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。

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。

变量重要性-反向传播人工神经网络辅助激光诱导击穿光谱测定铁矿石中硅、铝、钙和镁含量

快速准确测定铁矿石中的硅、铝、钙、镁含量对铁矿石质量评价具有重要作用。受制于多变量分析方法过拟合现象以及不同种类样品基体效应,使用激光诱导击穿光谱(LIBS)准确测定铁矿石中硅、铝、钙、镁含量仍然是当前存在的挑战。采用变量重要性-反向传播人工神经网络(VI-BP-ANN)辅助LIBS定量分析铁矿石中硅(以SiO_(2)计)、铝(以Al_(2)O_(3)计)、钙(以CaO计)和镁(以MgO计)的含量。在这项研究中,收集了12种244批铁矿石代表性样品的LIBS光谱,优化了光谱预处理方法,使用随机森林(RF)对LIBS光谱特征的重要性进行了测量,使用袋外(OOB)误差优化RF模型参数,变量重要性阈值用于优化BP-ANN校准模型的输入变量。变量重要性阈值和神经元数量通过五折交叉验证(5-CV)的测定系数(R^(2))和均方根误差(RMSE)进行优化。结果显示测试样本SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、CaO和MgO含量预测均方根误差(RMSEP)分别为0.3772 wt%、0.1339 wt%、0.0592 wt%和0.1411 wt%,R^(2)分别为0.9701、0.9554、0.9871、0.9975。相比于使用相同的预处理方法作为PLS、SVM、RF和BP-ANN四种模型的输入,VI-BP-ANN在校准集和预测集都显示出出色的预测能力。结果表明LIBS与VI-BP-ANN的结合有潜力在实际应用中实现铁矿石硅、铝、钙、镁含量的快速准确预测。

基于人工神经网络的沿海地区底泥盐度计算模型

底泥盐度与海洋科学、河口研究、环境管理等密切相关,现有的底泥盐度计算公式存在精度不足、适用性有限等问题。为此,开展了271组室内试验和10组户外试验,整合了其他学者的研究数据,以底泥电导率、泥沙浓度、温度和细颗粒表面系数为模型输入变量,分别建立了用于计算沿海地区底泥盐度的反向传播人工神经网络(BP-ANN)模型、粒子群优化的反向传播人工神经网络(PSO-BP-ANN)模型、结合遗传算法的反向传播人工神经网络(GA-BP-ANN)模型。与现有的底泥盐度计算公式相比,新建模型的精度更高,可为沿海地区底泥盐度的确定提供更多可供选择的预测方法。

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。

遗传算法误差反向传播人工神经网络预测阿立哌唑血药浓度

目的构建基于遗传算法误差反向传播(GA-BP)人工神经网络的阿立哌唑(APZ)及其代谢产物脱氢阿立哌唑(DAPZ)血药浓度预测模型,为需要调整APZ使用剂量或不能进行APZ血药浓度监测的患者提供浓度预测模型。方法回顾性收集在2021年7月—2022年8月新疆维吾尔自治区人民医院就诊且规律服用APZ的174例患者的血药浓度资料,提取相关变量,采用Matlab R2018a编程软件,结合深度学习网络构建GA-BP人工神经网络预测模型,预测APZ+DAPZ血药浓度。结果GA-BP人工神经网络预测模型验证结果显示,35例验证组样本的预测结果与实测结果相比,平均预测误差为-0.0926,平均绝对误差为0.6895,35个预测误差均小于15%,小于15%的概率为100%,血药浓度的预测值与实测值之间的相关系数为0.997,预测结果较理想。结论GA-BP人工神经网络预测模型预测APZ+DAPZ血药浓度,可用于APZ的个体化给药。

反向传播人工神经网络结合正交试验优化荷叶降脂方的提取工艺

目的:使用反向传播(BP)人工神经网络结合正交试验优化荷叶降脂方中药物的提取工艺,为药物的规范化生产和产业化形成提供可靠的研究基础。方法:采用水回流提取法提取,以荷叶碱的含量为评价指标,以正交试验设计筛选提取工艺,并将正交试验层次分析法得到的实验数据作为反向神经网络的输入层,评价指标的综合得分作为网络的输出层,对主要影响因素进行仿真优化,得到最优提取工艺。结果:优化得到的提取工艺条件为12倍量水、提取3次、0.5 h/次。结论:BP人工神经网络结合正交试验方法可用于荷叶降脂方提取工艺的优化,科学合理,稳定可行,符合中药制剂研发的需求。

人工神经网络在电力营销系统中的应用与实现

在电力行业信息化发展背景下,收集与存储大量电力数据,可为电力企业营销决策制定提供依据。该文提出采用人工神经网络构建电力营销系统BP神经网络模型,通过智能决策树分类算法预处理模型数据,得到最优化的模型数据,并改进神经网络隐含层节点数目算法,结合应用分时段预测方法及共轭梯度算法分别进行网络训练及网络结构优化,为网络收敛速度加快提供保障,得出相对准确的电力营销年度电量预测结论,说明电力营销系统中人工神经网络具有较高的应用价值。

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。

基于层次分析法-熵权法结合遗传算法-反向传播神经网络优化金蒲橘泡腾片提取工艺

目的:采用正交试验及层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)-熵权法结合遗传算法(genetic algorithm,GA)-反向传播(back propagation,BP)神经网络优选金蒲橘泡腾片提取工艺。方法:以绿原酸、木犀草苷、菊苣酸提取量和出膏率为指标,采用AHP-熵权法确定各指标的复合权重系数,根据L9(34)正交实验对加水倍数、提取时间、提取次数进行考察,并结合GA-BP模型进一步优选金蒲橘泡腾片提取工艺。采用高效液相法测定绿原酸、木犀草苷、菊苣酸含量,以Agilent ZORBAX SB-Aq(5μm,4.6 mm×250 mm)为色谱柱,以乙腈-4 mL/L磷酸水溶液为流动相梯度洗脱,柱温25℃,流速为1.0 mL/min,检测波长为350 nm,进样量为10μL。结果:绿原酸、木犀草苷和菊苣酸分别在24.6~787.2 mg/L、0.9~14.4 mg/L和5.4~172.8mg/L范围内线性关系良好,平均加样回收率分别为101.58%、99.60%、105.31%,RSD分别为1.87%、1.99%、1.15%。正交试验筛选出最优提取工艺为加12倍水,提取2次,每次0.5 h,综合评分为95.59分;GA-BP模型优选的最优提取工艺为加12倍水,提取2次,每次1 h,综合评分为96.86分。工艺验证表明,正交试验所得最优工艺RSD为3.15%,GA-BP模型所得最优工艺的RSD为2.75%,与预测值相对误差仅有0.14%。结论:GA-BP模型结合AHP-熵权法优选的金蒲橘泡腾片提取工艺稳定,有较好的预测性,可为其制剂工艺研究提供新的思路。

反向传播人工神经网络分光光度法同时测定环境水样中的苯酚、间苯二酚和间氨基酚

本文应用人工神经网络原理 ,采用误差反向传播算法 ,对环境水样中的苯酚、间苯二酚和间氨基酚可以用分光光度法不经分离进行了同时测定。三种酚类的平均回收率分别为 98 0 % ,99 6 %和 99 7%。实验证明 ,反向传播 人工神经网络方法应用在本体系中进行结果校正 ,结果令人满意。

HPLC指纹图谱结合反向传播人工神经网络和判别分析鉴定不同的麻黄药材

采用HPLC-UV测定36个麻黄药材的指纹图谱,应用化学计量学进行图谱预处理和数据预处理,建立并验证不同种类、不同产地和不同采摘时间的麻黄药材的反向传播人工神经网络(back-propagation artificial neural network,BP-ANN)和判别分析(discriminant analysis,DA)判别模型.研究结果显示,所建BP-ANN模型的预测准确率为83.3%～94.4%、DA模型的性能指标为82.8%～88.5%,可见所建方法能有效判别不同种类、不同产地和不同采摘时间的麻黄药材.该方法基于麻黄药材物质基础的整体性质,判断客观,为其他药材的分析提供了参考.

复合对向－反向传播人工神经网络模型及其应用

组合Ｋｏｈｏｎｅｎ竞争学习和反向传播学习的优点，本文首次提出了复合对向－反向传播人工神经网络模型，该模型较好地体现了生物神经网络系统信息处理时的自适应、自组织、分布式存贮及并行处理等特点。它保留了反向传播网络的优点，同时较后者更易收敛，计算时间缩短，网络参数设置也更为自由。通过在临床精液检查结果分析中的成功应用，证明了该系统的有效性和可靠性。

人工神经网络对NaNbO_(3)基陶瓷介电性能的预测研究

NaNbO_(3)基陶瓷在电介质储能领域具有极大的应用潜力。研究在对NaNbO_(3)基复合陶瓷材料开展实验研究的基础上,基于人工神经网络方法构建BP神经网络与优化的GA-BP神经网络模型,以磷酸盐玻璃相的添加量、烧结温度、烧结时间作为输入,介电性能(介电常数与介电损耗)作为输出,对NaNbO3基复合陶瓷材料的介电性能开展预测研究。结果表明,通过GA-BP网络预测的介电常数相对误差最大仅为1.03%,介电损耗预测结果最大值仅为-3.18%,完全符合应用需求。

基于列文伯格-马夸尔特-反向传播人工神经网络的X射线荧光光谱定量分析方法

目的建立一种基于列文伯格-马夸尔特-反向传播人工神经网络(Levenberg-Marquardt back-propagation artificial neural networks,LM-BP-ANN)的X射线荧光光谱(XRF)的定量检测分析方法。方法采集84个土壤样品光谱数据,预处理后应用主成分分析(PCA)提取特征参数,随机选取训练集、校正集、预测集样品个数分别为42、21、21。以均方差(MSE)、校正决定系数(R^2)、校正标准差(SEC)、验证决定系数(r^2)、预测标准差(SEP)和相对预测误差(RPD)为评价指标,同时分析比较LM-BP-ANN、BP-ANN、PLS三种算法的建模结果,并利用模型预测土壤重金属含量。结果实验确定隐含层神经元数目、学习率和迭代次数值依次为:6、0.1和8,3种建模方法中LM-BP-ANN效果最优,模型的相关系数高于0.98,表明模型有效。结论模型分析快速,可用于实际土壤样品中重金属含量的检测,对于改进X射线荧光光谱仪的检测准确度有着重要的意义。

正交试验联合反向传播人工神经网络优选熄风止动颗粒提取工艺

目的:优选熄风止动颗粒的提取工艺。方法:采用正交试验联合反向传播人工神经网络(BP-ANN)的方法,以天麻素含量与干膏率的综合评分为指标,对熄风止动颗粒提取工艺的加水量、提取次数及提取时间进行优化,最终确定最佳提取工艺。结果:筛选得到最佳提取工艺为处方量药材加水浸泡1 h后,回流提取2次,第1次提取加水14.4倍量(按干药材质量计),第2次提取加水11倍量,每次提取75 min。结论:正交试验联合BP-ANN优选出的提取工艺提取效率高、能耗低、稳定可靠,可为熄风止动颗粒的工业化生产提供实验依据。

基于人工神经网络构建的赤潮短期预报模型及应用

利用大数据赤潮预报方法,基于福建沿岸24个生态浮标和5个大浮标历史数据及实时监测数据,采用人工神经网络实现福建沿岸赤潮的业务化预报。赤潮短期预报模型由误差反向传播网络(BP)和径向基神经网络(RBF)构成,结合福建沿岸所有赤潮事件的高频采样数据样本,每天可算出480个预报结果,最后对预报结果进行发生概率等级判断,最终实现福建沿岸10个赤潮监测区赤潮发生概率等级的业务化预报。赤潮短期预报模型成功预报出2019年5月下旬福建北部发生的多起赤潮事件,2019年和2020年24 h时效的赤潮预报结果正确率达到95%和99%,赤潮识别率达到60%和55%。

人工神经网络及模拟退火算法应用于原子吸收光谱法同时测定钙、磷

试验发现:原子吸收光谱法(AAS)在442.7 nm波长处测定钙时受到大于0.10 mg·L^(-1)磷共存的干扰,使钙的测定结果偏低,而且此负偏差降低的幅度随磷浓度的增加而增大。试验还发现:当共存磷的量在0.1～6.0mg·L^(-1)之间时,钙测量值的负偏差幅度与磷浓度之间存在明显的相关性。应用反向传播人工神经网络(BP-ANN)及模拟退火两种计算法对上述非线性干扰效应进行了研究,并提出了在单一波长检测的条件下,钙、磷两元素的原子吸收光谱法同时测定,此法应用于循环水中钙、磷的同时测定。两元素的检测范围依次为0.08～10.0 mg·L^(-1)及0.10～6.0mg·L^(-1),测得其回收率分别为100.5%和98.0%。