人工智慧类神经网路实验设计软体(ANNDOE)之发展

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1、人工智慧類神經網路實驗設計軟體(ANNDOE)之發展指導老師:陳沛仲組員:吳偉進19212045尤盛屏19212047前言原理軟體功能結論前言人工智慧「類神經網路實驗設計法」是利用人工智慧的方式加速改善製程或新配方的開發，它是利用「類神經網路」建立系統模式，再藉由模糊理論及訊息理論的應用，尋找最有效的實驗設計策略，以人工智慧的方式規劃製程改善或配方合成實驗，減少不必要的錯誤嘗試。原理一、實驗設計法利用實驗設計法，我們以有效的方法抽取我們所需的系統知織。藉由預先決定所需要的設計程序，以最少的實驗次數及適當的分析技術，獲知比未歸化

2、實驗更多更有用的系統知識。類神經網路實驗設計法，是以類神經網路來建立系統因子與目標複雜經驗關係，並以最適化搜尋的方式找尋可能的最佳區域，再以模糊聚類及訊息厘論分析，推論出改進實驗結果的操作條件。二、類神經網路所謂「類神經網路」是一個相當新的研究領域，利用模仿生物神經網路的運作，來達到人工智慧自動學習的目的。由於「類神經網路」這種的方法，是模擬人類學習知識累積經驗的方式來形成智慧及知織，也就是一種知識模式的建立；這種方法不需要對系統有詳細的瞭解，但是要有足夠的經驗累積。1.腦神經網路結構建立類神經網路是經由程序的實例，其結構與學

3、習方式則是模擬人類的腦神經系統中學習、推理、聯想、歸納、判斷及經驗累積的能力。將多個人工類神經元以多層的方式排列成好幾層，形成多層式的結構即為類神經網路，其排列方式為不同層的神經元互相連接，而同一層的神經元彼此獨立，連接的部份稱為加權值。2.類神經網路訓練方式訓練類神經網路的目的，是建立程序模式的輸入與輪出的關係，也就是讓類神經網路模式能學習到真實程序系統，使得將類神經網路模式預測輸出與真實程予的輸出儘量趨近。其方法是先設定類神經網路的組態，然後藉得調整類神經網路內部的加權值來使得模式預測結果與真實程序相符。三、最適化搜尋策略

4、採用混合了模擬退火法及遺傳演算法。所謂模擬退火法組合了最陡坡降與隨機搜尋，以找尋最低的能的能量函數。這種組合使搜尋的過程中，以最陡坡降搜尋，使能量函數往較低處，但透過隨機過程，偶而允許少許機率往能量函數較高處移動。而遺傳演算法是模仿生物演化的過程的最適化方法。1.起始搜尋空間2.各空間的最佳搜尋3.縮減搜尋空間4.隨機設定搜尋值5.終止條件經由以上的搜尋方法，可得到許多候選點，再利用模糊分類將這些候選點分成數類，並擷取代表各區部局域模式行為的中心點作為實驗設計點終止條件。四、訊息理論指標1.訊息熵在一狀態空間中有各種事件可能發

5、生，如果可以找到各事件發生的機率，則因各個狀態發生可獲得的訊息數量。2.訊息能量決定其訊息來源條件對目標函數的成果影響。3.訊息自由能實驗點分布狀況的「訊息熵」及代表實驗成本的訊息能結合起來，平衡二者的關係，建立一整合性的訊息指標。軟體功能一、資料分析資料頻率分布圖、鄰近錯誤分佈圖、二階變數影響表。1.資料頻率分布圖是將原始資料依照的發生的頻率繪出分佈的情況，是一般統計上常用的資料分析工具，可以看出資料的上下限、平均值、標準差及分布情形，藉以判斷資料的好壞，其缺點是對非線性系統的資料分析能力較差。2.鄰近錯誤分布圖考慮一個其備

6、相對映輸入象限及輸出象限的非線性系統，如果在輸入象限內有條件最接近的一組輸入點，其相對映於輸出象限的一組輸出點也應該有接近的結果，但是如果於相對映輸出象限的結果相差很多時，這一組輸入點的映對顯然有問題，我們將這組錯誤的輸入點稱之為鄰近錯誤點。3.二階變數影響表是以變數的上下範圍，計算出各別白變數對因變數的影響值及其交互作用的影響值，為一線性的計算，可利用此表繪出變數反應曲面圖。二、類神經網路訓練類神經網路訓練系統可以快速有效地訓練出適當的類神經網路模式，來趨近實驗數據；類神經網路的架構組態、訓練及測試資料。三、類神經網路實驗設

7、計系統包含「訊息指標」及「模糊分類理論」而具備人工智慧方式的新的實驗設計系統，可以協助實驗室研發人員，設計出最有效的實驗點而有效地找出最佳的實驗目標。使用者只需在螢幕畫面上按一個鈕，即可利用己建立好的類神經網路模式「最佳化搜尋」、「模糊分類」及「訊息指標」建立及判別，然後建議使用者最佳的實驗設計步驟。ANNDOE流程圖產品應用特用化學品工業之應用對於具有高附加價值的特用化學品之工業，其製造配方及操作條件的掌握，是產品品質的關鍵。這正是我們發展完成的類神經網路品質控制軟體所具備之強大功能；由實際應用的實例中，其成果相當顯著。電子

8、產業之應用高科技電子產業目前我國最耀眼的明星工業，但其競爭壓力也極大；其競爭力的提升主要來自於提高產品的良率。而我們可以利用類神經網路品質控制軟體尋找提高良率的操作點；在與廠商合作的例子中可得到印証。控制系統之應用在工廠運轉一段時間之後，由於操作設備、產能、市場或原料的變異，