Ðа пÑÐ°Ð²Ð°Ñ ÑÑкопиÑи
Ðа пÑÐ°Ð²Ð°Ñ ÑÑкопиÑи Ðа пÑÐ°Ð²Ð°Ñ ÑÑкопиÑи
рует все пришедшие к нему сигналы; 2) формирует выходной сигнал путем функционального преобразования полученной суммы: oi = f ( −θ i + ∑o jωij ) , (90) j где o i – выходной сигнал нейрона i, o j – выходной сигнал нейрона j, ω ij – вес синапса, через который проходит сигнал, θ i – порог активации нейрона, f – активационная функция, имеющая обычно сигмоидный вид: f ( x) = 1/(1 + exp( −x)) . (91) Обучение нейронного устройства заключается в нахождении таких весов синапсов и порогов активации нейронов, чтобы по предъявлению на ее вход сигналов, описывающих химическую структуру, на ее выходе формировались сигналы, соответствующие прогнозируемым значениям свойств этого соединения. Предлагаемая нами нейросетевая конструкция состоит из трех основных функциональных блоков: 1 – «мозга», 2 – набора «глаз» и 3 – единого «сенсорного поля» (см. Рис. 63). Информация о химической структуре воспринимается «сенсорным полем». Далее она поступает в «глаза» и подвергается обработке, в процессе которой формируется набор сигналов, числовые значения которых не зависят от нумерации атомов в молекуле. Эти сигналы далее поступают в «мозг» для окончательной обработки, на выходе из которого формируются сигналы, соответствующие прогнозируемым значениям свойств для данного химического соединения. Таким образом, как и в традиционном подходе, промежуточно формируется набор инвариантов молекулярных графов, однако эти инварианты не являются заранее заданными и фиксированными, а «подстраиваются» под прогнозируемые свойства в процессе обучения. Рассмотрим отдельные части этой системы. «Сенсорное поле» представляет собой квадратную матрицу, номера строк и столбцов которой соответствуют номерам атомов в химическом соединении. Размер «сенсорного поля» определяется максимальным числом неводородных атомов в рассматриваемых химических структурах. Сенсоры, расположенные на диагонали матрицы (атомные сенсоры) на пересечении i-ой строки с i-ым столбцом формируют на- 278
бор сигналов, соответствующих характеристикам i-ого атома в химической структуре. Такими характеристиками могут быть номер строки и столбца соответствующего элемента в Периодической системе Менделеева, заряд атома, число присоединенных к нему атомов водорода, значение электроотрицательности и т.д. Сенсоры, расположенные вне диагонали на пересечении i-ой строки с j-ым столбцом (i ≠ j) сенсорной матрицы, формируют сигналы, характеризующие отношение между атомами i и j в химической структуре: порядок связи (если эти атомы связаны), вхождение связи в цикл, расстояние (топологическое либо геометрическое) между атомами и т.д. Каждый «глаз» состоит из: 1) одного или нескольких «коллекторов» и 2) набора идентичных «рецепторов». Сформированные в «сенсорном поле» сигналы поступают на вход «рецепторов». Принципиально важным моментом здесь является то, что все «рецепторы» внутри «глаза» обладают одинаковыми значениями весов связей и порогов активации, т.е. они представляют собой копии одного «рецептора». Каждый из «рецепторов» обрабатывает сигналы «сенсоров», поступающие с небольшого «рецептивного поля», под которым подразумевается часть «сенсорного поля», охватывающая лишь несколько атомов и связей. Внутри «глаза» каждый «рецептор» может быть однозначно идентифицирован упорядоченным вектором (v 1 , v 2 , …, v i , …, v n ), где n – число атомов в рецептивном поле, v i – порядковый номер соответствующего атома в молекуле. Такой вектор назовем идентификатором рецептора. В общем случае число «рецепторов» внутри «глаза» должно быть равно числу способов построения таких векторов N!/(N – n)!, где N – число неводородных атомов в химическом соединении, n – число атомов внутри «рецептивного поля» (такие «рецепторы» назовем n-атомными). Например, в общем случае трехатомная молекула может быть «воспринята» при помощи трех одноатомных «рецепторов» с идентификаторами (1), (2), (3), шести двухатомных «рецепторов» с идентификаторами (1,2), (2,1), (1,3), (3,1), (2,3), (3,2) и шести трехатомных «рецепторов» с идентификаторами (1,2,3), (1,3,2), (2,1,3), (3,1,2) и (3,2,1). Целиком нейронное устройство со всеми «рецепторами», необходимыми для «восприятия» данной молекулы, образует его конфигурацию для нее. Конфигурация с одним «рецепто- 279
- Page 227 and 228: ГЛАВА 7. РАЗРАБОТКА
- Page 229 and 230: ного моделирования
- Page 231 and 232: ля и даже более сов
- Page 233 and 234: ного цианинового к
- Page 235 and 236: Значения констант
- Page 237 and 238: делена на обучающу
- Page 239 and 240: ность. Основной цел
- Page 241 and 242: На Рис. 50 приводятс
- Page 243 and 244: молекул с конденси
- Page 245 and 246: 7.1.4. Прогнозировани
- Page 247 and 248: сивов разрозненных
- Page 249 and 250: используются как т
- Page 251 and 252: были модифицирован
- Page 253 and 254: зависимости давлен
- Page 255 and 256: Объединенный набор
- Page 257 and 258: Оба механизма вклю
- Page 259 and 260: творителя, а также
- Page 261 and 262: Табл. 29. Характерис
- Page 263 and 264: набора дескрипторо
- Page 265 and 266: угодно сложные зав
- Page 267 and 268: симостей «структур
- Page 269 and 270: лей, хотя все модел
- Page 271 and 272: одновременно решае
- Page 273 and 274: Как видно приведен
- Page 275 and 276: принципе гарантиро
- Page 277: мерации атомов дос
- Page 281 and 282: только с атомных се
- Page 283 and 284: 7.4.3. Примеры разных
- Page 285 and 286: Рис. 66. Минимальная
- Page 287 and 288: ров» ведет к ухудше
- Page 289 and 290: бензол, было отброш
- Page 291 and 292: на атому. После 4000 э
- Page 293 and 294: фов), то и все нейро
- Page 295 and 296: проведения линейно
- Page 297 and 298: тате чего NASAWIN прев
- Page 299 and 300: 8.2.3. Химически-орие
- Page 301 and 302: 8.2.7. Нейросетевые п
- Page 303 and 304: 8.2.11. Кластеризация
- Page 305 and 306: нейросетевом прогр
- Page 307 and 308: 18 p1_Nlp Количество не
- Page 309 and 310: 43 p 4 _ SPR = ∑ R( a ) ⋅ R( a
- Page 311 and 312: делей. Программа та
- Page 313 and 314: позволяющая прогно
- Page 315 and 316: ЛИТЕРАТУРА 1. Гилле
- Page 317 and 318: 31. Aoyama T.; Ichikawa H. Neural N
- Page 319 and 320: 54. Karelson M.; Dobchev D.A.; Kuls
- Page 321 and 322: 79. Carpenter G.A.; Grossberg S. A
- Page 323 and 324: 103. Ежов А.А.; Токаев
- Page 325 and 326: 126. Benson S.W.; Buss J.H. Additiv
- Page 327 and 328: 148. Fisanick W.; Lipkus A.H.; Rusi
рует все пришедшие к нему сигналы; 2) формирует выходной сигнал путем<br />
функционального преобразования полученной суммы:<br />
oi<br />
= f ( −θ i<br />
+ ∑o<br />
jωij<br />
) , (90)<br />
j<br />
где o i – выходной сигнал нейрона i, o j – выходной сигнал нейрона j, ω ij – вес синапса,<br />
через который проходит сигнал, θ i – порог активации нейрона, f – активационная<br />
функция, имеющая обычно сигмоидный вид:<br />
f ( x)<br />
= 1/(1 + exp( −x))<br />
. (91)<br />
Обучение нейронного устройства заключается в нахождении таких весов<br />
синапсов и порогов активации нейронов, чтобы по предъявлению на ее вход<br />
сигналов, описывающих химическую структуру, на ее выходе формировались<br />
сигналы, соответствующие прогнозируемым значениям свойств этого соединения.<br />
Предлагаемая нами нейросетевая конструкция состоит из трех основных<br />
функциональных блоков: 1 – «мозга», 2 – набора «глаз» и 3 – единого «сенсорного<br />
поля» (см. Рис. 63). Информация о химической структуре воспринимается<br />
«сенсорным полем». Далее она поступает в «глаза» и подвергается обработке, в<br />
процессе которой формируется набор сигналов, числовые значения которых не<br />
зависят от нумерации атомов в молекуле. Эти сигналы далее поступают в<br />
«мозг» для окончательной обработки, на выходе из которого формируются сигналы,<br />
соответствующие прогнозируемым значениям свойств для данного химического<br />
соединения. Таким образом, как и в традиционном подходе, промежуточно<br />
формируется набор инвариантов молекулярных графов, однако эти инварианты<br />
не являются заранее заданными и фиксированными, а «подстраиваются»<br />
под прогнозируемые свойства в процессе обучения.<br />
Рассмотрим отдельные части этой системы. «Сенсорное поле» представляет<br />
собой квадратную матрицу, номера строк и столбцов которой соответствуют<br />
номерам атомов в химическом соединении. Размер «сенсорного поля» определяется<br />
максимальным числом неводородных атомов в рассматриваемых<br />
химических структурах. Сенсоры, расположенные на диагонали матрицы<br />
(атомные сенсоры) на пересечении i-ой строки с i-ым столбцом формируют на-<br />
278