基于人工神经网络预测与分类的应用研究

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1、■＇．－－０＾＇＾，＾：＾１＾＾，＾ｒ：￣／．．．禱科＾硕、ｉ学｛立论义Ｖ－巧基于人王神经网络预测与分类的应歷究族＇＇…１■確＊＇硕±研究生牛志娟ａ原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行硏究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：才表＾曰期：＾关于学位论文使用校的说明本人完全了解中北大

2、学有关保管：、使用学位论文的规定，其中包括①学校有权保管、并向有关部口送交学位论文的原件与复印件；②学校可ａ采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑤学校可允许学位论文被查閒或借婉＾；④学校可｜）（学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可Ｐ乂公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。＇签名：日期ｈｌＬＬ？ｙ：Ｍ＿导师签名：胡紅許日期：＿图书分类号O29密级非密注1UDC____________________________________________________________硕士学

3、位论文基于人工神经网络预测与分类的应用研究牛志娟指导教师（姓名、职称）胡红萍副教授申请学位级别理学硕士专业名称数学论文提交日期2016年4月1日论文答辩日期2016年5月28日学位授予日期________年______月______日论文评阅人黄迟白艳萍答辩委员会主席赵爱民(山西大学)2016年6月1日中北大学学位论文基于人工神经网络预测与分类的应用研究摘要在全球气候变化的背景下，气候变化对极端温度、降水量甚至人体健康等均产生了重要的影响。极端温度和降水量的预报对社会经济、农业生产和城市内涝防控具有现实的重要意义。本文采用人工神经网络对极端温度和降水量进行建模预测，同时

4、在结肠癌基因表达数据的基础上，对癌症基因类别分类研究。以上研究可以为极端温度和降水量准确性的预测及癌症基因的正确分类提供了可靠的理论基础，具有科学的实践意义。文章主要研究两方面的内容，一方面是理论研究，对RBF神经网络的基函数中心选取进行了研究分析，并采用试算法对RBF神经网络模型中的平滑因子进行选取利用相空间重构和主成分分析的两种方法对神经网络进行优化分析；另一方面是几种人工神经网络在极端气候的预测和癌症基因分类中的应用研究，通过网络的模型建立对实际问题进行预测分析。本文首先以张北1956-2009年的气象数据为研究对象，采用几种不同的人工神经网络建立极端最低气温和降

5、水量模型，并将其不同模型的预测结果进行分析对比；其次，利用相空间重构的方法来确定了网络的输入维数，减少了冗余的自变量，从而构建了基于相空间重构和RBF神经网络相结合的预测模型，该方法克服了RBF神经网络的不稳定，提高了预测精度。然后，文中利用了BP神经网络、主成分分析优化的BP神经网络和偏最小二乘算法(PLS)对降水量建立了预测模型。通过PLS算法降水量预测模型的主要因素进行了分析，得到了多变量方程。结果表明，PLS算法既解决了BP神经网络的不稳定性的缺点，同时也缩短了神经网络的运行时间，提高了泛化能力。最后，本文将人工神经网络应用于癌症基因分类中，采用BP、SVM、S

6、-Kohonen方法分别建立了癌症基因分类预测模型，对癌症患者术后的复发和不复发的基因样本进行类别分类，三种预测方法的对比结果表明：基于S-Kohonen方法的预测类别与测试类别基本趋于吻合，分类效果较优。关键词：极端最低气温、RBF、相空间重构、降水量、PCA-BP、BP、PLS、癌症基因分类、SVM、S-KohonenI中北大学学位论文TheApplicationResearchonPredictionandClassificationbasedonArtificialNeuralNetworkAbstractTheclimatechangehasanimporta

7、ntimpactontheextremetemperature,precipitationandevenhumanhealthinthecontextofglobalclimatechange.Therealisticsignificanceofextrememinimumtemperatureandprecipitationforecastonthesocialeconomy,agriculturalproductionandthecitywaterloggingpreventionandcontrol.Thispaperpropose