- عنوان: Analysis and Design of Delayed Neural Networks
- نویسنده: Xin Wang, Yu Xue, Yantao Wang, Xian Zhang
- حوزه: شبکه عصبی
- سال انتشار: 2025
- تعداد صفحه: 302
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 14.0 مگابایت
شبکه عصبی مصنوعی (NN) اغلب به اختصار NN نامیده میشود. دینامیک شبکههای عصبی مصنوعی در زمینههای مختلفی مانند حافظه انجمنی، ناوبری خودکار، رمزگذاری دادهها، کنترل هوشمند، تشخیص پزشکی، بهینهسازی، تشخیص الگو و غیره اعمال شده است. به طور کلی، مدلهای ریاضی شبکههای عصبی مصنوعی به مدلهای زمان پیوسته و مدلهای زمان گسسته تقسیم میشوند که به ترتیب توسط معادلات دیفرانسیل و معادلات تفاضلی توصیف میشوند. تأخیرهای ناشی از حالت ارتباط بین نورونها به عنوان تأخیر انتقال، تأخیر نشتی و تأخیر توزیعشده طبقهبندی میشوند. از آنجایی که تأخیر اجتنابناپذیر است، لازم است شبکههای عصبی مصنوعی را با معادلات دیفرانسیل/تفاضلی تابعی، یعنی معادلات دیفرانسیل/تفاضلی با حالتهای تأخیری، مدلسازی کنیم. در نتیجه، بسیاری از متخصصان و محققان به مطالعه شبکههای عصبی مصنوعی تأخیری توجه کردهاند و نتایج عالی بسیاری در مقالات گزارش شده است. از نقطه نظر نظریه کنترل، تحقیق در مورد شبکههای عصبی مصنوعی تأخیری عمدتاً شامل دو جنبه است: تجزیه و تحلیل و طراحی. مطالعات فعلی عمدتاً بر روی حالت زمان پیوسته متمرکز هستند. با این حال، کامپیوترهای دیجیتال فقط دادههای گسسته را پردازش میکنند، بنابراین شبکههای عصبی زمان گسسته میتوانند از نظر دیجیتالی شدن، عملکرد محاسباتی بهتری نسبت به شبکههای عصبی پیوسته داشته باشند. بنابراین، تحقیق در مورد شبکههای عصبی زمان گسسته و زمان پیوسته به یک اندازه مهم است.
برای همه آشکار بود که روش موسوم به تابعی لیاپانوف-کراسوفسکی (LKF) بیشتر برای تحقیق در مورد مسائل تحلیل و طراحی شبکههای عصبی با تأخیر به کار میرود. مزایای روش LKF عمدتاً در موارد زیر است: (۱) میتوان آن را تقریباً برای همه مسائل مربوط به تحلیل و طراحی شبکههای عصبی با تأخیر به کار برد؛ و (۲) به راحتی توسط یک مبتدی قابل یادگیری و استفاده است. با این حال، به طور کلی، هیچ تکنیک واحدی برای ارائه یک LKF مؤثر و مناسب وجود ندارد. علاوه بر این، شرایط کافی مشتق شده از روش LKF شامل نابرابریهای ماتریسی خطی (LMI) و متغیرهای تصمیم است و با افزایش تعداد تأخیرها، تعداد آنها افزایش مییابد که منجر به رشد زیادی در میزان محاسبات خواهد شد. بنابراین، ارائه روشی جدید برای تحلیل و طراحی شبکههای عصبی تأخیردار بسیار مهم است.
هدف این کتاب ارائه روشی مستقیم مبتنی بر راهحلهای سیستمی برای پرداختن به مسائل تحلیل و طراحی شبکههای عصبی با تأخیر است که مزایای زیر را دارد:
1. شامل ساخت هیچ LKF نمیشود، که بر دشواری یافتن یک LKF مناسب غلبه میکند؛
2. میتواند شرایط کافی سادهتری را ارائه دهد و از این رو پیچیدگی محاسباتی کمتری دارد؛
3. میتواند منجر به معیارهای پایداری نمایی سراسری وابسته به تأخیر شود که میتواند تخمین نرخ واپاشی حالت را ارائه دهد؛
4. برای تحلیل و طراحی مسائل اکثر مدلهای سیستم با (انواع) تأخیر پس از یک اصلاح کوچک مناسب است.
کل کتاب شامل 11 فصل است و شامل مسائل تحلیل و طراحی شبکههای عصبی با تأخیر است. تمام مطالب از انتشارات نویسندگان در 5 سال گذشته گرفته شده است.
این کتاب برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی و ریاضیدانان در سطح تحقیق نوشته شده است. همچنین میتواند به مرجعی برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی تبدیل شود.
بسیاری از متخصصان و محققان در جهان با تأخیر، سهم برجستهای در تحلیل و طراحی شبکههای عصبی داشتهاند. به دلیل محدودیت حجم، نمیتوانیم همه این سهمها را در کتاب جمعآوری کنیم. از این متخصصان و محققان عذرخواهی میکنم.
Artificial neural network (NN) is often called NN for short. The dynamics of NNs have been applied to multiple fields, such as associative memory, autonomous navi-gation, data encryption, intelligent control, medicine diagnosis, optimization, pattern recognition, and so forth. Roughly speaking, mathematical models of NNs are divided into the continuous-time ones and the discrete-time ones, which are described by differential equations and difference equations, respectively. Delays resulting from the communication mode among neurons are classified as transmission delay, leakage delay, and distributed delay. Since delay is inevitable, it is necessary to model NNs by functional differential/difference equations, that is, differential/difference equations with delayed states. As a result, many experts and scholars have paid attention to the study of delayed NNs, and many excellent results have been reported in literature. From the point of control theory, the research on delayed NNs includes mainly two aspects: analysis and design. The current studies mainly focus on the continuous-time case. However, digital computers process only discrete data, so discrete-time NNs can match compute performance better from the view of digitization than contin-uous ones. Thus, it is equally important to research the discrete-time NNs and the continuous-time ones.
It was apparent to all that the so-called Lyapunov–Krasovskii functional (LKF) method is most commonly employed to research the problems of analysis and design of NNs with delays. The merits of LKF method lie mainly in: (i) it can be applied to almost all problems on analysis and design of NNs with delays; and (ii) it is easily mastered and applied by a beginner. However, in general, no united technique to give an effective and appropriate LKF. Moreover, sufficient conditions derived from the LKF method contain generally multiple linear matrix inequalities (LMIs) and decision variables, and they are increasing as delays grow in number, which will result in a huge growth in the amount of computation. Therefore, it is significative to give a novel method for analysis and design of delayed NNs.
The aim of this book is to present a direct method based on system solutions to address the problems of analysis and design of NNs with delays, which has the following advantages:
1. It does not involve the construction of any LKFs, which overcomes the difficulty in finding a suitable LKF;
2. It can provide simpler sufficient conditions, and hence it possesses less compu-tational complexity;
3. It can result in delay-dependent global exponential stability criteria that can offer the decay rate estimation of the state;
4. It is suitable for analysis and design problems of most system models with (many kinds of) delays after a small modification.
The whole book includes 11 chapters and involves the problems of analysis and design of NNs with delays. All the contents are taken from the authors’ publications during the past 5 years.
The book is written for graduate students and mathematicians at the research level. It can also become a reference for postgraduate students.
Many experts and scholars in the world have made outstanding contributions to the analysis and design of NNs with delays. Due to the limitation of length, we cannot collect all these contributions in the book. I would like to apologize to these experts and scholars.
این کتاب را میتوانید بصورت رایگان از لینک زیر دانلود نمایید.
نظرات کاربران