可变结构神经网络在水质预测和评价中的应用

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1、广东工业大学工学硕士学位论文术，实行科学防洪⋯⋯尽快建立全国防汛指挥系统，实现防汛指挥调度现代化”的重要措施，以提高我国防御洪涝灾害的能力H1。我国是世界上最大的发展中国家，水资源短缺和水资源环境污染是我国经济社会发展面临的重大问题之一。2005年6月1日起，沿用了20年的《生活饮用水卫生标准》被废止，国家建设部新颁布的《城市供水水质标准》正式施行聃3。新标准的实施对供水企业自身发展带来机遇的同时，更重要的是给政府各级职能部门和供水企业提出了更为严格的要求，必须加强供水水源保护，加大污染治理力度。走可持续发展之路，现在己为全世界人民所共识。可

2、持续发展是以人为中心，以资源环境保护为条件，以经济社会发展为手段，谋求当代人与后代人共同繁荣、持续发展的目的。环境在可持续发展过程中与人口、资源和经济有着密不可分的关系，其作用就如同血液对人体生命一样的重要。水质的检测与预报是水资源管理的重要基础，是保护水环境的重要手段。水质检测得到的水质参数，以及水质预测信息，可为政府控制水污染，加强水环境监督与管理提供决策支持参考。做为决策支持的重要组成部分，水质预测的精确程度主要决定于得到的原始水质数据和采取的模型、算法，因此，研究人工智能的精华一神经网络来建立模型预测和评价水质具有一定的现实意义。1．

3、2国内外研究现状1．2．1神经网络人工神经网络的研究始于20世纪40年代，它的发展经历了一条由兴起、萧条和兴盛三个阶段构成的曲折道路。现代意义上对神经网(特指人工神经网络)的研究一般认为从1943年美国芝加哥大学的生理学家W．S．McCulloch和W．A．PittS提出M-P神经元模型开始，1965年M．Minsky和S．Papert在《感知机》一书中指出感知机的缺陷并表示出对这方面研究的悲观态度，使得神经网络的研究从兴起期进入了停滞期。1983年，T．Sejnowski和G．Hinton提出了“隐单元”的概念，并且研制出了Boltzman

4、n机。日本的福岛邦房在Rosenblatt的感知机的基础上，增加隐层单元，构造出了可以实现联想学习的“认知机”。Kohonen应用3000个阈器件构造神经网络实现了二维网络的联想式学习功能。1986年，D．Rumelhart和J．McClelland出版了具有轰动性的著作《并行分布处理一认知微结构的探索》，该书的问世显示出神经网络的巨大潜力，使得该领域的研究从停滞2第一章绪论期进入了繁荣期哺1。1987年，首届国际神经网络大会在圣地亚哥召开，国际神经网络联合会(INNS)成立。随后INNS创办了刊物《JournalNeuralNetworks

5、》，其他专业杂志如《NeuralComputation》，《IEEETransactionsonNeuralNetworks》，《InternationalJournalofNeuralSystems》等也纷纷问世。到了20世纪90年代中后期，随着研究者们对神经网络的局限有了更清楚的认识，以及支持向量机等似乎更有前途的方法的出现，“神经网络’’这个词不再象前些年那么“火爆”了。很多人认为神经网络的研究又开始陷入了低潮，并认为支持向量机将取代神经网络H1。有趣的是，著名学者C．一J．Lin于2003年1月在德国马克斯·普朗克研究所所做的报告中说

6、，支持向量机虽然是一个非常热门的话题，但目前最主流的分类工具仍然是决策树和神经网络。由著名的支持向量机研究者说出这番话，显然有一种特殊的意味。世界上许多著名大学相继宣布成立神经计算研究所并制订有关教育计划，许多国家也陆续成立了神经网络学会，并召开了多种地区性、国际性会议，优秀论著、重大成果不断涌现。今天，在经过多年的准备与探索之后，神经网络的研究工作已进入了决定性的阶段。日本、美国及西欧各国均制订了有关的研究规划。日本制订了一个“人类前沿科学计划"。这项计划为期15—20年，仅初期投资就超过了1万亿日元。在该计划中，神经网络和脑功能的研究占有

7、重要地位，因为所谓“人类前沿科学"首先指的就是有关人类大脑以及通过借鉴人脑而研制新一代计算机的科学领域。在美国，神经网络的研究得到了军方的强有力的支持。美国国防部投资4亿美元，由国防部高级研究计划局(DAPRA)制订了一个8年研究计划，并成立了相应的组织和指导委员会。同时，海军研究办公室(ONR)、空军科研办公室(AFOSR)等也纷纷投入巨额资金进行神经网络的研究。DARPA认为神经网络“看来是解决机器智能的唯一希望”，并认为“这是一项比原子弹工程更重要的技术’’。美国国家科学基金会(NSF)、国家航空航天局(NASA)等政府机构对神经网络的

8、发展也都非常重视，它们以不同的形式支持了众多的研究课题。欧共体也制订了相应的研究计划。在其ESPRIT计划中，就有一个项目是“神经网络在欧洲工业中的应用"，除了英、