Министерство образования и науки Украины ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту на тему "Искусственная нейронная сеть" по курсу "Объектно-ориентированное программирование" 2005 Содержание Введение 1 Постановка задачи 2 Описание проектного решения 2.1 Объектно-ориентированный анализ 2.1.1 Описание предметной области 2.1.2 Информационная модель системы 2.1.3 Модель состояний 2.1.4 Модель процессов 2.2 Объектно-ориентированное проектирование 2.3 Реализация критериев качества 3 Программная реализация 4 Руководство пользователя Заключение Перечень ссылок Приложение Введение Идея, что мир можно рассматривать как в терминах объектов, так и событий, была известна еще в древности. По словам Декарта, люди имеют обектно-ориентированный взгляд на мир. Объектный подход является одним из современных методов реализации программных систем. Он позволяет применять объектную ориентацию для решения всего круга проблем, связанных со сложными системами. Объектный подход является концептуальной основой объектно-ориентированного проектирования, которое использует в качестве метода объектно-ориентированный анализ, а в качестве инструмента для реализации объектно-ориентированное программирование. Наиболее показательна эффективность применения объектного подхода для больших программных систем, со сложным характером взаимодействия значительного числа элементов. Исследованию этих вопросов и посвящена данная курсовая работа. Цель данной курсовой работы – детальное проектирование и реализация системы, которая реализует процессы создания и взаимодействия группы объектов. В качестве реализуемой системы для реализации была выбрана искусственная нейронная сеть. Она представляет собой объект, который состоит из объектов – слоев. В свою очередь каждый слой состоит из определенного числа элементарных объектов – нейронов. Данный вариант задания был выбран потому, что интерес к искусственным нейронным сетям быстро возрос за последние несколько лет. Искусственные нейронные сети демонстрируют большое число свойств, присущих мозгу – они обучаются на основе опыта, обобщают предыдущие прецеденты на новые случаи и извлекают существенные свойства из поступающей информации, содержащей излишние данные. В данном курсовом проекте для реализации нейронной сети был применен объектный подход. Это позволило упростить разработку системы, сделать более понятным программный код, что может пригодиться при расширении системы и многое другое. 1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Целью разработки данной системы является проблема распознавания образов компьютером. В данной курсовой работе реализуется распознавание компьютером печатных букв с помощью многослойной нейронной сети, обучающейся по методу обратного распространения ошибки. Нейронная сеть состоит из нескольких слоев нейронов. Формальная модель нейрона представлена на рисунке 1.1. x1 w1 A y x2 w2 xn wn Рисунок 1.1 – Формальная модель нейрона Нейрон имеет n входов
. Каждый вход представляет собой числовое значение из некоторого диапазона. Для каждого входа диапазон может отличаться. В нейроне значение входа умножается на коэффициент – вес входа-w.
,
. Результаты перемножения складываются:
. От результата вычисляется некоторая функция: y=f(A). Существует несколько разновидностей функций: линейная, нелинейная, скачкообразная. Слой нейронов состоит из нескольких однотипных нейронов. Однотипные нейроны вычисляют одинаковые функции. Нейронная сеть состоит из одного или более слоев. Слой принимает выход предыдущего слоя в качестве входа. Нейроны различных слоев могут иметь различные функции. В данной курсовой работе, используя объектно-ориентированный подход, была разработана искусственная полносвязанная многослойная нейронная сеть. Функцией активации нейронов этой сети является сигмоид, сдвинутый по оси ординат на -0.5. В качестве примера ее использования, реализуется распознавание рисунков печатных букв с помощью этой сети. Для того, чтобы сеть могла распознавать эти буквы, ее необходимо обучить. В данной курсовой работе реализуется алг...