Графический интерфейс гибридных систем

Графический интерфейс гибридных (нечетких) нейронных систем вызывается функцией Anfisedit (из командной строки Matlab). Исполнение функции приводит к окну редактора гибридных систем (ANFIS Editor), с помощью которого осуществляется создание или загрузка структуры гибридной системы, просмотр структуры, настройка ее параметров, проверка качества функционирования такой системы.

Создание структуры, настройка параметров и проверка осуществляются по выборкам (наборам данных)-обучающей (Training data), проверочной (Checking data) и тестирующей

(Testing data), которые предварительно должны быть представлены в виде текстовых файлов (с расширением *dat и разделителями-табуляциями), первые столбцы которых соответствуют входным переменным, а последний (правый) – единственной выходной переменной; количество строк в таких файлах должны соответствовать количеству образцов, на которых проводится обучение.

Пример представления выборки данных в файле *dat:

 

-1 1 7

-0.6 0.36 8

1.0 0.0 4

0.4 0.16 6

 

Первые три два столбца представляют значение входных переменных, последний – критерий, используемый в решаемой задаче.

Так, например, при выборе оптимального режима работы технического устройства первые два столбца будут содержать значения параметров, влияющих на критерий оптимальности режима работы, например, производительность, третий значение производительности.

Строгих рекомендаций по объемам указанных выборок не существует; принято исходить из принципа «чем больше, тем лучше». Обучающая и проверочная выборки непосредственно задействуются в процессе настройки параметров гибридной сети (проверочная- для выяснения ситуации, не происходит ли так называемого переобучения сети, при котором ошибка для обучающей последовательности стремиться к нулю, а для проверочной – возрастает.

Наличие проверочной выборки не является строго необходимым, оно лишь крайне желательно. Тестовая (или тестирующая) выборка применяется для проверки качества функционирования настроенной (обученной) сети.

Интерфейс пользователя ANFIS Editor содержит набор опций.

В нижней левой части окна «Load data» (загрузка данных):

 

1) тип (Type) загружаемых данных (для обучения-Training; для тестирования- Testing, для проверки –Checking, демонстрационные –Demo);

2) место, откуда должны загружаться данные: с диска или из рабочей области Matlab(workspace).

 

К данным опциям относятся две кнопки, нажатие на которые приводят к требуемым действиям-Load Data (загрузить данные) и Clear (Стереть данные).

Следующая группа опций (в середине нижней части окна ANFIS редактора объединена под именем «Generate FIS» (Создание нечеткой системы вывода). Данная группа включает в себя следующие опции:

 

1) загрузку структуры системы с диска (Load from disk);

2) загрузку структуры системы из рабочей области Matlab(Load from worksp.);

3) разбиение областей определения входных переменных (аргументов) на подобласти - независимо для каждого аргумента (Grid partition);

4) разбиение всей области определения аргументов(входных переменных) на подобласти – в комплексе для всех аргументов (Sub.clustering).

 

Кроме того, имеется также кнопка Generate FIS, нажатие на которую приводит к процессу создания гибридной системы с точностью до ряда параметров.

Следующая группа опций – Train FIS (Обучение нечеткой системы вывода) – позволяет определить метод «обучения» (Optim. Metod) системы (то есть метод настройки ее параметров) – гибридный (hybrid) или обратного распространения ошибки (backpropa), установить уровень текущей суммарной (по всем образцам) ошибки обучения (Error Tolerance), при достижении которого процесс обучения заканчивается, и количество циклов обучения (Epochs), то есть количество «прогонов» всех образцов обучающей выборки; процесс обучения, таким образом, заканчивается либо по достижении отмеченного уровня ошибки обучения, либо после проведения заданного количества циклов.

Кнопка Train Now (Начать обучение) запускает процесс обучения, то есть процесс настройки параметров гибридной сети.

В правом верхнем углу окна ANFIS –редактора выдается информация (ANFIS Info.) о проектируемой системе: количество входов, выходов, функция принадлежности входов; нажатие кнопки Structure (структура) позволяет увидеть структуру сети.

Кнопка Clear позволяет стереть все результаты.

Опции Test FIS (в правом нижнем углу окна) позволяют провести проверку и тестирование созданной и обученной системы с выводом результатов в виде графиков (соответствующие графики для обучающей выборки –Training data, тестирующей выборки –Testing data и проверочной выборки –Checking data). Кнопка Test Now позволяет запустить указанные процессы.