Міністерство освіти і науки України
Національний університет    «Львівська політехніка»
кафедра САПР
Звіт
до лабораторної роботи 3
на тему:
«КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ
У СЕРЕДОВИЩАХ ПРОГРАМИ MATLAB»
Львів-2009
МЕТА РОБОТИ
     Вивчити і закріпити знання та основні аспекти роботи, а також отримати практичні навички моделювання та схемотехнічної реалізації аналогової нейронної мережі у середовищі програми Matlab. 
ТЕОРИТИЧНІ ВІДОМОСТІ
МОДЕЛЮВАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ 
     1. Моделювання нейронної мережі ідентифікації більшого за величиною з двох невідомих сигналів. Задача визначення максимальних сигналів є ключовою в  нейронних мережах прийняття рішень, розпізнавання зображень та  конкуруючого навчання. Цей тип задач природно виникає при розробці нейронних схем класифікаторів та класифікації зображень. Схеми, що розв’язують такі задачі, використовується у сортувальних мережах із застосуванням у менеджменті баз даних, при конструюванні мікросхем великої інтеграції (VLSI), у цифровій обробці сигналів та  у телекомунікаціях, особливо для керування пакетними перемикачами даних.   
                                              =>>…>=,                                            (1)
      >0;<0,                                                      (2)
                                                                                              (3)       
де ,), ,)- постійні вхідні сигнали та стани мережі відповідно;  - скаляр, що відповідає вхідній провідності  нейрона ;  - скаляр, який відповідає вхідній ємності нейрона ; - коефіцієнт підсилення активаційної функції;  матрицю взаємозв’язків
                                                     (4)
виберемо діагонально-стабільною симетричною матрицею з .
     Зробимо додаткові припущення:
              ),g());→.                      (5)
     Нехай функція  - локально неперервна за Ліпшицем та нелінійно діагональна. Припустимо,  що активаційні функції задовольняють умову  та умову
                                                                                                         (6)
для кожного , . Відмітімо, що умова (6) гарантує існування неспадаючого характеру активаційної функції.
Рис. 1. Функціональна схема нейронної мережі, що описується моделлю (3).
Завдання.
Ознайомитися з теоретичними відомостями
Увімкнути комп'ютер. Переконатись у наявності встановлених програм Matlab і Micro-Cap. Запустити Matlab і Micro-Cap.
Написати на мові  Matlab  програму моделювання аналогової нейронної мережі, яка описується диференційним рівнянням (3). Отримати графіки часових залежностей станів моделі з прикладу (n-м), де n - № прізвища студента у списку групи,                       
Сформувати в середовищі Simulink програми Matlab модель нейронної мережі за функціональною схемою з рис. 1. Отримати графіки часових залежностей станів моделі за даними з прикладу (n-м) і завдання 5. 
Сформувати за допомогою програми Micro-Cap модель нейронної мережі, функціональна схема якої подана на рис. 1. Отримати графіки динаміки станів моделі за даними з прикладу (n-м) і завдання 5. 
За функціональною схемою з рис. 1 реалізувати схему нейронної мережі в елементній базі Micro-Cap. Побудувати графіки часових залежностей станів моделі за даними з прикладу (n-м) і завдання 5. 
Порівняти результати моделювання нейронної мережі за допомогою мови Matlab, тулбоксу  Simulink програми Matlab, програми Micro-Cap, а також результати схемної реалізації мережі в елементній базі Micro-Cap.
Проінформувати викладача про завершення роботи.
Продемонструвати на комп’ютері та пояснити результати виконання  отриманих завдань.
Оформити звіт.
Оскільки n=6, то приклад з якого отримаємо графік часових залежностей станів моделі  = №1
     Приклад 1. Задамо значення , які задовольняють умову (10), для розміщення  сигналів в області одного переможця з рис. 2  та активаційну функцію (7) при   та .  Динаміка станів вектора u(t) у нормалізованих одиницях та нормалізованому масштабі часу буде мати форму, представлену на  рис. 3.  Згідно з рис. 3 компоненти   демонструють властивість (2). Переможцем  є , тобто значення вхідного сигналу   є  більшим,  ніж значення  .
Рис. 2. Динаміка станів моделі  при  -                        приклад 1. 
Хід роботи.
Модель нейронної мережі за функціональною схемою з рис. 1. сформована в середовищі Simulink програми Matlab.
 
Рис. 3. Модель нейронної мережі сформованої в середовищі Simulink програми Matlab.
Отримані результати.
1. Графік часових залежностей станів моделі за даними з прикладу №1 сформованої в середовищі Simulink програми Matlab.
Рис. 4 Графік часових залежностей станів моделі нейронної мережі сформованої в середовищі Simulink програми Matlab, при значеннях .
Висновки
На цій лабораторній роботі ми вивчили і закріпили знання та основні аспекти роботи, а також отримали практичні навички моделювання та схемотехнічної реалізації аналогової нейронної мережі у середовищі програми Matlab.