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人工神经网络,是一种旨在模仿人脑结构及其功能的信息处理系统,就是使用人工神经网络方法实现模式识别.可处理一些环境信息十分复杂,背景知识不清楚,推理规则不明确的问题,神经网络方法允许样品有较大的缺损和畸变.神经网络的类型很多,建立神经网络模型时,根据研究对象的特点,可以考虑不同的神经网络模型.前馈型BP网络,即误差逆传播神经网络是最常用,最流行的神经网络.BP网络的输入和输出关系可以看成是一种映射关系,即每一组输入对应一组输出.BP算法是最著名的多层前向网络训练算法,尽管存在收敛速度慢,局部极值等缺点,但可通过各种改进措施来提高它的收敛速度,克服局部极值现象,而且具有简单,易行,计算量小,并行性强等特点,目前仍是多层前向网络的首选算法.多层前向BP网络的优点:网络实质上实现了一个从输入到输出的映射功能,而数学理论已证明它具有实现任何复杂非线性映射的功能。
这使得它特别适合于求解内部机制复杂的问题;网络能通过学习带正确答案的实例集自动提取“合理的”求解规则,即具有自学习能力;网络具有一定的推广、概括能力。
多层前向BP网络的问题:从数学角度看,BP算法为一种局部搜索的优化方法,但它要解决的问题为求解复杂非线性函数的全局极值,因此,算法很有可能陷入局部极值,使训练失败;网络的逼近、推广能力同学习样本的典型性密切相关,而从问题中选取典型样本实例组成训练集是一个很困难的问题。
难以解决应用问题的实例规模和网络规模间的矛盾。这涉及到网络容量的可能性与可行性的关系问题,即学习复杂性问题;网络结构的选择尚无一种统一而完整的理论指导,一般只能由经验选定。
为此,有人称神经网络的结构选择为一种艺术。而网络的结构直接影响网络的逼近能力及推广性质。
因此,应用中如何选择合适的网络结构是一个重要的问题;新加入的样本要影响已学习成功的网络,而且刻画每个输入样本的特征的数目也必须相同;网络的预测能力(也称泛化能力、推广能力)与训练能力(也称逼近能力、学习能力)的矛盾。
一般情况下,训练能力差时,预测能力也差,并且一定程度上,随训练能力地提高,预测能力也提高。但这种趋势有一个极限,当达到此极限时,随训练能力的提高,预测能力反而下降,即出现所谓“过拟合”现象。
此时,网络学习了过多的样本细节,而不能反映样本内含的规律由于BP算法本质上为梯度下降法,而它所要优化的目标函数又非常复杂,因此,必然会出现“锯齿形现象”,这使得BP算法低效;存在麻痹现象,由于优化的目标函数很复杂,它必然会在神经元输出接近0或1的情况下,出现一些平坦区,在这些区域内,权值误差改变很小,使训练过程几乎停顿;为了使网络执行BP算法,不能用传统的一维搜索法求每次迭代的步长,而必须把步长的更新规则预先赋予网络,这种方法将引起算法低效。
最小二乘法:通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配A8U神经网络。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据,并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。
其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达。优点:实现简单,计算简单。缺点:不能拟合非线性数据.回归分析法:指的是确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。
在大数据分析中,回归分析是一种预测性的建模技术,它研究的是因变量(目标)和自变量(预测器)之间的关系。这种技术通常用于预测分析,时间序列模型以及发现变量之间的因果关系。
优点:在分析多因素模型时,更加简单和方便,不仅可以预测并求出函数,还可以自己对结果进行残差的检验,检验模型的精度。
缺点:回归方程式只是一种推测,这影响了因子的多样性和某些因子的不可测性,使得回归分析在某些情况下受到限制。灰色预测法:色预测法是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。
它通过鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度,即进行关联分析,并对原始数据进行生成处理来寻找系统变动的规律,生成有较强规律性的数据序列,然后建立相应的微分方程模型,从而预测事物未来发展趋势的状况。
它用等时间距离观测到的反应预测对象特征的一系列数量值构造灰色预测模型,预测未来某一时刻的特征量,或者达到某一特征量的时间。优点:对于不确定因素的复杂系统预测效果较好,且所需样本数据较小。
缺点:基于指数率的预测没有考虑系统的随机性,中长期预测精度较差。
决策树:在已知各种情况发生概率的基础上,通过构成决策树来求取净现值的期望值大于等于零的概率,评价项目风险,判断其可行性的决策分析方法,是直观运用概率分析的一种图解法。
由于这种决策分支画成图形很像一棵树的枝干,故称决策树。在机器学习中,决策树是一个预测模型,他代表的是对象属性与对象值之间的一种映射关系。
优点:能够处理不相关的特征;在相对短的时间内能够对大型数据源做出可行且效果良好的分析;计算简单,易于理解,可解释性强;比较适合处理有缺失属性的样本。
缺点:忽略了数据之间的相关性;容易发生过拟合(随机森林可以很大程度上减少过拟合);在决策树当中,对于各类别样本数量不一致的数据,信息增益的结果偏向于那些具有更多数值的特征。
神经网络:优点:分类的准确度高;并行分布处理能力强,分布存储及学习能力强,对噪声神经有较强的鲁棒性和容错能力,能充分逼近复杂的非线性关系;具备联想记忆的功能。
缺点:神经网络需要大量的参数,如网络拓扑结构、权值和阈值的初始值;不能观察之间的学习过程,输出结果难以解释,会影响到结果的可信度和可接受程度;学习时间过长,甚至可能达不到学习的目的。
人工神经元是人工神经网络的基本处理单元,而人工智能的一个重要组成部分又是人工神经网络。人工神经网络是模拟生物神经元系统的数学模型,接受信息主要是通过神经元来进行的。
首先,人工神经元利用连接强度将产生的信号扩大;然后,接收到所有与之相连的神经元输出的加权累积;最后,将神经元与加权总和一一比较,当比阈值大时,则激活人工神经元,信号被输送至与它连接的上一层的神经元,反之则不行。
人工神经网络的一个重要模型就是反向传播模型(Back-PropagationModel)(简称BP模型)。
对于一个拥有n个输入节点、m个输出节点的反向传播网络,可将输入到输出的关系看作n维空间到m维空间的映射。由于网络中含有大量非线性节点,所以可具有高度非线性。
(一)神经网络评价法的步骤利用神经网络对复垦潜力进行评价的目的就是对某个指标的输入产生一个预期的评价结果,在此过程中需要对网络的连接弧权值进行不断的调整。(1)初始化所有连接弧的权值。
为了保证网络不会出现饱和及反常的情况,一般将其设置为较小的随机数。(2)在网络中输入一组训练数据,并对网络的输出值进行计算。
(3)对期望值与输出值之间的偏差进行计算,再从输出层逆向计算到第一隐含层,调整各条弧的权值,使其往减少该偏差的方向发展。
(4)重复以上几个步骤,对训练集中的各组训练数据反复计算,直至二者的偏差达到能够被认可的程度为止。(二)人工神经网络模型的建立(1)确定输入层个数。
根据评价对象的实际情况,输入层的个数就是所选择的评价指标数。(2)确定隐含层数。
通常最为理想的神经网络只具有一个隐含层,输入的信号能够被隐含节点分离,然后组合成新的向量,其运算快速,可让复杂的事物简单化,减少不必要的麻烦。(3)确定隐含层节点数。
按照经验公式:灾害损毁土地复垦式中:j——隐含层的个数;n——输入层的个数;m——输出层的个数。人工神经网络模型结构如图5-2。
图5-2人工神经网络结构图(据周丽晖,2004)(三)人工神经网络的计算输入被评价对象的指标信息(X1,X2,X3,…,Xn),计算实际输出值Yj。
灾害损毁土地复垦比较已知输出与计算输出,修改K层节点的权值和阈值。灾害损毁土地复垦式中:wij——K-1层结点j的连接权值和阈值;η——系数(0<η<1);Xi——结点i的输出。
输出结果:Cj=yj(1-yj)(dj-yj)(5-21)式中:yj——结点j的实际输出值;dj——结点j的期望输出值。
因为无法对隐含结点的输出进行比较,可推算出:灾害损毁土地复垦式中:Xj——结点j的实际输出值。
它是一个轮番代替的过程,每次的迭代都将W值调整,这样经过反复更替,直到计算输出值与期望输出值的偏差在允许值范围内才能停止。
利用人工神经网络法对复垦潜力进行评价,实际上就是将土地复垦影响评价因子与复垦潜力之间的映射关系建立起来。
只要选择的网络结构合适,利用人工神经网络函数的逼近性,就能无限接近上述映射关系,所以采用人工神经网络法进行灾毁土地复垦潜力评价是适宜的。
(四)人工神经网络方法的优缺点人工神经网络方法与其他方法相比具有如下优点:(1)它是利用最优训练原则进行重复计算,不停地调试神经网络结构,直至得到一个相对稳定的结果。
所以,采取此方法进行复垦潜力评价可以消除很多人为主观因素,保证了复垦潜力评价结果的真实性和客观性。(2)得到的评价结果误差相对较小,通过反复迭代减少系统误差,可满足任何精度要求。
(3)动态性好,通过增加参比样本的数量和随着时间不断推移,能够实现动态追踪比较和更深层次的学习。
(4)它以非线性函数为基础,与复杂的非线性动态经济系统更贴近,能够更加真实、更为准确地反映出灾毁土地复垦潜力,比传统评价方法更适用。
但是人工神经网络也存在一定的不足:(1)人工神经网络算法是采取最优化算法,通过迭代计算对连接各神经元之间的权值不断地调整,直到达到全局最优化。
但误差曲面相当复杂,在计算过程中一不小心就会使神经网络陷入局部最小点。
(2)误差通过输出层逆向传播,隐含层越多,逆向传播偏差在接近输入层时就越不准确,评价效率在一定程度上也受到影响,收敛速度不及时的情况就容易出现,从而造成个别区域的复垦潜力评价结果出现偏离。
度学习的概念源于人工神经网络的研究。含多隐层的多层感知器就是一种深度学习结构,通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示属性类别或特征,以发现数据的分布式特征表示。
深度学习的概念由Hinton等人于2006年提出,基于深信度网(DBN)提出非监督贪心逐层训练算法,为解决深层结构相关的优化难题带来希望,随后提出多层自动编码器深层结构。
深度学习是机器学习研究中的一个新的领域,其动机在于建立、模拟人脑进行分析学习的神经网络,它模仿人脑的机制来解释数据,例如图像,声音和文本。
系统地论述了神经网络的基本原理、方法、技术和应用,主要内容包括:神经信息处理的基本原理、感知器、反向传播网络、自组织网络、递归网络、径向基函数网络、核函数方法、神经网络集成、模糊神经网络、概率神经网络、脉冲耦合神经网络、神经场理论、神经元集群以及神经计算机。
每章末附有习题,书末附有详细的参考文献。神经网络是通过对人脑或生物神经网络的抽象和建模,研究非程序的、适应性的、大脑风格的信息处理的本质和能力。
它以脑科学和认知神经科学的研究成果为基础,拓展智能信息处理的方法,为解决复杂问题和智能控制提供有效的途径,是智能科学和计算智能的重要部分。
神经网络的是我的毕业论文的一部分4.人工神经网络人的思维有逻辑性和直观性两种不同的基本方式。
逻辑性的思维是指根据逻辑规则进行推理的过程;它先将信息化成概念,并用符号表示,然后,根据符号运算按串行模式进行逻辑推理。这一过程可以写成串行的指令,让计算机执行。
然而,直观性的思维是将分布式存储的信息综合起来,结果是忽然间产生想法或解决问题的办法。
这种思维方式的根本之点在于以下两点:1.信息是通过神经元上的兴奋模式分布在网络上;2.信息处理是通过神经元之间同时相互作用的动态过程来完成的。人工神经网络就是模拟人思维的第二种方式。
这是一个非线性动力学系统,其特色在于信息的分布式存储和并行协同处理。虽然单个神经元的结构极其简单,功能有限,但大量神经元构成的网络系统所能实现的行为却是极其丰富多彩的。
4.1人工神经网络学习的原理人工神经网络首先要以一定的学习准则进行学习,然后才能工作。
现以人工神经网络对手写“A”、“B”两个字母的识别为例进行说明,规定当“A”输入网络时,应该输出“1”,而当输入为“B”时,输出为“0”。
所以网络学习的准则应该是:如果网络做出错误的判决,则通过网络的学习,应使得网络减少下次犯同样错误的可能性。
首先,给网络的各连接权值赋予(0,1)区间内的随机值,将“A”所对应的图像模式输入给网络,网络将输入模式加权求和、与门限比较、再进行非线性运算,得到网络的输出。
在此情况下,网络输出为“1”和“0”的概率各为50%,也就是说是完全随机的。这时如果输出为“1”(结果正确),则使连接权值增大,以便使网络再次遇到“A”模式输入时,仍然能做出正确的判断。
如果输出为“0”(即结果错误),则把网络连接权值朝着减小综合输入加权值的方向调整,其目的在于使网络下次再遇到“A”模式输入时,减小犯同样错误的可能性。
如此操作调整,当给网络轮番输入若干个手写字母“A”、“B”后,经过网络按以上学习方法进行若干次学习后,网络判断的正确率将大大提高。
这说明网络对这两个模式的学习已经获得了成功,它已将这两个模式分布地记忆在网络的各个连接权值上。当网络再次遇到其中任何一个模式时,能够做出迅速、准确的判断和识别。
一般说来,网络中所含的神经元个数越多,则它能记忆、识别的模式也就越多。
4.2人工神经网络的优缺点人工神经网络由于模拟了大脑神经元的组织方式而具有了人脑功能的一些基本特征,为人工智能的研究开辟了新的途径,神经网络具有的优点在于:(1)并行分布性处理因为人工神经网络中的神经元排列并不是杂乱无章的,往往是分层或以一种有规律的序列排列,信号可以同时到达一批神经元的输入端,这种结构非常适合并行计算。
同时如果将每一个神经元看作是一个小的处理单元,则整个系统可以是一个分布式计算系统,这样就避免了以往的“匹配冲突”,“组合爆炸”和“无穷递归”等题,推理速度快。
(2)可学习性一个相对很小的人工神经网络可存储大量的专家知识,并且能根据学习算法,或者利用样本指导系统来模拟现实环境(称为有教师学习),或者对输入进行自适应学习(称为无教师学习),不断地自动学习,完善知识的存储。
(3)鲁棒性和容错性由于采用大量的神经元及其相互连接,具有联想记忆与联想映射能力,可以增强专家系统的容错能力,人工神经网络中少量的神经元发生失效或错误,不会对系统整体功能带来严重的影响。
而且克服了传统专家系统中存在的“知识窄台阶”问题。(4)泛化能力人工神经网络是一类大规模的非线形系统,这就提供了系统自组织和协同的潜力。它能充分逼近复杂的非线形关系。
当输入发生较小变化,其输出能够与原输入产生的输出保持相当小的差距。
(5)具有统一的内部知识表示形式,任何知识规则都可以通过对范例的学习存储于同一个神经网络的各连接权值中,便于知识库的组织管理,通用性强。
虽然人工神经网络有很多优点,但基于其固有的内在机理,人工神经网络也不可避免的存在自己的弱点:(1)最严重的问题是没能力来解释自己的推理过程和推理依据。
(2)神经网络不能向用户提出必要的询问,而且当数据不充分的时候,神经网络就无法进行工作。(3)神经网络把一切问题的特征都变为数字,把一切推理都变为数值计算,其结果势必是丢失信息。
(4)神经网络的理论和学习算法还有待于进一步完善和提高。4.3神经网络的发展趋势及在柴油机故障诊断中的可行性神经网络为现代复杂大系统的状态监测和故障诊断提供了全新的理论方法和技术实现手段。
神经网络专家系统是一类新的知识表达体系,与传统专家系统的高层逻辑模型不同,它是一种低层数值模型,信息处理是通过大量的简单处理元件(结点)之间的相互作用而进行的。
由于它的分布式信息保持方式,为专家系统知识的获取与表达以及推理提供了全新的方式。
它将逻辑推理与数值运算相结合,利用神经网络的学习功能、联想记忆功能、分布式并行信息处理功能,解决诊断系统中的不确定性知识表示、获取和并行推理等问题。
通过对经验样本的学习,将专家知识以权值和阈值的形式存储在网络中,并且利用网络的信息保持性来完成不精确诊断推理,较好地模拟了专家凭经验、直觉而不是复杂的计算的推理过程。
但是,该技术是一个多学科知识交叉应用的领域,是一个不十分成熟的学科。一方面,装备的故障相当复杂;另一方面,人工神经网络本身尚有诸多不足之处:(1)受限于脑科学的已有研究成果。
由于生理实验的困难性,目前对于人脑思维与记忆机制的认识还很肤浅。(2)尚未建立起完整成熟的理论体系。
目前已提出了众多的人工神经网络模型,归纳起来,这些模型一般都是一个由结点及其互连构成的有向拓扑网,结点间互连强度所构成的矩阵,可通过某种学习策略建立起来。但仅这一共性,不足以构成一个完整的体系。
这些学习策略大多是各行其是而无法统一于一个完整的框架之中。(3)带有浓厚的策略色彩。这是在没有统一的基础理论支持下,为解决某些应用,而诱发出的自然结果。(4)与传统计算技术的接口不成熟。
人工神经网络技术决不能全面替代传统计算技术,而只能在某些方面与之互补,从而需要进一步解决与传统计算技术的接口问题,才能获得自身的发展。
虽然人工神经网络目前存在诸多不足,但是神经网络和传统专家系统相结合的智能故障诊断技术仍将是以后研究与应用的热点。它最大限度地发挥两者的优势。
神经网络擅长数值计算,适合进行浅层次的经验推理;专家系统的特点是符号推理,适合进行深层次的逻辑推理。
智能系统以并行工作方式运行,既扩大了状态监测和故障诊断的范围,又可满足状态监测和故障诊断的实时性要求。既强调符号推理,又注重数值计算,因此能适应当前故障诊断系统的基本特征和发展趋势。
随着人工神经网络的不断发展与完善,它将在智能故障诊断中得到广泛的应用。根据神经网络上述的各类优缺点,目前有将神经网络与传统的专家系统结合起来的研究倾向,建造所谓的神经网络专家系统。
理论分析与使用实践表明,神经网络专家系统较好地结合了两者的优点而得到更广泛的研究和应用。离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。
但它的工作原理与活塞式压缩机有根本的区别,它不是利用汽缸容积减小的方式来提高汽体的压力,而是依靠动能的变化来提高汽体压力。
离心式压缩机具有带叶片的工作轮,当工作轮转动时,叶片就带动汽体运动或者使汽体得到动能,然后使部分动能转化为压力能从而提高汽体的压力。
这种压缩机由于它工作时不断地将制冷剂蒸汽吸入,又不断地沿半径方向被甩出去,所以称这种型式的压缩机为离心式压缩机。其中根据压缩机中安装的工作轮数量的多少,分为单级式和多级式。
如果只有一个工作轮,就称为单级离心式压缩机,如果是由几个工作轮串联而组成,就称为多级离心式压缩机。在空调中,由于压力增高较少,所以一般都是采用单级,其它方面所用的离心式制冷压缩机大都是多级的。
单级离心式制冷压缩机的构造主要由工作轮、扩压器和蜗壳等所组成。
压缩机工作时制冷剂蒸汽由吸汽口轴向进入吸汽室,并在吸汽室的导流作用引导由蒸发器(或中间冷却器)来的制冷剂蒸汽均匀地进入高速旋转的工作轮3(工作轮也称叶轮,它是离心式制冷压缩机的重要部件,因为只有通过工作轮才能将能量传给汽体)。
汽体在叶片作用下,一边跟着工作轮作高速旋转,一边由于受离心力的作用,在叶片槽道中作扩压流动,从而使汽体的压力和速度都得到提高。
由工作轮出来的汽体再进入截面积逐渐扩大的扩压器4(因为汽体从工作轮流出时具有较高的流速,扩压器便把动能部分地转化为压力能,从而提高汽体的压力)。汽体流过扩压器时速度减小,而压力则进一步提高。
经扩压器后汽体汇集到蜗壳中,再经排气口引导至中间冷却器或冷凝器中。
二、离心式制冷压缩机的特点与特性离心式制冷压缩机与活塞式制冷压缩机相比较,具有下列优点:(1)单机制冷量大,在制冷量相同时它的体积小,占地面积少,重量较活塞式轻5~8倍。
(2)由于它没有汽阀活塞环等易损部件,又没有曲柄连杆机构,因而工作可靠、运转平稳、噪音小、操作简单、维护费用低。(3)工作轮和机壳之间没有摩擦,无需润滑。
故制冷剂蒸汽与润滑油不接触,从而提高了蒸发器和冷凝器的传热性能。(4)能经济方便的调节制冷量且调节的范围较大。(5)对制冷剂的适应性差,一台结构一定的离心式制冷压缩机只能适应一种制冷剂。
(6)由于适宜采用分子量比较大的制冷剂,故只适用于大制冷量,一般都在25~30万大卡/时以上。如制冷量太少,则要求流量小,流道窄,从而使流动阻力大,效率低。
但近年来经过不断改进,用于空调的离心式制冷压缩机,单机制冷量可以小到10万大卡/时左右。制冷与冷凝温度、蒸发温度的关系。
由物理学可知,回转体的动量矩的变化等于外力矩,则T=m(C2UR2-C1UR1)两边都乘以角速度ω,得Tω=m(C2UωR2-C1UωR1)也就是说主轴上的外加功率N为:N=m(U2C2U-U1C1U)上式两边同除以m则得叶轮给予单位质量制冷剂蒸汽的功即叶轮的理论能量头。
U2C2ω2C2UR1R2ω1C1U1C2rβ离心式制冷压缩机的特性是指理论能量头与流量之间变化关系,也可以表示成制冷W=U2C2U-U1C1U≈U2C2U(因为进口C1U≈0)又C2U=U2-C2rctgβC2r=Vυ1/(A2υ2)故有W=U22(1-Vυ1ctgβ)A2υ2U2式中:V—叶轮吸入蒸汽的容积流量(m3/s)υ1υ2——分别为叶轮入口和出口处的蒸汽比容(m3/kg)A2、U2—叶轮外缘出口面积(m2)与圆周速度(m/s)β—叶片安装角由上式可见,理论能量头W与压缩机结构、转速、冷凝温度、蒸发温度及叶轮吸入蒸汽容积流量有关。
对于结构一定、转速一定的压缩机来说,U2、A2、β皆为常量,则理论能量头W仅与流量V、蒸发温度、冷凝温度有关。
按照离心式制冷压缩机的特性,宜采用分子量比较大的制冷剂,目前离心式制冷机所用的制冷剂有F—11、F—12、F—22、F—113和F—114等。
我国目前在空调用离心式压缩机中应用得最广泛的是F—11和F—12,且通常是在蒸发温度不太低和大制冷量的情况下,选用离心式制冷压缩机。
此外,在石油化学工业中离心式的制冷压缩机则采用丙烯、乙烯作为制冷剂,只有制冷量特别大的离心式压缩机才用氨作为制冷剂。
三、离心式制冷压缩机的调节离心式制冷压缩机和其它制冷设备共同构成一个能量供给与消耗的统一系统。
制冷机组在运行时,只有当通过压缩机的制冷剂的流量与通过设备的流量相等时,以及压缩机所产生的能量头与制冷设备的阻力相适应时,制冷系统的工况才能保持稳定。
但是制冷机的负荷总是随外界条件与用户对冷量的使用情况而变化的,因此为了适应用户对冷负荷变化的需要和安全经济运行,就需要根据外界的变化对制冷机组进行调节,离心式制冷机组制冷量的调节有:1°改变压缩机的转速;2°采用可转动的进口导叶;3°改变冷凝器的进水量;4°进汽节流等几种方式,其中最常用的是转动进口导叶调节和进汽节流两种调节方法。
所谓转动进口导叶调节,就是转动压缩机进口处的导流叶片以使进入到叶轮去的汽体产生旋绕,从而使工作轮加给汽体的动能发生变化来调节制冷量。
所谓进汽节流调节,就是在压缩机前的进汽管道上安装一个调节阀,如要改变压缩机的工况时,就调节阀门的大小,通过节流使压缩机进口的压力降低,从而实现调节制冷量。
离心式压缩机制冷量的调节最经济有效的方法就是改变进口导叶角度,以改变蒸汽进入叶轮的速度方向(C1U)和流量V。但流量V必须控制在稳定工作范围内,以免效率下降。
深度学习的主要优点如下:1:学习能力强深度学习具备很强的学习能力。2:覆盖范围广,适应性好深度学习的神经网络层数很多,宽度很广,理论上可以映射到任意函数,所以能解决很复杂的问题。
3:数据驱动,上限高深度学习高度依赖数据,数据量越大,它的表现就越好。在图像识别、面部识别、NLP等领域表现尤为突出。
4:出色的可移植性由于深度学习的优异表现,很多框架都可以使用,而且这些框架可以兼容很多平台。深度学习的缺点:只能提供有限数据量的应用场景下,深度学习算法不能够对数据的规律进行无偏差的估计。
为了达到很好的精度,需要大数据支撑。由于深度学习中图模型的复杂化导致算法的时间复杂度急剧提升,为了保证算法的实时性,需要更高的并行编程技巧和更多更好的硬件支持。
因此,只有一些经济实力比较强大的科研机构或企业,才能够用深度学习来做一些前沿而实用的应用。
传统的计算机在进行繁琐、复杂的数值运算时,例如,计算圆周率π,就显得十分有能耐,比人高强;然而,面对人类认为比较容易的有关识别、判断方面的问题时,就显得笨手笨脚,力不从心。
为了解决这个问题,科学家们一心想发明神经计算机,或叫神经元网络计算机。神经网络计算机的工作原理类似人脑。人脑由100亿~150亿个神经元组成,而每个神经元又和数千到数万个神经元相连接。
神经网络计算机正是利用与人脑非常相似的神经网络进行信息处理的。神经网络计算机有着许多特点:第一,有着极强的自学能力。人们利用神经网络计算机的自学特点,可以方便地“教”会它认读自然语言文字。
第二,神经元网络计算机的“智能”好像是自发产生的,不是严格设计出来的,这是各个神经元所做的简单事情集合起来的结果。这一点同人的大脑的工作原理极相似。
第三,神经元网络计算机的资料不是贮存在存储器中,而是贮存在神经元之间的网络中。这就是说,即使个别神经网络断裂、破坏,也并不影响整体的运算能力,即它具有重建资料的能力。
现在,人工神经网络技术的研究,已在许多部门获得了实际应用。例如,信息识别、系统控制、检测与监测智能化等。可以预计,在21世纪,人工神经网络的研究将会有新的突破。
虽然用无生命的元器件实现人脑的所有功能是不可能的,但在某些特定的智能方面,接近或达到人脑水平的神经网络计算机将会十分普遍,届时,神经网络计算机将渗透到人类生活的各个领域。
神经计算机是按照一种仿效人脑的神经网络模型工作的。由于这种模型能通过电路予以实现,因此人们不仅可以通过这一模型了解人的神经细胞是怎样工作的,而且还能把它制成集成电路的芯片,使计算机仿效神经系统工作。
于是,便出现了利用神经网络工作原理的神经计算机。神经计算机不仅能够进行并行处理,而且还具有以下两种能力:第一,具有联想能力,例如见到红的、圆的、有芬香味的东西,便会联想起这是苹果。
第二,具有自我组织能力,神经计算机通过多次处理同类问题,能够把各神经元连接成最适于处理该问题的网络,通过做同类工作而有所改进便是具有学习功能。
最能发挥神经计算机长处的工作有图像识别、声音识别、运动控制等。由于神经计算机采用并行处理方式,很适合用光计算机来实现。今后,光计算机得到实用时,光神经计算机将会有更诱人的前景。