神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)及其在土壤學(xué)中應(yīng)用的研究.pdf

1、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用，但由于缺乏嚴(yán)密的理論體系的指導(dǎo)，其應(yīng)用效果往往取決于使用者的經(jīng)驗(yàn)。Hansen和Salamon于1990年開創(chuàng)性地提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成方法，他們證明可以通過簡(jiǎn)單地訓(xùn)練多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并將其結(jié)果進(jìn)行合成，就能顯著地提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的泛化能力；因?yàn)樵摲椒ㄒ子谑褂们倚Ч黠@，因此被視為一種非常有效的工程化神經(jīng)計(jì)算方法。由于認(rèn)識(shí)到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成所蘊(yùn)涵的巨大潛力和應(yīng)用前景，有關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成的研究近年來受到了極大

2、的重視，目前已成為機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)計(jì)算的一個(gè)相當(dāng)活躍的研究熱點(diǎn)。 本文從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成在回歸分析問題研究中開始較晚、研究較少的現(xiàn)狀出發(fā)，針對(duì)集成過程中結(jié)果合成這一關(guān)鍵步驟進(jìn)行深入的研究，探索用遺傳算法和動(dòng)態(tài)方法進(jìn)行個(gè)體網(wǎng)絡(luò)合成權(quán)重的優(yōu)化，來充分挖掘神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成的優(yōu)勢(shì)和潛力，為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)的應(yīng)用提供參考；同時(shí)，針對(duì)土壤學(xué)研究中土壤性質(zhì)空間分布研究這一研究熱點(diǎn)，嘗試將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)應(yīng)用于土壤性質(zhì)的空間分布的研究。本文所取得的創(chuàng)新性

3、研究成果主要有： 1、通過全面探索應(yīng)用遺傳算法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成進(jìn)行優(yōu)化所取得效果的研究，無論是直接應(yīng)用遺傳算法進(jìn)行合成權(quán)重優(yōu)化、權(quán)重優(yōu)化后選擇權(quán)重大于某一閾值的個(gè)體網(wǎng)絡(luò)以加權(quán)平均或簡(jiǎn)單平均的方法進(jìn)行合成、或直接應(yīng)用遺傳算法選擇部分個(gè)體網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行合成，研究結(jié)果表明應(yīng)用遺傳算法來優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成都是相當(dāng)有效的。首次提出并發(fā)現(xiàn)直接應(yīng)用遺傳算法來選擇參與集成的個(gè)體網(wǎng)絡(luò)的方法是很有效的，其效果甚至還優(yōu)于先優(yōu)化合成權(quán)重、然后再選擇權(quán)重大于某一

4、閥值的個(gè)體進(jìn)行合成的方法。 2、針對(duì)回歸分析問題，首次提出了根據(jù)各個(gè)體網(wǎng)絡(luò)對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中各訓(xùn)練樣本的不同表現(xiàn)來動(dòng)態(tài)確定其合成權(quán)重的思路，并應(yīng)用基于廣義回歸網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)權(quán)重合成的方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明是有效的。 3、首次嘗試將基于遺傳算法的個(gè)體網(wǎng)絡(luò)選擇方法與基于廣義回歸網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)權(quán)重方法相結(jié)合而提出了選擇性動(dòng)態(tài)權(quán)重的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方法既能提高預(yù)測(cè)精度、獲得更好的性能，又能在一定程度上降低誤差的差異，改善學(xué)習(xí)

5、方法的穩(wěn)定性。 4、嘗試將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成方法應(yīng)用于土壤學(xué)研究中的土壤性質(zhì)空間變異和空間插值方面，與目前廣泛應(yīng)用的基于地統(tǒng)計(jì)理論的克里格法相比，取得了相近或更好的效果，顯示了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)在土壤學(xué)研究中的應(yīng)用潛力和前景。 5、對(duì)基于Bagging和Boosting的結(jié)果合成方法方面的研究表明，在個(gè)體網(wǎng)絡(luò)結(jié)果合成過程中加權(quán)平均能比簡(jiǎn)單平均取得更好的效果；而目前在應(yīng)用Bagging技術(shù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成時(shí)均采用簡(jiǎn)單平均的方法，根