Xây Dựng Mô Hình Mạng Nơ-Ron Nhân Tạo Để Dự Đoán Mật Độ Chất Lỏng Dựa Trên Phương Pháp Gamma

• Tác giả: Nguyễn Thu Hằng
• Người hướng dẫn: PGS TS. Hoàng Đức Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM
• Chuyên ngành: Sư Phạm Vật Lý
• Đề tài: Mô Hình Mạng Nơ-Ron Nhân Tạo Dự Đoán Mật Độ Chất Lỏng Qua Phương Pháp Gamma
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GAMMA TRUYỀN QUA VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ CHẤT LỎNG
• 2.1. Phương pháp gamma truyền qua
• 2.2. Các thành phần hình thành phổ bức xạ gamma
• 2.3. Phân tích phổ gamma nguồn 137Cs
• 2.4. Sự suy giảm cường độ gamma đối với chùm tia hẹp
• 2.5. Sự suy giảm cường độ gamma đối với chùm tia rộng
• 2.6. Phương pháp xác định mật độ chất lỏng
• 2.7. Các dụng cụ đo tỷ trọng chất lỏng
• 2.8. Cách xác định mật độ chất lỏng bằng phương pháp gamma truyền qua
• 3. KHẢO SÁT MẬT ĐỘ CHẤT LỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÁN THỰC NGHIỆM
• 3.1. Bố trí thí nghiệm
• 3.2. Xử lí phổ thực nghiệm
• 3.3. Mô phỏng Monte Carlo
• 3.4. Phương pháp Monte Carlo
• 3.5. Phần mềm mô phỏng MCNP
• 3.6. Các chất lỏng sử dụng trong mô phỏng
• 3.7. Phần mềm Colegram
• 4. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO ĐỂ DỰ ĐOÁN MẬT ĐỘ CỦA MỘT SỐ CHẤT LỎNG
• 4.1. Vài nét về mạng nơ-ron nhân tạo
• 4.2. Quá trình xây dựng mô hình ANN và đánh giá mô hình
• 4.3. Cấu trúc và các kí hiệu chung của mô hình ANN
• 4.4. Huấn luyện và đánh giá mô hình ANN
• 4.5. Mô hình mô luyện ANN để dự đoán mật độ của một số chất lỏng trong phép đo gamma truyền qua
• 5. XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ CỦA MỘT SỐ CHẤT LỎNG
• 5.1. Mật độ tính toán từ đường chuẩn mô phỏng
• 5.2. Dự đoán mật độ chất lỏng bằng mô hình ANN
• 6. ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Mô Hình Mạng Nơ Ron Nhân Tạo Dự Đoán Mật Độ Chất Lỏng

Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) đã trở thành một công cụ mạnh mẽ trong việc dự đoán mật độ chất lỏng. Phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác mà còn giảm thiểu thời gian đo đạc. Việc áp dụng ANN trong lĩnh vực này đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu. Đặc biệt, phương pháp gamma truyền qua được sử dụng để thu thập dữ liệu cho mô hình, tạo ra một giải pháp hiệu quả cho việc xác định mật độ chất lỏng.

1.1. Mạng Nơ Ron Nhân Tạo Là Gì

Mạng nơ-ron nhân tạo là một mô hình toán học mô phỏng hoạt động của não bộ con người. Nó có khả năng học hỏi từ dữ liệu và đưa ra dự đoán chính xác. ANN được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cả dự đoán mật độ chất lỏng.

1.2. Phương Pháp Gamma Truyền Qua Là Gì

Phương pháp gamma truyền qua là một kỹ thuật không phá hủy, cho phép đo mật độ chất lỏng mà không cần tiếp xúc trực tiếp với mẫu. Kỹ thuật này sử dụng bức xạ gamma để thu thập thông tin về mật độ, mang lại độ chính xác cao và an toàn cho người thực hiện.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Dự Đoán Mật Độ Chất Lỏng

Việc xác định mật độ chất lỏng gặp nhiều thách thức, đặc biệt là trong các ứng dụng công nghiệp. Các phương pháp truyền thống thường yêu cầu thiết bị phức tạp và thời gian dài để thực hiện. Hơn nữa, độ chính xác của các phép đo thường bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, áp suất và tính chất của chất lỏng.

2.1. Hạn Chế Của Các Phương Pháp Truyền Thống

Các phương pháp truyền thống như tỷ trọng kế và pycnometer thường yêu cầu khối lượng lớn chất lỏng và có thể gây ra sai số do thao tác của người thực hiện. Điều này làm giảm độ tin cậy của kết quả đo.

2.2. Tác Động Của Môi Trường Đến Kết Quả Đo

Môi trường xung quanh có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của các phép đo mật độ. Các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và áp suất có thể làm thay đổi kết quả, dẫn đến sai số lớn trong các phép đo thực nghiệm.

III. Phương Pháp Xây Dựng Mô Hình Mạng Nơ Ron Nhân Tạo

Xây dựng mô hình mạng nơ-ron nhân tạo để dự đoán mật độ chất lỏng bao gồm nhiều bước quan trọng. Từ việc thu thập dữ liệu đến việc huấn luyện mô hình, mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo độ chính xác cao nhất.

3.1. Quy Trình Huấn Luyện Mô Hình ANN

Quy trình huấn luyện mô hình ANN bao gồm việc cung cấp dữ liệu đầu vào và điều chỉnh các trọng số để tối ưu hóa độ chính xác. Dữ liệu huấn luyện cần phải phong phú và đa dạng để mô hình có thể học hỏi hiệu quả.

3.2. Đánh Giá Hiệu Suất Của Mô Hình

Sau khi huấn luyện, mô hình cần được đánh giá để xác định độ chính xác của các dự đoán. Các chỉ số như RMSE và R2 thường được sử dụng để đo lường hiệu suất của mô hình.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Mô Hình Mạng Nơ Ron Nhân Tạo

Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo đã được áp dụng thành công trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp hóa chất đến thực phẩm và đồ uống. Việc dự đoán mật độ chất lỏng không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác trong quy trình sản xuất.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Hóa Chất

Trong ngành hóa chất, việc xác định mật độ chất lỏng là rất quan trọng để kiểm soát chất lượng sản phẩm. Mô hình ANN giúp cải thiện độ chính xác trong việc đo lường mật độ, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Thực Phẩm

Trong ngành thực phẩm, việc đo mật độ chất lỏng giúp xác định hàm lượng đường và nồng độ cồn trong đồ uống. Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo cung cấp một phương pháp nhanh chóng và chính xác để thực hiện các phép đo này.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Mô Hình Mạng Nơ Ron Nhân Tạo

Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo đang mở ra nhiều cơ hội mới trong việc dự đoán mật độ chất lỏng. Với sự phát triển của công nghệ và dữ liệu lớn, khả năng ứng dụng của ANN trong lĩnh vực này sẽ ngày càng được mở rộng.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về mô hình mạng nơ-ron nhân tạo sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều cải tiến trong thuật toán và kỹ thuật huấn luyện. Điều này hứa hẹn sẽ mang lại những kết quả tốt hơn trong việc dự đoán mật độ chất lỏng.

5.2. Ảnh Hưởng Đến Ngành Công Nghiệp

Sự phát triển của mô hình ANN có thể thay đổi cách thức đo lường mật độ chất lỏng trong ngành công nghiệp. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác và an toàn trong quy trình sản xuất.