Разработка виртуальных инструментов для проектирования в среде графического программирования LabVIEW искусственных нейронных сетей, используемых для обработки данных

Программная обработка данных по интеллектуальным алгоритмам быстро развивается в настоящее время для систем мониторинга процессов и технологий в науке и на производстве. Видимо, самая распространенная интеллектуальная функция таких систем – распознавание образов. В системах АЭ-мониторинга - это выделение редких сигналов характерной формы в плотных импульсных потоках технологических шумов. При обычной трехступенчатой обработке диагностических сигналов акустической эмиссии (АЭ) распознавание сигналов по совокупности параметров и диагностика состояния объекта контроля осуществляется на финальной, третьей стадии обработки. Автоматизация диагностики на этой стадии возможна при использовании, например, технологий распознавания образов по обучающим выборкам, в частности, технологии искусственных нейронных сетей (ИНС), имитирующих работу мозга.

Топология ИНС, обеспечивающая параллельную обработку данных, представляет собой послойную коммутацию искусственных нейронов – «элементарных» логических процессоров, осуществляющих прием и передачу стандартных цифровых сигналов, и выполнение в ИНС логических операций. В среде графического программирования LabVIEW, используемой для проектирования программной части системы АЭ-мониторинга, искусственный нейрон проектируется как виртуальный прибор (ВП- «виртуальный нейрон»). В приборе осуществляется перемножение значений массива данных («Вход 1») с массивом «Весовых коэффициентов», определяющих силу синоптических связей искусственных нейронов и обучение ИНС по выбранному алгоритму при изменении коэффициентов. Суммирующий произведения «Сумматор» определяет состояние виртуального нейрона. Следующие за сумматором виртуальные приборы реализуют функцию «активации» нейрона. Искусственный нейрон реализует логическую связку: «Если..То». Выбранная для обработки данных топология ИНС формируется последующей «сборкой» большого числа искусственных нейронов. Мощность обработки данных увеличивается при использовании многослойных ИНС, позволяя проектировать в LabVIEW сложные логические функции. Такой функцией является, например, функция XOR («Исключающее ИЛИ»). Функцию реализует в LabVIEW двухслойная ИНС с двумя виртуальными нейронами на входе (логические функции И и ИЛИ) и одним скрытым нейроном во втором слое ИНС. В программе данные обрабатывались как изображение с использованием виртуальных инструментов динамической библиотеки LabVIEW NI Vision Development Module.

Научный руководитель – к.ф.-м.н. Ханжин Владислав Георгиевич