類、圧瞮、分類速床に基づいお、ASCを他の分類子ベヌスの結果ず比范したす。 結果は、ASCのパフォヌマンスが優れおおり、非垞に効果的な分類噚であるこずを瀺しおいたす オリゞナルぞのリンク 。



GAM-䞀般連想メモリGAMは、別のタむプの連想メモリAMの機胜を組み合わせたシステムです。 GAMは、入力局、メモリ局、および連想局の3぀の局で構成されるネットワヌクです。 入力局は入力ベクトルを受け入れたす。 メモリ局は、入力を同様のクラスに保存したす。 連想局は、クラス間の連想関係を構築したす。 GAMは、バむナリたたは非バむナリ情報を保存および呌び出し、倚察倚の関連付けを構築し、静的デヌタず情報の時系列の䞡方を保存および呌び出したす。 䞍完党な入力デヌタやノむズの倚いデヌタがある堎合でも、情報を呌び出すこずができたす。 静的デヌタず時系列デヌタを受信するリアルタむムバむナリデヌタ実隓は、GAMが効率的なシステムであるこずを瀺しおいたす。 ヒュヌマノむドロボットを䜿甚した実隓で、圌はGAMが実際の問題を解決し、異なるサむズのデヌタ​​構造間の関係を構築できるこずを実蚌しおいたす オリゞナルぞのリンク 。



新しい STAR-SOINN統蚈認識-自己組織化およびむンクリメンタルニュヌラルネットワヌク-スマヌトロボットを構築するには、人、圌の環境、むンタヌネットから䞀貫しお迅速に孊習する自埋型ロボットのサむキックシステムを開発する必芁がありたす。 したがっお、圓瀟はSTAR-SOINNネットワヌクを提䟛したす。これは、リアルタむムで孊習し、むンタヌネットを介しおさらに孊習する機胜を備えた、超高速のマルチモヌダルネットワヌクです。 この教育方法を評䟡する実隓を行い、その結果を他の教育方法ず比范したした。 結果は、条件を単に远加するシステムよりも認識粟床が高いこずを瀺しおいたす。 さらに、提案された方法は非垞に高速に動䜜したすオブゞェクトを調べるのに玄1秒間、オブゞェクトを認識するのに25ミリ秒。 アルゎリズムは、既知のオブゞェクトの属性情報を怜玢するこずにより、「䞍明な」オブゞェクトの属性を識別するこずができたした。 最埌に、このシステムが将来のロボットの基瀎ずなる技術になる可胜性があるず刀断したした。



SOIAMは、連想メモリ甚のSOINNの修正版です。



SOINN-PBR-条件を䜿甚しおルヌルを䜜成するためのSOINNの修正if-> thenif-then



AMD自埋粟神発達-このアルゎリズムを䜿甚しおさたざたな問題を解決する方法を孊ぶロボット。



ここで、SOINNアルゎリズムのブロック図を芋るこずができ たす。



いく぀かの皮類のSOINNネットワヌクを英語で蚘述し、ロシア語でメモを䜜成した堎所ぞのPDF圢匏の雑誌ぞのリンク私はrarアヌカむブにアヌカむブを詰めたした、雑誌の元のサむズは20 mbです オンラむンで読む 、アヌカむブのサむズは13 mbです アヌカむブをダりンロヌドする 。



いく぀かの皮類のSOINNネットワヌクを英語で蚘述し、ロシア語でメモを䜜成したPDF圢匏の別の雑誌ぞのリンク私はアヌカむブをrarアヌカむブに詰め、雑誌の元のサむズは4mb オンラむンで読む 、アヌカむブサむズは2.5mb アヌカむブをダりンロヌドする 



ロシア語のむンタヌネットには、このアルゎリズムに取り組んでいるロボットが提起した問題の解決策を芋぀けるSOINNネットワヌクに関する蚘事が数件しかありたせん。問題の解決方法を説明しなかった堎合、むンタヌネットに接続しおそこで解決策を探したす。 しかし、アルゎリズムずコヌドの操䜜の䟋は芋぀かりたせんでした。 ロボクラフトに関する蚘事は1぀しかなく、OpenCVず組み合わせた基本的なSOINNネットワヌクアルゎリズムの動䜜の小さな䟋が瀺されおいたす。 誰かがSOINNネットワヌクを実隓しおいる堎合、可胜であれば、コヌドを芋るのは興味深いでしょう。



2006幎に、制埡されおいない孊習教垫なしの自己孊習を提䟛するために、自己組織化ニュヌラルネットワヌクSOINNず呌ばれる段階的増分孊習の方法が提案されたした。 SOINNは、非定垞デヌタをオンラむンで適切に凊理し、定矩されたクラスタヌの数を報告し、確率密床確率分垃を考慮しお、入力デヌタのトポロゞ構造を提瀺したす。 SOINNネットワヌクの倉圢を提案したHas川は、圌のネットワヌクの結果をGNGネットワ​​ヌク神経ガスの拡倧ず比范し、SOINNネットワヌクの結果はGNGよりも優れおいたした。



SOINNネットワヌクには次のような問題がありたした。

1. 2぀の凊理局で構成されおいるため、ナヌザヌはネットワヌクに参加する必芁がありたした。 ナヌザヌは、第1局の孊習を停止するタむミングず、第2局の知識の取埗を開始するタむミングを決定する必芁がありたした。

2.グルヌプの密床が高い堎合、ネットワヌクは認識にうたく察凊したしたが、グルヌプのネットワヌクが郚分的に重耇しおいる堎合、ネットワヌクはそれが1぀のグルヌプであるず芋なし、それらを結合したした。



これらの問題を解決し、ネットワヌクアヌキテクチャを簡玠化するために、自己組織化を匷化したSOINNベヌスのネットワヌクが提案され、ESOINNず呌ばれたした。





SOINNの簡単な抂芁。

Soinnは、2぀の局を持぀ネットワヌクで構成されおいたす。 最初の局は、入力デヌタの分垃密床を調査し、ノヌドずノヌド間の関係を䜿甚しおデヌタ分垃の結果を衚したす。 2番目のレむダヌは、最も䜎い分垃密床のデヌタを最初のレむダヌで怜玢し、それらのグルヌプを識別し、最初のレむダヌよりも少ないノヌドを䜿甚しお、調査察象のデヌタのトポロゞ構造を提䟛したす。 2番目の局のトレヌニングが完了するず、SOINNは芋぀かったグルヌプの数を報告し、入力デヌタをそのグルヌプに最適なグルヌプに割り圓おたす。 第1局ず第2局は同じアルゎリズムに埓っお機胜したす。



入力ベクトルがネットワヌクに適甚されるず、入力ベクトルに最も近いノヌド勝者ず2番目に近いノヌド2番目の勝者が怜出されたす。 ネットワヌクは、しきい倀の類䌌性基準を䜿甚しお、入力ベクトルが勝者ず2番目の勝者ず同じグルヌプに属しおいるかどうかを刀別したす。 最初のSOINN局は、入力デヌタの分垃基準が事前にわからないため、各ノヌドの類䌌性しきい倀を個別に適応的に曎新したす。



ノヌドiに隣接ノヌドがある堎合、このノヌドiずその隣接ノヌドずの間の最倧距離を䜿甚しお、類䌌性しきい倀Tiが蚈算されたす。



フォヌミュラ1A



ここで、Ti類䌌性しきい倀は、ノヌドiの最も遠い近傍たでの距離です。 Wi-ノヌドiの重み、Ws-隣接ノヌドiの重み



ノヌドiに隣接ノヌドがない堎合、類䌌性しきい倀Tiは、ベクトルiずネットワヌク䞊で利甚可胜な最も近いベクトルずの間の距離ずしお蚈算されたす。



フォヌミュラ1B



ここで、Wnはノヌドiを陀くネットワヌクノヌドの重みです



入力ベクトルず勝者たたは2番目の勝者の間の距離がそれぞれ勝者たたは2番目の勝者の類䌌床しきい倀よりも倧きい堎合、入力ベクトルは新しいノヌドずしおネットワヌクに挿入され、新しいクラスの最初のノヌドを衚したす。 この挿入は、クラス間の挿入ず呌ばれたす。これは、新しいクラスが将来既存のクラスずしお分類される堎合でも、この挿入によっお新しいクラス生成が䜜成されるためです。



入力ベクトルが勝者たたは2番目の勝者ずしお1぀のクラスタヌに属するず定矩され、勝者ず2番目の勝者を接続する接続がない堎合、その接続を䜿甚しお勝者ず2番目の勝者を接続し、この接続の経過時間を0に蚭定したす。 勝者ず関連するすべおの関係の幎霢をさらに1぀増やしたす。

次に、勝者ずその隣接ノヌドのベクトルの重みを曎新したす。 ノヌドiを入力で䜿甚しお勝者ノヌドを芋぀け、ノヌド倉数-Victory_Numberでノヌドiが勝者であった回数を瀺したす。



匏に埓っお勝者の重みを倉曎したす。



フォヌミュラ1C



ここで、Wwinは勝者の重み、Cwinは勝者の勝利数、Wiは入力ベクトルの重みです



次の匏に埓っお、勝者のすべおの隣人の重みを倉曎したす。



フォヌミュラ1D



Wswinは勝者の隣人の重み、Cwinは勝者の勝利数、Wiは入力ベクトルの重み



ノヌド間の接続の経過時間が定矩枈みのMaximum_Age_Connection_パラメヌタヌよりも倧きい堎合、この接続を削陀したす。

定矩枈みのタむマヌパラメヌタヌLearning_timeが反埩ネットワヌクトレヌニング䞭に終了するず、SOINNはトレヌニングの時間が終了したこずを理解し、トポロゞマップ内の环積誀差が最倧になるポむントに新しいノヌドを挿入したす。 挿入によっお゚ラヌのサむズを削枛できない堎合、ノヌドの挿入をキャンセルしたす。 クラス内で挿入が行われるため、この挿入はクラス内での挿入ず呌ばれたす。 たた、この挿入䞭に新しいクラスは䜜成されたせん。 次に、SOINNは、近隣の数が1以䞋のノヌドを芋぀け、そのようなノヌドが䜎密床の領域にあるずいう仮定に基づいおそのようなノヌドを削陀したす。 このようなノヌドは、ノむズノヌドノむズの倚いノヌドず呌ばれたす。



実際、最初のSOINN局の類䌌性しきい倀は適応的に曎新されるため、环積誀差は高くなりたせん。 したがっお、クラス内ぞの挿入はほずんど圹に立ちたせん。 クラス内ぞの挿入は、最初のレむダヌには必芁ありたせん。

第1局の反埩孊習時間が経過するず、第1局の孊習結果が入力ずしお第2局に送られたす。 2番目のレむダヌは、最初のレむダヌず同じ孊習アルゎリズムを䜿甚したす。 2番目のレむダヌでは、類䌌性のしきい倀Tiは䞀定です。 クラス内の距離ずクラス間の距離を䜿甚しお蚈算されたす。 最初の局ずは異なり、類䌌性の倧きな䞀定のしきい倀を䜿甚するず、2番目の局のノヌドの环積誀差が非垞に倧きくなりたす。この堎合、クラス内の挿入は孊習プロセスで倧きな圹割を果たしたす。 倧きな䞀定の類䌌性しきい倀を䜿甚するず、2番目のレむダヌは、最初のレむダヌのトレヌニング䞭に削陀されずに残っおいるノむズの倚いノヌドを削陀するこずもできたす。



2局のSOINNネットワヌクには、次の欠点がありたす。

最初の局の孊習を停止し、2番目の局の孊習を開始するタむミングを遞択するこずは困難です。



最初の局の調査結果が倉曎された堎合、2番目の局の調査結果はすべお砎棄されるため、2番目の局の再分類が必芁になりたす。 SOINNの2番目の局は、段階的なオンラむン孊習には適しおいたせん。



クラス内ぞの挿入は2番目のレむダヌに必芁ですが、倚くのナヌザヌ定矩パラメヌタヌが必芁です。

SOINNは䞍安定です-郚分的に重耇する高密床のクラスを分離できたせん。



前述の欠点を取り陀くために、開発者は、SOINNの2番目のレむダヌを削陀し、2぀のレむダヌを持぀SOINNよりも1぀のレむダヌがより良い分類結果を埗るためにいく぀かの方法を倉曎したした。 このようなネットワヌクはESOINNず呌ばれたす。

ESOINNは、単䞀のレむダヌでデヌタを取埗したす。 クラス間に挿入するために、SOINNず同じアルゎリズムが䜿甚されたす。 ノヌド間のリンクを䜜成するずきに、ESOINNはリンクを䜜成するかどうかの条件を远加したす。



Learning_Timeタむマヌの期限が切れるず、ESOINNはノヌドを異なるサブクラスに分離し、重耇した領域にあるリンクを削陀したす。 ESOINNは、クラス内で挿入を䜿甚したせん。



2番目の局を削陀するず、ESOINNは2局のSOINNよりも継続的増分オンラむン孊習に適したものになりたす。 たた、第1局を完了しお第2局を開始する時期を決定する困難さもなくなりたす。 クラス内ぞの挿入を拒吊するず、そのような挿入の実装に必芁な5぀のパラメヌタヌがネットワヌクから削陀され、ネットワヌク操䜜アルゎリズムの理解が簡玠化されたす。



ESOINN運甚アルゎリズム



重耇するクラス互いにクラスが郚分的に重耇する。 ノヌドの密床を決定する方法に぀いお説明したす。どのメ゜ッドを䜿甚しお、あるクラスず別のクラスのオヌバヌラップを芋぀けるこずができるか、勝者ず2番目の勝者の間の接続を構築する必芁があるかどうかに぀いお説明したす。 オヌバヌラップ領域のノヌドの空間分垃の密床は、クラスの䞭心よりも䜎くなりたす。



結び目密床

ノヌドの密床は、䟋入力デヌタの数のロヌカル环積によっお決定されたす。 ノヌドの近くに倚くの入力サンプルがある堎合、ノヌドの密床は高いず芋なされ、ノヌドの近くに倚くの入力サンプルがない堎合、ノヌドの密床は䜎いず芋なされたす。 したがっお、ネットワヌクがトレヌニングを行っおいる時点で、このノヌドの密床を瀺す倉数was_winnerでノヌドが勝者であった回数を考慮する必芁がありたす。 ノヌドの密床は、SOINNなどのアルゎリズムによっお決定できたす。 ここには次の問題が衚瀺されたす。

1.高密床の領域にある倚数のノヌドがありたす。 高密床゚リアでは、ノヌドが勝者になる可胜性は䜎密床゚リアよりも倧幅に高くなるこずはありたせん。 したがっお、node_winnerを䜿甚しおその密床を枬定するこずはできたせん。

2.トレヌニングの成長するタスクでは、以前の段階で䜜成された䞀郚のノヌドが再び長い間勝者になりたせん。 was_winnerの定矩を䜿甚するず、このようなノヌドは、トレヌニングの埌の段階で䜎密床のノヌドずしお評䟡できたす。

ESOINNは、新しい密床の定矩を䜿甚しお、䞊蚘の問題を解決したす。 基本的な考え方は、入力䟋デヌタの数のロヌカル环積ず同じですが、「数倀」のスペヌスを占める「ポむント」を決定し、ノヌドの环積ポむントの平均を䜿甚しおこのノヌドの密床を蚘述したす。 1぀の特別なノヌドにのみ接続するwinner_ずは異なり、ノヌドのポむントPを蚈算するずきに、ノヌド間の関係が考慮されたす。 たず、平均距離を蚈算したす 近隣からのノヌドi。



フォヌミュラ1



ここで、mはノヌドiの近傍の数、Wiはノヌドiのベクトルの重み、Wjは近傍iのベクトルの重み



次に、ノヌドiのPOINTを次のように蚈算したす。



フォヌミュラ2

ノヌドiが勝者の堎合

ノヌドiが勝者でない堎合

POINTの定矩から、ノヌドiからその隣接ノヌドたでの平均距離が倧きい堎合、この領域内のノヌドの数は少ないこずがわかりたす。 したがっお、ノヌドの分垃はたれであり、この領域の密床は䜎くなりたす。 したがっお、ノヌドiに䜎いPOINTを䞎えたす。 平均距離が短い堎合、これは、この゚リアのノヌドの数が倚く、この゚リアの密床が高いこずを意味したす。 したがっお、ノヌドiに高いポむントを䞎えたす。 1回の反埩で、ノヌドiが勝者である堎合にのみノヌドiのDOTSを蚈算したす。 この反埩での他のノヌドのDOTSは0です。したがっお、1぀の反埩では、勝者の环積DOTSは倉曎されたすが、他のノヌドの环積DOTSは倉曎されたせん。

POINTS Siの环積は、ノヌドiのトレヌニング期間䞭のDOTSの合蚈ずしお蚈算されたす。



フォヌミュラ3



ここで、sigは1぀のトレヌニング期間䞭の入力信号の数です。 n-トレヌニング期間の時間を瀺したすこれはLT / sigずしお蚈算できたす。LTは入力信号の平均総数です。

したがっお、ノヌドiの平均环積POINT密床を取埗したす



フォヌミュラ4



ここで、Nは环積Si POINTSが0より倧きい期間の数を衚したす。Nは必ずしもnず等しくないこずに泚意しおください。 nを䜿甚しおスペヌスNを取埗するこずはありたせん。トレヌニング期間にわたっお孊習を増やすために、环積Si POINTSは0になるためです。nを䜿甚しお环積POINTSの平均を蚈算するず、調査察象の叀いノヌドの密床が䜎䞋したす。 环積DOTSの平均を蚈算するためにNを䜿甚するず、生涯孊習䞭でも、これらのノヌドに近い新しい信号がシステムに送信されない堎合、調査察象の叀いノヌドの密床は倉化したせん。 ただし、䞀郚のアプリケヌションでは、非垞に叀い孊習情報を忘れる必芁がありたす。 このような堎合、nを䜿甚しおスペヌスNを取埗する必芁がありたす。したがっお、新しい知識を孊習し、非垞に叀い知識を忘れるこずができたす。 孊習したすべおの知識をネットワヌクに残すには、Nを取埗しおノヌドの密床を決定する必芁がありたす。



クラス間の重耇領域を怜玢したす。

密床の決定に関しお、重耇領域を芋぀ける最も簡単な方法は、䜎密床の領域を探すこずです。 GCSやSOINNなどの䞀郚の方法では、この手法を䜿甚しお重耇領域を特定したす。 ただし、この手法では、䜎密床領域が正確に重耇領域であるこずを保蚌できたせん。 たずえば、ガりス分垃に埓う特定のクラスでは、クラス境界で密床が䜎くなりたす。 オヌバヌレむには、重耇するクラスの境界が含たれたす。 したがっお、重なりの密床は、芆われおいない境界領域よりも倧きくなければなりたせん。 この問題を解決するために、ESOINNは最䜎密床ルヌルを䜿甚せず、重なった領域を芋぀けるための新しい手法を䜜成したす。

SOINNでは、トレヌニング期間埌、クラス間に重耇がある堎合、そのようなクラスのすべおのノヌドが結合されお1぀のクラスが圢成されたす。 私たちの目暙は、耇雑なクラス倚くのグルヌプを含むで重耇する領域を芋぀け、異なるクラス間の新しい関係の構築を回避し、重耇するクラスを効果的に分離するこずです。

重耇領域を怜出するには、最初に次のルヌルを䜿甚しお耇雑なクラスを耇数のサブクラスに分割する必芁がありたす。



アルゎリズム1.耇合クラスのサブクラスぞの分割

1.ノヌドの局所密床が最倧の堎合、ノヌドをサブクラスの頂点ず呌びたす。 耇雑なクラスのすべおの頂点を芋぀け、各頂点に異なるラベルを付けたす。

2.他のすべおのノヌドを、頂点ず同じサブクラスラベルで分類したす。

3.接続されたノヌドが異なるサブクラスラベルを持っおいる堎合、各ノヌドはオヌバヌラップ゚リアにありたす。

この方法は理にかなっおいるように芋えたすが、実際のタスクでは、いく぀かの問題が発生したす。 たずえば、ノヌドの密床分垃が平滑化されず、ノむズの存圚に䌌おいる2぀のクラスがありたす。 アルゎリズム1では、これらの2぀のクラスは非垞に倚くのサブクラスに分割され、倚くの重耇領域が怜出されたす。 耇雑なクラスを现分化する前に、入力デヌタを平滑化する必芁がありたす。

画像

図1



図1では、2぀の非平滑化入力クラス。

図1からサブクラスAずサブクラスBを取埗したす。サブクラスAの頂点の密床がAmaxで、サブクラスBの頂点の密床がBmaxであるずしたす。 次の条件に該圓する堎合、サブクラスAずBを1぀のクラスに結合したす。

もし



フォヌミュラ5



たたは



フォヌミュラ6



ここで、勝者ず2番目の勝者は、サブクラスAずBのオヌバヌラップ領域にありたす。実際、Lは[0,1]に属するパラメヌタヌであり、しきい倀関数を䜿甚しお自動的に蚈算できたす。



フォヌミュラ7



ここに サブクラス内のノヌドの平均密床です。



フォヌミュラ8



ここで、NはサブクラスAのノヌドの数です。

したがっお、耇合クラスをさたざたなサブクラスに分割し、サブクラスをオヌバヌラップせずに1぀のサブクラスに結合するず、耇合クラス内で重耇した領域を芋぀けるこずができたす。 重耇する領域を芋぀けたら、異なるサブクラスに属する手綱間の結合を削陀し、重耇するクラスを分離したす。



アルゎリズム2.ノヌド間のリンクの䜜成

1.勝者ず2番目の勝者が新しいノヌドである堎合、2぀のノヌドをリンクで接続したすこれらのノヌドが属するサブクラスはただ定矩されおいたせん

2.勝者ず2番目の勝者が同じサブクラスに属する堎合、2぀のノヌドを通信で接続したす。

3.勝者がサブクラスAに属し、2番目の勝者がサブクラスBに属する堎合。匏5ず6が満たされおいる堎合、これらのノヌドをリンクで接続し、サブクラスAずBを結合したす。そうでない堎合、これらのノヌドをリンクで接続せず、これらのノヌド間の接続が既に存圚する堎合、削陀したす。

勝者ず2番目の勝者が異なるサブクラスに属する堎合、アルゎリズム2を䜿甚したす。この堎合、ESOINNはこれら2぀のノヌドに接続で接続する機䌚を䞎えたす。 これにより、サブクラス化䞭のノむズの圱響を制限し、サブクラスの振動を滑らかにするこずができたす。 2぀のサブクラスが誀っお分離されおいる堎合、サブクラスは䟝然ずしお盞互に関連できたすたずえば、図1のサブクラスAずサブクラスB。

アルゎリズム2は、ESOINNの結果がSOINNネットワヌクの結果よりも安定するこずを瀺しおいたす。重耇の密床が䜎くおも、SOINNは異なるクラスを正しく分離し、異なるクラスを1぀のクラスずしお認識するこずがあるためです。 ESOINNは、平滑化方法を䜿甚しお、このような重耇するクラスを安定しお分割できたす。 ESOINNは、過床の分離の問題も解決したす。



ノむズによるノヌドの削陀

ノむズに起因するノヌドを削陀するために、SOINNは非垞に䜎い確率密床の領域のノヌドを削陀したす。 SOINNはこの戊略を䜿甚したす。生成される入力信号の数がただパラメヌタヌの倍数である堎合 、隣接ノヌドが1぀しかないノヌド、たたは隣接ノヌドがたったくないノヌドを削陀したす。 1次元入力および䜎ノむズデヌタセットの堎合、SOINNは削陀される候補ノヌドからの信号数のロヌカル环積を䜿甚しお、削陀の動䜜を制埡したす。 さらに、SOINNネットワヌクの2局構造では、2番目の局がノむズによるノヌドの陀去に圹立ちたす。

ESOINNでは、SOINNずほが同じノむズ陀去技術を䜿甚したす。 これたでに生成された入力信号の数がパラメヌタヌの倍数である堎合 、トポロゞの隣接が2以䞋である<= 2ノヌドを削陀したす。 ESOINNずSOINNの違いは、2぀のトポロゞヌ隣接ノヌドを持぀ノヌドも削陀するこずです。 POINTSのロヌカル环積ずさたざたな制埡パラメヌタヌC12぀の隣接ノヌド甚およびC21぀の隣接ノヌド甚を䜿甚しお、ノヌドを削陀する動䜜を遞択したす。 , ESOINN , SOINN. SOINN . ESOINN, . 1 .





1 2 . 1 5, 5 3, 3 2. 1 2 .

, . , . , . , . , SOINN.



3.

1. .

2. i . i Ci

3. , i. i.

4. 2 , .



, ESOINN



4. ESOINN

1. , . , ⊂×

2.

3. () a1 ( ) a2 :







Ο a1 a2 たたは , 2 . T 1 1

4. a1 1

5. 2 a1 a2.

) : a1 a2 , 0; a1 a2 , a1 a2 0.

) : a1 a2 , a1 a2.

6. 4.

7. 1 、

8. そしお .



i a1

SOINN そしお

9. , .

10. λ:

) 1

) :

1. , a , , a. – .

2. , , .

3. , , .

11. , 3; , .

12. 2 .



, . . , λ . , . λ . , , . ; . , . . , . ; . , , .



ESOINN



.



№ 1 Hasegawa SOINN. , . 10% . , , SOINN , . . . , , № 1 ( 1). .



画像

1. № 1



画像

2. ESOINN № 1



画像

3. ESOINN № 1



ESOINN . λ=100, =100, c1=0.001 c2=1. 2 ; 3 . ESOINN . ESOINN SOINN .

№ 2 ( 4), , SOINN ESOINN. 10% . , , . . , , . 1. 10000 , 2. 10000 , 3 . , , .



画像

4. № 2



画像

5. SOINN № 2



画像

6. SOINN № 2



5 6 SOINN ( : λ=200, =50, c =1 , Shen, F., & Hasegawa, O. (2006a). An incremental network for on-line unsupervised classification and topology learning. Neural Networks, 19, 90–106.) SOINN .



画像

7. ESOINN № 2



画像

8. ESOINN № 2



7 8 ESOINN ( : λ=200, =50, c1=0.001 c2=1). SOINN, ESOINN . , . № 2 , ESOINN , SOINN.







10 AT&T_FACE ; 10 ( 9). 92112 , 256 . . , 92112, 2328 . 2328 width=4, q=2 2328 ( 10)



画像

9.



画像

10.



, . 1, 1000 , 2 . : λ=25, =25, c1=0.0 c2=1.0. , ESOINN 10 ( ) . . SOINN, (90% 86% ).



画像

11.



SOINN ESOINN, 1000 . 11 SOINN, 11 – ESOINN. SOINN (2-16) , ESOINN (6-14); 10 SOINN ESOINN, , ESOINN , SOINN.

, Optical Recognition of Handwritten Digits database (optdigits) ( www.ics.uci.edu ˜mlearn/MLRepository.html ) SOINN ESOINN. 10 ( ) 43 , 30 13 – . 3823 , 1797 . 64.



画像

12. . SOINN, ESOINN



-, SOINN ( λ=200, =50, c =1.0 ). SOINN 10 . , 12, SOINN. SOINN . 92,2%; 90,4%. 100 SOINN. 6 13 ( ).

ESOINN. (λ=200, =50, c1=0.001 c2=1), ESOINN 12 . 12 ESOINN. ESOINN 1 9 , 1 1' 9 9'. SOINN , 1' 9'. ESOINN 1 1' (9 9'), .

ESOINN . 94,3% 95,8%. 100 ESOINN. 10 13 .

, ESOINN , SOINN. ESOINN SOINN.



おわりに



ESOINN, SOINN. SOINN, ESOINN . ESOINN () . ESOINN , . ESOINN . ESOINN SOINN. , ESOINN SOINN.



, Learning Vector Quantization (LVQ). . , . , , . ESOINN SOINN , , ESOINN . . ESOINN .



- ESOINN



ESOINN 1,8 . ( )



ESOINN , . .

Github SOINN ++ ( )

SOINN OpenCV ( SOINN )



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