采用遗传-反向传播人工神经网络法构建新疆地区癫痫患儿拉考沙胺血药浓度预测模型

目的:利用遗传-反向传播(GA-BP)人工神经网络法构建新疆地区癫痫患儿拉考沙胺(LCM)血药浓度的预测模型。方法:采用超高效液相色谱法测定400例癫痫患儿的LCM稳态血药浓度,收集患儿临床资料,提取相关数据,采用GA-BP人工神经网络法构建LCM血药浓度的预测模型。结果:模型验证结果显示,80例预测浓度的平均预测误差(MPE)绝对值均<10%,预测误差(PE)绝对值<20%的比例是100%,PE绝对值<10%的比例是92.50%,平均预测绝对误差(MAE)为2.28%,提示GA-BP模型预测的准确度和精密度均较好,预测浓度和实测浓度的相关系数为0.998,预测结果较理想。结论:应用GA-BP人工神经网络法预测LCM血药浓度是可行的,可应用于LCM个体化给药研究,促进临床合理用药。

基于遗传算法-反向传播神经网络及响应面法优化香薷漱口水配方工艺

目的:研制一种具有抑菌作用的新型复方中药漱口水。方法:以药食同源中药香薷为主要原料,以乙醇、甘油、柠檬酸-木糖醇的用量为考察因素,感官评分(色泽、香味、滋味)作为评价指标,在单因素试验和响应面试验的基础上,采用反向传播神经网络建立预测模型,结合遗传算法优选漱口水的配方工艺;采用梯度稀释法测定漱口水的最小抑菌浓度。结果:该中药漱口水的最佳配方为:乙醇3.8%,甘油10.4%,柠檬酸-木糖醇0.31%;抑菌试验表明漱口水对大肠杆菌抑制作用较强,对金黄色葡萄球菌具有一定的抑制作用,其MIC分别为0.0741 g/mL和0.1481 g/mL。结论:该中药漱口水制备方法简单,具有一定的抑菌作用,可为药食同源中药的开发利用提供参考。

基于帝国竞争反向传播神经网络的断块油田开发顺序优化

明确断块油田群中断块的开发顺序是进行开发方案设计的前提条件。断块油田数量较少时,可以进行技术经济的组合对比,但是断块数量较多时会形成海量的组合,耗费时间也长。断块油田开发顺序评价的现有方法有权重评价法、层次分析法、综合模糊评判法等,这些方法在选择评价指标和指标权重上带有较强的主观性,无法做到完全客观的评价。因此本文提出一种基于帝国竞争算法改进的反向传播神经网络模型,首先采用Spearman相关系数法确定影响断块油田开发的主控因素,其次使用分段三次Hermite插值方法实现断块油田群开发数据库的扩充,最后在扩充后的大量数据库训练样本的基础上,基于帝国竞争算法改进的反向传播神经网络模型可以确定影响开发效果参数的权重并预测断块油田群中各断块油田的净现值,根据净现值大小可以确定每个断块的开发顺序。该方法以实际断块油田群的地质油藏数据库作为评价依据,断块油田的开发顺序更加的科学合理,项目整体的净现值也明显高于依靠传统方法确定的开发顺序组合,避免了人为主观性,也节省了数值模拟和经济评价的工作量,克服了现有方法的局限性,对于提高断块油田群开发综合效益具有重要意义。

反向传播-人工神经网络在辐照黑椒牛肉品质预测中的应用

为探究不同辐照处理对贮藏过程中黑椒牛肉品质变化的影响,建立基于理化指标的多种品质预测模型。3~4 kGy的辐照剂量能够有效延缓黑椒牛肉在贮藏过程中的汁液流失、脂质氧化和蛋白质降解,保持其硬度和微观结构,在一定程度上增加呈鲜味(Asp)和甜味(Gly、Ala、Ser)游离氨基酸的含量。以辐照黑椒牛肉的汁液流失率、硫代巴比妥酸反应产物值、总挥发性盐基氮值、原肌球蛋白条带强度比率、肌球蛋白重链条带强度比率和总游离氨基酸含量为输入变量,优化了反向传播-人工神经网络(backpropagation-artificial neural network,BP-ANN)模型。训练函数为ReLU函数,隐藏层神经元个数为14个,迭代次数100次。结果表明,6-14-6 BP-ANN模型可以较好地预测辐照黑椒牛肉的品质变化,该模型在预测辐照肉制品的多种品质方面具有很大潜力。

基于反向传播神经网络PID的高功率微波炉温度控制

针对现有10 kW高功率工业微波炉,采用继电器作为控制执行器,在使用传统控制方法加热时,温度存在较大超调和明显振荡,系统温度稳定性较低,为解决上述问题将反向传播神经网络PID(BPNNPID)控制引入到该装置微波加热温度控制中,并以自来水为加热对象进行仿真对比与实验验证。首先,利用现有输入输出实验数据,建立工业微波炉温度控制模型;其次,运用MATLAB/SIMULINK搭建高功率工业微波炉温度控制系统并进行仿真对比实验;最后,实验验证BPNNPID控制方法在加热5 kg自来水时工业微波炉的温度控制性能,实验结果表明,较常规PID、模糊PID控制,该方法在微波加热过程中对媒质温度控制超调更小且未发生明显温度振荡,有效改善了高功率工业微波炉工作时的系统温度稳定性,有助于提高产品质量和安全性能。

基于脉冲序列标识的深度脉冲神经网络时空反向传播算法

尖峰放电的脉冲神经网络(SNN)具有接近大脑皮层的信号处理模式,被认为是实现大脑启发计算的重要途径。但是,目前对于深度脉冲神经网络的学习仍缺乏有效的监督学习算法。受尖峰放电速率标识的时空反向传播算法的启发,该文提出一种面向深度脉冲神经网络训练的基于时间脉冲序列标识的监督学习算法,通过定义突触后电位和膜电位反传迭代因子分别分析脉冲神经元的空间和时间依赖关系,使用替代梯度的方法解决反传过程中不连续可微的问题。不同于现有基于尖峰放电速率标识的学习算法,该算法能够充分反映脉冲神经网络输出的时间脉冲序列的动态特性。因此,所提算法非常适合应用于需要较长时间序列标识的计算任务,例如行为的时间脉冲序列控制。该文在静态图像数据集CIFAR10和神经形态数据集NMNIST上验证了所提算法的有效性,在所有这些数据集上都显示出良好的性能,这有助于进一步研究基于时间脉冲序列应用的大脑启发计算。

基于仿生技术和反向传播神经网络的黄芪产地判别模型构建研究

目的 基于仿生技术和反向传播神经网络(BPNN)构建黄芪的产地鉴别模型。方法 采用色度计、电子鼻和电子舌共测得21项指标,通过RFI进行特征筛选后得到14项指标,并将黄芪产地鉴定问题建模为多分类问题。通过对随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和BPNN这三种机器学习模型的比较,我们建立了一个基于BPNN的黄芪产地分类决策系统。结果 BPNN仅用了11个特征变量就能够较好地预测黄芪产地。多分类模型构建后,引入SHAP值对构建的产地鉴别模型进行解释。结论 SHAP特征重要性的排序揭示了变量在实际构建出的模型的重要程度。可解释预测模型在增加产地预测模型的透明度的同时,又能保持原模型的判别正确率。该研究为产地鉴别模型的构建提供了一定的启示,也为客观产地鉴别提供了参考。

基于反向传播神经网络的卤水蒸发速率预测模型

卤水的蒸发速率是盐田生产管理中的一个重要技术参数,通过搭建室外卤水蒸发实验装置,分析了辐照强度、风速、环境温度、相对湿度、卤水温度、卤水浓度与卤水蒸发速率的关系。利用反向传播(BP)神经网络,训练构建了卤水蒸发速率预测模型,并与传统的应用回归方法构建的模型进行比较。结果表明,BP神经网络模型和非线性回归模型的决定系数R2分别为0.902和0.884,预测平均相对误差分别为15.723%和18.943%,BP神经网络模型的拟合效果和预测能力均优于非线性回归模型。说明应用BP神经网络构建卤水蒸发速率预测模型是可行的,能够实现蒸发速率的快速估测。

近红外光谱技术结合改良偏最小二乘法和反向传播神经网络预测葵花籽皮营养成分含量

本研究旨在利用近红外光谱(NIRS)技术结合不同化学计量学方法建立葵花籽皮营养成分含量的预测模型。采集101份葵花籽皮样品,测定水分、粗蛋白质(CP)、有机物(OM)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)、粗灰分(Ash)、钾(K)、钙(Ca)、磷(P)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)和铜(Cu)含量。通过主成分分析(PCA)剔除异常值后,利用KS算法将剩余样品分为定标集和验证集,利用NIRS技术结合改良偏最小二乘法(MPLS)和反向传播神经网络(BPNN)分别建立葵花籽皮营养成分含量预测模型。结果表明:1)葵花籽皮中水分、NDF、ADF、Ash、Mg、Fe和Mn含量的预测决定系数(RSQ)为0.88~0.99,验证相对分析误差(RPD)为2.82~8.36,利用MPLS和BPNN模型定标结果较好,且预测准确性较好,能够用于实际测量。2)葵花籽皮中K和Zn含量的MPLS模型的PRD分别为2.75和2.44,而BPNN模型的PRD分别为1.76和1.69,K和Zn含量可利用MPLS模型进行实际预测。3)葵花籽皮中CP、Ca和P含量的BPNN模型的RSQ分别为0.9、0.89和0.83,而MPLS模型的RSQ分别为0.75、0.62和0.71,CP、Ca和P含量可通过BPNN模型进行实际预测。4)葵花籽皮中ADL和Cu含量的MPLS和BPNN模型的RSQ为0.30~0.68,RPD为1.03~1.79,预测结果不可用于实际预测。综上所述,利用NIRS技术结合MPLS和BPNN建立的预测模型能够准确预测葵花籽皮中水分、CP、NDF、ADF、Ash、K、Ca、P、Mg、Fe、Mn和Zn含量。

基于遗传算法-反向传播神经网络优化高压-超声-酶解法提取羊皮胶原蛋白工艺

采用高压-超声-酶解法提取羊皮胶原蛋白,对比遗传算法-反向传播(genetic algorithm-back propagation,GA-BP)神经网络模型和响应面模型的优化效果,确定最佳工艺参数。结果表明:GA-BP神经网络在模型拟合和预测方面表现优于响应面模型;最佳提取参数为高压时间23 min、超声时间22 min、酶添加量3.2%、酶解时间222 min,羊皮胶原蛋白提取率达到(80.5±1.6)%,较传统的木瓜蛋白酶法提高40%;紫外-可见吸收光谱和傅里叶变换红外光谱结果显示,此条件下提取的羊皮胶原蛋白结构完整,高压-超声-酶解法对胶原蛋白的破坏较小。

基于K-近邻算法改进粒子群-反向传播算法的织物质量预测技术

为解决现有下机织物质量差异性较大且传统验布环节时间较长等问题,提出基于K-近邻(KNN)算法改进粒子群-反向传播(PSO-BP)算法的织物质量等级预测方法。首先分析织物质量预测模型,整理织物疵点类型与织物质量等级分类,并根据织物疵点特征将疵点划分为6类;其次选取14种影响织物质量的因子作为模型输入量;然后详细介绍依据KNN与PSO原理进行织物质量预测流程;最后以浙江兰溪某纺织厂近3个月16186条织物生产数据为例,建立织物质量预测模型。结果显示:该技术对织物质量预测的准确率达到98.054%,且训练时长仅需4.8 s,在保证织物质量预测准确性的同时,极大缩短了检测时间,提高了织造车间生产效率。

基于反向传播-自适应提升算法的谐波阻抗估计

目前,关于量化谐波阻抗的研究大多数是基于系统侧谐波阻抗不发生改变而设定,当系统谐波阻抗变动时,如何估计谐波阻抗的研究相对较少。为此,本文提出一种基于系统谐波阻抗变动背景下的系统谐波阻抗估计新方法。首先,加窗处理谐波电压、电流测量数据,使用二元线性回归法估算系统谐波阻抗,并用小波包变换对测量数据进行分段,以找出系统谐波阻抗变动的时间;其次,采用反向传播-自适应提升算法精确量化每个采样数据段的系统谐波阻抗;最后,通过仿真与实例分析验证本文方法相较于其他方法具有更好的鲁棒性和精确性。

基于反向传播神经网络和高光谱成像的芒果可溶性固形物含量检测

目的比较反向传播神经网络(backpropagation algorithm neural network,BPNN)模型与偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型在预测芒果可溶性固形物含量(soluble solids content,SSC)方面的性能。方法使用高光谱成像仪和全自动折光仪采集芒果的近红外高光谱及SSC数据,建立两种预测模型,采用多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)进行光谱预处理,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)、区间变量迭代空间收缩算法(interval variable iterative space shrinkage algorithms,IVISSA)和变量组合群体分析算法(variable combination population analysis,VCPA)提取特征波长变量,通过比较不同特征波长提取方法进一步优化对比预测模型。结果与PLSR模型相比,BPNN模型在预测SSC方面更为有效。而在IVISSA特征波长变量提取后优化的BPNN模型预测能力最佳,预测集判定系数R_(p)^(2)、均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)、残差预测偏差(residual prediction deviation,RPD)分别为0.8641、0.3924和2.7127。结论该模型可快速、准确地检测芒果的SSC,并证明可见光-近红外高光谱成像与反向传播神经网络模型相结合有望预测芒果的SSC,为开发在线芒果SSC无损检测系统奠定基础。

基于反向传播算法的网络安全态势感知仿真

随着互联网技术的广泛应用,网络信息传输的数量日益提升,网络安全态势感知的需求也逐渐增加。针对当前网络安全态势感知算法检测准确率率低,误差较大等问题,提出了基于反向传播算法的网络安全态势感知模型。首先采用大数据分析方法对入侵信息的特征按节点分解并进行分段分析;其次通过切换检测信道和空间节点的分布式融合方法对关键节点进行分析,提取入侵数据的特征;然后通过反向传播算法对基本的感知原理进行优化,以减小模型检测过程中的误差;最后基于信息融合的结果进行优化,通过模糊识别的方法对入侵行为进行检测,达到安全态势感知的效果。实验结果表明,相比其它算法,所提模型将平均绝对误差缩小近5%,预测精确度提升至少7%,有最佳的实验效果,推动了网络安全态势感知技术的发展和应用。

大容积电烤箱内传热过程的反向传播神经网络控制算法

大容积电烤箱内存在严重加热不均匀问题,限制其在商业和家用领域的广泛应用,传统比例-积分-微分(PID)控制算法存在弛豫时间长、温控精度差等问题,导致被加热目标无法维持在最佳烹饪热环境。通过自编程构建了一种反向传播神经网络(BPNN)控制策略,以改善大容积电烤箱的加热速率、温控精度及热均匀性为目标,通过局部速度、温度分布与美拉德反应可视化实验测试,探究了风扇转速、对流与辐射加热功率和排气流量等因素的影响。实验结果表明:在提升算法鲁棒性后,BPNN算法对烤箱内温度预测误差显著降低;相比PID控制方法,采用BPNN算法的被加热目标过热度最多降至6℃,温控精度显著提高;被加热目标表面温度的相对极差从54%降至36%,速度相对极差从71.4%下降至39%,均匀性显著增强;电烤箱的加热弛豫时间从230 s降至100 s。BPNN算法能够实现大容积电烤箱更精确、更快速、更均匀的温度控制。

多特征反向传播-人工神经网络微钻阻力年轮识别方法

峰谷年轮识别算法仅使用峰谷差值这一个特征进行年轮识别,因此该算法的误判率和漏判率较高。为了进一步提高微钻阻力年轮识别精度,提出了一种基于多个波峰特征的反向传播-人工神经网络(BP-ANN)年轮识别方法。首先使用峰谷年轮算法识别有效波峰,然后使用波峰阻力值、波峰与前波谷和后波谷的阻力差值、波峰与前波谷和后波谷的距离、前波谷与后波谷的距离等6个参数描述波峰特征;然后根据阻力图与圆盘图像确定有效波峰的类型,如果该波峰是一个年轮信号,则标记为“1”,否则标记为“0”;最后使用BP-ANN算法构建有效波峰分类模型。结果显示,BP-ANN模型的准确率比峰谷年轮识别算法提高了1.26个百分点,误判率和漏判率比峰谷年轮识别算法分别减少了1.06和1.38个百分点。结果表明:基于多个波峰特征的BP-ANN模型的年轮识别方法可行;与传统的峰谷年轮识别算法相比,该方法可有效提高年轮识别精度,有效降低年轮误判率和漏判率.

基于改进反向传播算法的声音识别及健康检测技术

随着计算机技术的发展,声音识别与健康检测成为现代医学诊断的重要手段之一;通过对新生婴儿声音的分析,可以早期发现和诊断多种健康问题;研究提出一种基于改进反向传播神经网络的声音识别模型,通过声音实现对新生儿的健康状况分析;该模型通过小波变换对声音数据进行预处理,随后结合粒子群优化算法和反向传播神经网络设计检测模型;通过引入粒子群优化算法对反向传播算法进行改进,提高了模型的局部搜索能力和收敛速度;实验结果表明,在数据集为1000时,小波去噪模型的信噪比为0.97,结构信息损失率为0.18,交并比为0.96;针对不同类型的声音,改进反向传播神经网络模型识别的准确率分别为0.87、0.83、0.97、0.88,均方根误差值为0.09、0.07、0.05、0.07;结果表明,所提出的声音识别与健康检测模型能够有效提高声音数据的识别精度和检测效率,有助于新生儿健康状态的评估。

紫外可见吸收光谱结合主成分-反向传播人工神经网络鉴别真假蜂蜜

研究紫外-可见吸收光谱技术结合化学计量学方法鉴别真假蜂蜜。根据蜂蜜中果糖和葡萄糖的典型质量比1.2:1.0,配制与真蜂蜜相近的掺假溶液,并以5%～20%的比例掺入真蜂蜜中。获取纯正蜂蜜和掺假蜂蜜的紫外-可见吸收光谱,选择最佳敏感波段250～400 nm的吸光度值进行主成分分析(PCA),优选主成分作为反向传播人工神经网络(BPANN)的输入向量。输出结果显示,校准集和预测集的准确鉴别率均为100%;对应的均方根误差分别为8.523×10-3和8.961×10-3。研究结果表明,基于PCA-BPANN的紫外-可见吸收光谱技术能够方便、快速、准确地鉴别真假蜂蜜,为食品质量的快速检测提供可靠参考。

基于反向传播算法的耗材采购信息自动管理系统设计

为促进对应行业的运作与发展,设计一种基于反向传播算法的耗材采购信息自动管理系统。基于设计反向传播算法,确定训练次数,提升耗材采购信息的分类精准度。系统软件由耗材采购信息处理模块、耗材采购信息分类模块与数据库设计模块组成。实验结果表明,相较于对比系统,系统信息分类精准度自动化管理水平更高。

基于反向传播神经网络的电化学强化厌氧膜生物反应器膜污染预测模型

厌氧膜生物反应器(AnMBR)在高效处理污水的同时能够捕获污水中的能量,产生清洁能源甲烷,对实现“碳中和”目标具有重要意义。膜污染问题是制约AnMBR在市政污水中大规模工程应用的首要挑战。基于电化学调控的AnMBR是实现膜污染控制耦合高效产能的一种潜在途径。本文构建了电化学强化AnMBR反应体系,收集反应器连续运行试验数据,基于反向传播神经网络(BPNN)理论,建立单层多节点隐含层的BPNN模型。采用两种不同方式分割数据集,经过多次训练实现模型性能的优化,可将已有水质时间序列数据作为输入,对未来的膜污染时间序列进行预测。结果表明,跨膜压差(TMP)与pH值、氧化还原电位(ORP)未呈现出显性关联,但其本身表现出典型的时间序列数据特性。所构建的BPNN膜污染预测模型误差能够达到1e-10以下,预测精确度接近100%,可为电化学强化AnMBR系统的运行管理提供有力的支持。