Skip to main content
SUPERVISOR
Maryam Zekri,Farid Sheikholeslam
مریم ذکری (استاد راهنما) فرید شیخ الاسلام (استاد راهنما)
 
STUDENT
Pegah Golestaneh
پگاه گلستانه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Fuzzy Wavelet Extreme Learning Machine Model
In recent years soft computing paradigms (neuro fuzzy, feedforward neural network(FFNN), fuzzy models, wavelet networks(WN), etc.) have been used in a large variety of science such as physics, mathematics, engineering and etc. by combination of fuzzy logic, neural network and wavelet theory, fuzzy wavelet neural network(FWNN) is constructed. These networks are one of the important and popular paradigms of soft computing, have been used in many researches. In FWNN, input-output mapping is provided by dilations and translations of a mother wavelet. The consequent part of each fuzzy rules is a linear combination of finite wavelet functions. In this research, ability of FWNN to improve the performance accuracy and increasing the speed of convergence, have made the motivation of designing the proposed FW model. Generally, learning method is one of the most important factor in determining the ability of neural networks. Many different learning algorithms have been proposed for training FW. Back propagation (BP) is the most frequently used learning algorithms. Although high performance accuracy of BP learning algorithm, it has some bottlenecks included slow convergence, presence of local minima, over-trained, updating parameters iteratively. Many different researches have been conducted to improve learning methods, but all these methods are iterative-based and need to update parameters. Extreme learning machine (ELM) is a learning method for single hidden layer feed forward neural network (SLFN). Unlike to traditional justify; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; unicode-bidi: embed; DIRECTION: ltr; mso-layout-grid-align: none" Keywords :Fuzzy logic, Fuzzy wavelet neural network, Extreme Learning Machine algorithm, Single hidden Layer Feedforward Neural network
امروزه تکنیک های محاسبات نرم (مانند مدل های فازی، شبکه های نرو فازی، شبکه های عصبی پیش رو، شبکه های موجک و غیره) در بسیاری از علوم مانند ریاضی، فیزیک، مهندسی و غیره کاربرد دارند. از ترکیب شبکه های پیش رو با مدل های فازی و شبکه موجک، شبکه های موجک فازی حاصل می شوند. این شبکه ها از پرکاربردترین و مهم ترین ابزارهای محاسبات نرم به شمار می روند که در سال های اخیر مورد توجه محققین بسیاری قرار گرفته اند. در شبکه های موجک فازی، نگاشت های ورودی-خروجی به وسیله نسخه های انتقال و بسط یافته یک موجک مادر ارائه می شوند. در شبکه های موجک فازی، قسمت موخر هر قانون فازی، از ترکیب خطی تعداد متناهی توابع موجک تشکیل شده است. توانایی شبکه های موجک فازی در بهبود صحت تقریب زنی و درجه درستی و هم چنین کاهش پیچیدگی محاسباتی و افزایش سرعت هم گرایی، انگیزه ارائه مدل موجک فازی پیشنهادی در این تحقیق شد. یکی از تاثیرگذارترین فاکتورها در تعیین توانایی شبکه های عصبی، شیوه آموزش و یادگیری است. تاکنون الگوریتم های مختلفی جهت آموزش شبکه های عصبی ارائه شده اند. یکی از پرکاربردترین و محبوب ترین الگوریتم های آموزش، الگوریتم پس انتشار خطا است. این الگوریتم علی رغم درجه درستی بالا، مشکلاتی دارد، از جمله آن ها می توان به پایین بودن سرعت همگرایی، گرفتار شدن در بهینه محلی، به روز رسانی مکرر پارامترهای شبکه اشاره کرد. تاکنون روش های متعددی جهت بهبود الگوریتم های آموزش ارائه شده است، اما کلیه این الگوریتم ها مبتنی بر روش های تکرار پذیر و به روز رسانی مکرر پارامترها هستند. الگوریتم ماشین یادگیری حداکثر (Extreme Learning Machine) یک الگوریتم برای آموزش شبکه های پیش رو تک لایه (Single hidden Layer Feedforward Network) است. این الگوریتم، برخلاف سایر الگوریتم های آموزش پیشین، تک مرحله ای است. از همین رو در این تحقیق برای غلبه بر مشکلات فوق مدل موجک فازی – ماشین یادگیری حداکثر(Fuzzy wavelet-ELM) پیشنهاد می شود. مدل موجک فازی ارائه شده در این تحقیق، مبتنی بر سیستم استنتاج فازی تاکاگی-سوگنو، خاصیت آنالیز چند گانه تئوری موجک و الگوریتم ELM است. هدف از این تحقیق، ارائه مدلی است که نه تنها از لحاظ درجه درستی رضایت بخش باشد، بلکه در قالب یک ساختار ساده موجب کاهش زمان اجرا و رفع دشواری های مقدار دهی اولیه به پارامترها و بروز رسانی مکرر پارامترها شود. در این تحقیق، ابتدا معادل بودن یک SLFN با یک ساختار موجک فازی اثبات می شود،سپس جهت آموزش این ساختار، از الگوریتم ELM استفاده می شود. مدل ارائه شده (fuzzy wavelet-ELM) علاوه بر بهره مندی از ویژگی های شبکه های موجک فازی، به دلیل استفاده از الگوریتم ELM، دارای درجه درستی و سرعت همگرایی بالایی است. در مدل ارائه شده (FW-ELM)با هدف برقراری تعادل بین پارامترهای یادگیری خطی و درجه درستی، در ترکیب خطی به ازای هر دو ورودی یک ضریب در نظر گرفته می شود که این امر موجب کاهش تعداد پارامترهای یادگیری خطی وکاهش پیچیدگی محاسباتی می شود. پارامترهای غیر خطی شبکه که شامل پارامترهای توابع موجک و توابع عضویت فازی می شوند، به صورت تصادفی مقدار دهی اولیه می شوند و پارامترهای خطی شبکه که در واقع همان ضرایب ترکیب خطی هستند، از طریق روش ساده حداقل مربعات به صورت تحلیلی در طی یک مرحله محاسبه می شوند. این الگوریتم با چندین الگوریتم های مشهور فازی و موجک فازی برای کاربردهای تقریب و کلاس بندی داده های معیار، شناسایی سیستم های غیرخطی، پیش بینی سری های زمانی و هم چنین تقریب توابع، مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که درجه درستی این الگوریتم به خوبی الگوریتم OS-Fuzzy-ELM و بهتر از سایر الگوریتم ها است. در حالی که در مقایسه با الگوریتم OS- Fuzzy -ELM، تعداد پارامترهای یادگیری خطی تقریبا نصف شده است و هم چنین حساسیت به تصادفی بودن مقادیر در آن به شدت کاهش یافته است. واژگان کلیدی: منطق فازی، شبکه های موجک فازی، الگوریتم ELM، شبکه های تک لایه پیش رو

ارتقاء امنیت وب با وف بومی