Phát triển cấu trúc thuật học trong mạng nơron tự tổ chức

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH MẠNG NƠRON TỰ TỔ CHỨC

1.1. Tổng quan về mạng nơron nhân tạo

1.2. Khái niệm mạng nơron nhân tạo

1.3. Các kiến trúc căn bản của mạng nơron nhân tạo

1.4. Các phương pháp học

1.5. Lịch sử và xu hướng phát triển mạng nơron nhân tạo

1.6. Mạng nơron tự tổ chức

1.6.1. Cấu trúc mạng nơron tự tổ chức

1.6.2. Thuật toán học của mạng nơron tự tổ chức

1.6.3. Đánh giá chất lượng bản đồ đặc trưng của mạng nơron tự tổ chức

1.6.4. Hạn chế của mạng nơron tự tổ chức và các biện pháp khắc phục

1.7. Kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về cải tiến cấu trúc, phương pháp học của mạng nơron tự tổ chức

1.7.1. Kết quả nghiên cứu trong nước

1.7.2. Kết quả nghiên cứu ngoài nước

1.8. Đặc điểm chung của các phương thức cải tiến mạng nơron tự tổ chức

1.9. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: HAI PHƯƠNG THỨC CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG BẢN ĐỒ ĐẶC TRƯNG CỦA MẠNG NƠRON TỰ TỔ CHỨC

2.1. Tổng quan về cải thiện chất lượng bản đồ đặc trưng của mạng nơron tự tổ chức

2.2. Điều chỉnh hàm lân cận để cải thiện chất lượng bản đồ đặc trưng

2.2.1. Một số dạng hàm lân cận của mạng nơron tự tổ chức

2.2.2. Điều chỉnh tham số của hàm lân cận đối xứng dạng mũ

2.3. Thuật toán điều chỉnh trọng số nơron để giảm lỗi lượng tử

2.3.1. Thuật toán điều chỉnh trọng số nơron

2.4. Các tập dữ liệu sử dụng cho thực nghiệm

2.5. Thực nghiệm hàm lân cận mũ với tham số điều chỉnh

2.5.1. Mục tiêu thực nghiệm

2.5.2. Phương pháp thực nghiệm

2.5.3. Các tham số khởi tạo mạng

2.5.4. Kết quả thực nghiệm

2.5.5. So sánh hàm lân cận điều chỉnh với một số dạng hàm lân cận khác

2.6. Thực nghiệm thuật toán Batch-IMQS

2.6.1. Mục tiêu thực nghiệm

2.6.2. Phương pháp thực nghiệm

2.6.3. Các tham số khởi tạo mạng

2.6.4. Kết quả thực nghiệm

2.7. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: MỘT MẠNG NƠRON TỰ TỔ CHỨC CÓ CẤU TRÚC PHÂN TẦNG TĂNG TRƯỞNG VÀ THUẬT TOÁN HỌC BÁN GIÁM SÁT CHO BÀI TOÁN PHÂN LỚP DỮ LIỆU

3.1. Tổng quan về các mạng nơron tự tổ chức cải tiến học giám sát, bán giám sát cho phân lớp dữ liệu

3.2. Phát biểu bài toán phân lớp dữ liệu

3.3. Một cấu trúc phân tầng tăng trưởng và thuật toán học bán giám sát của mạng nơron tự tổ chức cho bài toán phân lớp dữ liệu

3.4. Các cấu trúc nền tảng để xây dựng mạng nơron tự tổ chức phân tầng tăng trưởng học bán giám sát cho phân lớp dữ liệu

3.5. Cấu trúc mạng nơron tự tổ chức phân tầng tăng trưởng học bán giám sát cho phân lớp dữ liệu. Thuật toán huấn luyện và kiểm thử của mạng nơron tự tổ chức phân tầng tăng trưởng học bán giám sát cho phân lớp dữ liệu

3.6. Thực nghiệm mạng nơron tự tổ chức phân tầng tăng trưởng học bán giám sát cho phân lớp dữ liệu

3.6.1. Mục tiêu thực nghiệm

3.6.2. Phương pháp thực nghiệm

3.6.3. Các tham số khởi tạo mạng

3.6.4. Kết quả thực nghiệm

3.6.5. So sánh mô hình đề xuất với một số phương thức khác

3.7. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: MỞ RỘNG CẤU TRÚC, THUẬT TOÁN HỌC CỦA MẠNG NƠRON TỰ TỔ CHỨC CHO BÀI TOÁN PHÂN CỤM DỮ LIỆU

4.1. Tổng quan về sử dụng mạng nơron tự tổ chức cho phân cụm dữ liệu

4.2. Phát biểu bài toán phân cụm dữ liệu

4.3. Cải tiến thuật toán học mạng nơron tự tổ chức cho phân cụm dữ liệu

4.3.1. Ý tưởng của thuật toán cải tiến

4.3.2. Thuật toán học cải tiến của mạng nơron tự tổ chức cho phân cụm dữ liệu

4.4. Mở rộng cấu trúc mạng nơron tự tổ chức cho phân cụm dữ liệu

4.4.1. Cấu trúc mạng nơron tự tổ chức mở rộng hai lớp

4.4.2. Thuật toán huấn luyện mạng nơron tự tổ chức mở rộng hai lớp

4.5. Thực nghiệm thuật toán học cải tiến và mạng tự tổ chức mở rộng hai lớp

4.5.1. Mục tiêu thực nghiệm

4.5.2. Phương pháp thực nghiệm

4.5.3. Các tham số khởi tạo mạng

4.5.4. Kết quả thực nghiệm

4.5.5. So sánh các phương thức đề xuất với một số phương thức khác

4.6. Kết luận chương 4

MỞ ĐẦU

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU SINH

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ ĐỘ ĐO THEO CẶP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG GOM CỤM

PHỤ LỤC 2: ĐỘ CHÍNH XÁC PHÂN LOẠI (ACCURACY)

I. Tổng quan về mạng nơron tự tổ chức

Mạng nơron tự tổ chức (cấu trúc mạng nơron) là một trong những mô hình quan trọng trong lĩnh vực thuật học máy. Được phát triển bởi giáo sư Teuvo Kohonen, mạng nơron này sử dụng nguyên tắc học không giám sát để ánh xạ dữ liệu từ không gian nhiều chiều về không gian ít chiều hơn. Điều này giúp duy trì mối quan hệ hình trạng giữa các dữ liệu. Mạng nơron tự tổ chức có khả năng phát hiện và phân tích các đặc trưng của không gian dữ liệu, từ đó tạo ra bản đồ đặc trưng. Tuy nhiên, mạng nơron này cũng tồn tại nhiều hạn chế như cần xác định trước kích thước bản đồ và thiếu cơ chế phân loại chính xác. Những nhược điểm này đã dẫn đến nhiều nghiên cứu nhằm cải tiến cấu trúc thuật toán và thuật toán học của mạng nơron tự tổ chức.

1.1. Các kiến trúc căn bản của mạng nơron

Các kiến trúc của mạng nơron tự tổ chức bao gồm nhiều loại khác nhau, từ cấu trúc đơn giản đến phức tạp. Các cấu trúc này có thể được chia thành hai nhóm chính: nhóm cải tiến theo chiều ngang và nhóm cải tiến theo chiều dọc. Nhóm đầu tiên bao gồm các cấu trúc như Growing Cell Structure và Neural Gas, trong khi nhóm thứ hai bao gồm các cấu trúc cây như Tree-Structured SOM. Những cấu trúc này không chỉ giúp cải thiện khả năng học của mạng mà còn tăng cường khả năng phân tích và trực quan hóa dữ liệu. Việc lựa chọn cấu trúc phù hợp là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất của mạng nơron trong các bài toán cụ thể.

II. Cải tiến chất lượng bản đồ đặc trưng

Chất lượng bản đồ đặc trưng của mạng nơron tự tổ chức có thể được cải thiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau. Một trong những phương pháp quan trọng là điều chỉnh hàm lân cận. Việc điều chỉnh này giúp cải thiện độ chính xác của bản đồ đặc trưng bằng cách giảm thiểu lỗi lượng tử và lỗi hình trạng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xác định tham số điều chỉnh cho từng tập dữ liệu cụ thể có thể mang lại kết quả tốt hơn. Ngoài ra, thuật toán điều chỉnh trọng số nơron cũng được đề xuất nhằm giảm lỗi lượng tử sau khi quá trình huấn luyện kết thúc. Điều này cho phép cải thiện chất lượng bản đồ mà không cần thay đổi cấu hình mạng.

2.1. Các phương pháp thực nghiệm

Các phương pháp thực nghiệm được áp dụng để đánh giá hiệu quả của các cải tiến chất lượng bản đồ đặc trưng. Các tập dữ liệu khác nhau được sử dụng để kiểm tra tính khả thi của các thuật toán mới. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng các phương pháp điều chỉnh hàm lân cận và trọng số nơron không chỉ giúp giảm lỗi mà còn cải thiện khả năng phân loại của mạng. Việc so sánh với các phương pháp khác cũng cho thấy sự vượt trội của các cải tiến này trong việc xử lý dữ liệu phức tạp.

III. Ứng dụng thực tiễn của mạng nơron tự tổ chức

Mạng nơron tự tổ chức có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như phân lớp và phân cụm dữ liệu. Nhờ vào khả năng tự tổ chức và học không giám sát, mạng nơron này có thể được sử dụng để phân tích dữ liệu lớn, giúp phát hiện các mẫu và xu hướng trong dữ liệu. Các ứng dụng này không chỉ giới hạn trong lĩnh vực khoa học máy tính mà còn mở rộng ra các lĩnh vực khác như y tế, tài chính và marketing. Việc cải tiến cấu trúc và thuật toán học của mạng nơron tự tổ chức sẽ tiếp tục mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng trong tương lai.

3.1. Tương lai của mạng nơron tự tổ chức

Tương lai của mạng nơron tự tổ chức hứa hẹn sẽ có nhiều bước tiến mới với sự phát triển của công nghệ và thuật toán học. Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc cải thiện khả năng học giám sát và bán giám sát, nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng trong các bài toán thực tế. Sự kết hợp giữa mạng nơron tự tổ chức và các công nghệ mới như học sâu có thể tạo ra những mô hình mạnh mẽ hơn, giúp giải quyết các vấn đề phức tạp trong phân tích dữ liệu.

Luận án về phát triển cấu trúc thuật học của mạng nơron tự tổ chức