Оглавление
 Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
 Предисловие к русскому изданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
 1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
 Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
 2. Многослойные нейронные сети и алгоритмы их обучения 18
 2.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
 2.2. Нейрон и его модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
 2.3. Персептрон . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
 2.4. Системы типа Адалайн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
 2.4.1. Линейный взвешенный сумматор . . . . . . . . . . . . . . . 26
 2.4.2. Адаптивный линейный взвешенный сумматор . . . . . 30
 2.4.3. Адаптивный линейный взвешенный сумматор
 с сигмоидой на выходе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
 2.5. Алгоритм обратного распостранения ошибки . . . . . . . . . . 33
 2.6. Применение рекуррентного метода наименьших квадратов
 для обучения нейронных сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
 Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
 3. Нечеткие множества и нечеткий вывод . . . . . . . . . . . . . . . . 45
 3.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
 3.2. Основные понятия и определения теории нечетких
 множеств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
 3.3. Операции на нечетких множествах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
 3.4. Принцип расширения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
 3.5. Нечеткие числа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
 3.6. Треугольные нормы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
 3.7. Нечеткие отношения и их свойства . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
 3.8. Нечеткий вывод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
 3.8.1. Основные правила вывода в двоичной логике. . . . . . 89
 3.8.2. Основные правила вывода в нечеткой логике. . . . . . 90
 3.8.2.1. Обобщенное нечеткое правило modus ponens. . . 90
 3.8.2.2. Обобщенное нечеткое правило modus tollens . . . 93
 3.8.3. Правила нечеткой импликации. . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
 3.9. Нечеткое управление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
 3.9.1. Классический модуль нечеткого управления . . . . . . 98
 3.9.1.1. База правил . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
 3.9.1.2. Блок фуззификации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
 3.9.1.3. Блок выработки решения . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
 3.9.1.4. Блок дефуззификации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
 3.9.2. Метод нечеткого управления Такаги-Сугено . . . . . . . 112
 3.10. Проектирование базы нечетких правил на основе
 численных данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
 3.10.1. Построение нечетких правил . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
 3.10.2. Задача парковки грузовика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
 3.10.3. Примечание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
 Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
 4. Генетические алгоритмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
 4.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
 4.2. Генетические алгоритмы и традиционные методы
 оптимизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
 4.3. Основные понятия генетических алгоритмов . . . . . . . . . . 132
 4.4. Классический генетический алгоритм . . . . . . . . . . . . . . . . 136
 4.5. Иллюстрация выполнения классического генетического
 алгоритма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
 4.6. Кодирование параметров задачи в генетическом алгоритме 145
 4.7. Основная теорема о генетических алгоритмах . . . . . . . . . 150
 4.8. Модификации классического генетического алгоритма . . . 163
 4.8.1. Методы селекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
 4.8.2. Особые процедуры репродукции . . . . . . . . . . . . . . . 166
 4.8.3. Генетические операторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
 4.8.4. Методы кодирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
 4.8.5. Масштабирование функции приспособленности . . . . 170
 4.8.6. Ниши в генетическом алгоритме . . . . . . . . . . . . . . . . 172
 4.8.7. Генетические алгоритмы для многокритериальной
 оптимизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
 4.8.8. Генетические микроалгоритмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
 4.9. Примеры оптимизации функции с помощью программы
 FlexTool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
 4.10. Эволюционные алгоритмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
 4.11. Приложения эволюционных алгоритмов . . . . . . . . . . . . . . 219
 Оглавление Оглавление
 4.11.1. Примеры оптимизации функции с помощью
 программы Evolver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
 4.11.2. Решение комбинаторных задач с помощью
 программы Evolver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
 4.12. Эволюционные алгоритмы в нейронных сетях . . . . . . . . 254
 4.12 1. Независимое применение генетических алгоритмов
 и нейронных сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
 4.12.2. Нейронные сети для поддержки генетических
 алгоритмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
 4.12.3. Генетические алгоритмы для поддержки
 нейронных сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
 4.12.4. Применение генетических алгоритмов для
 обучения нейронных сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
 4.12.5. Генетические алгоритмы для выбора топологии
 нейронных сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
 4.12.6. Адаптивные взаимодействующие системы . . . . . . 261
 4.12.7. Типовой цикл эволюции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
 4.12.7.1. Эволюция весов связей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
 4.12.7.2. Эволюция архитектуры сети . . . . . . . . . . . . . . . 265
 4.12.7.3. Эволюция правил обучения . . . . . . . . . . . . . . . 268
 4.13. Примеры моделирования эволюционных алгоритмов
 в приложении к нейронным сетям . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
 4.13.1. Программы Evolver и BrainMaker . . . . . . . . . . . . . . 272
 4.13.2. Программа GTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
 Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
 5. Модули нечетко-нейронного управления . . . . . . . . . . . . . . . . 307
 5.1. Модуль нечеткого управления со структурой,
 определенной в процессе дефуззификации . . . . . . . . . . . 308
 5.1.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
 5.1.2. Конструкция модуля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
 5.1.3. Структура модуля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
 5.1.4. Использование алгоритма обратного
 распространения ошибки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
 5.1.5. Модификации модуля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
 5.1.6. Применение модуля нечеткого управления для
 прогнозирования случайных временных рядов . . . . 322
 5.1.7. Применение модуля нечеткого управления для
 решения задачи парковки грузовика . . . . . . . . . . . . . 326
 5.1.8. Примечание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
 5.2. Представление модуля нечеткого управления в виде
 стандартной нейронной сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
 5.3. Модуль нечеткого управления с нейронной сетью для
 выполнения дефуззификации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
 5.3.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
 5.3.2. Конструкция модуля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
 5.3.3. Структура модуля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
 5.3.4. Алгоритмы обучения модуля . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
 5.3.5. Решение задачи стабилизации перевернутого
 маятника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
 5.3.6. Примечание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
 5.4. Модуль нечеткого управления с возможностью коррекции
 правил . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
 5.4.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
 5.4.2. Фаза обучения на основе самоорганизации . . . . . . 349
 5.4.3. Фаза обучения с учителем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
 5.4.4. Примечание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
 5.5. Модуль нечеткого управления типа Такаги-Сугено:
 случай независимых лингвистических переменных . . . . . . 356
 5.5.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
 5.5.2. Нейронная реализация функции принадлежности . . 357
 5.5.3. Модули Такаги-Сугено . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
 5.5.4. Реализация условий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
 5.5.5. Реализация заключений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
 5.5.6. Примечание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
 5.6. Модуль нечеткого управления типа Такаги-Сугено:
 случай зависимых лингвистических переменных . . . . . . . 365
 5.6.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
 5.6.2. Нейронные сети для нечеткого вывода . . . . . . . . . . 366
 5.6.3. Структура системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
 5.6.4. Способ обучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
 5.6.5. Решение задачи парковки грузовика . . . . . . . . . . . . 374
 5.6.6. Примечание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
 Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
 Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381