收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

量子计算与过程神经网络研究及应用

李欣  
【摘要】: 量子计算是信息科学和量子理论相结合的新兴交叉学科。依托量子计算基本原理产生的量子算法,以其独特的优化性能受到世界各国学者的普遍关注,并以显示出十分广阔的应用前景。过程神经元网络是根据生物神经系统信息处理机制并结合实际问题的应用背景提出的一种新的人工神经网络模型。网络的过程式输入放宽了传统神经元网络模型对输入的同步瞬时限制,是传统神经元网络在时间域上的扩展,是更一般化的人工神经元网络模型。本论文重点研究了量子计算与神经网络和智能优化算法的融合机制,以及过程神经网络训练算法,主要研究内容可归纳如下: 第一,通过将量子计算和神经网络理论相融合,提出一种基于量子旋转门和受控非门的量子BP网络模型及算法,证明了该模型的连续性,通过太阳黑子数预测的实验结果表明,该模型的非线性预测能力明显优于普通BP网络;通过模拟生物神经元的信息处理机制,提出一种具有量子权值和量子活性值的神经网络模型及超线性收敛学习算法,通过模式识别和函数逼近验证了模型的有效性;通过分析量子门物理意义,提出一种量子门节点神经网络模型及算法,该模型具有隐含的多重吸引子,可明显增加收敛概率,仿真结果表明其收敛速度和预测能力明显优于普通神经网络。 第二,针对过程神经网络模型的训练问题,提出一种基于勒让德正交基函数的过程神经网络学习算法,该方法可有效解决复杂的时空聚合运算问题;针对海量样本的并行处理问题,提出了并联过程神经网络预测模型及算法,该方法既能分散网络负载,又能提高单个网络的预测能力。 第三,在分析目前量子搜索算法存在问题的基础上,通过构造新的量子搜索引擎,提出了两种改进算法。首先,提出了一种目标加权搜索算法,该算法可使得到每个目标的概率与目标的重要程度相一致,使越是重要的目标,成功概率越大;其次,提出了一种基于小相位旋转的量子搜索算法,通过将旋转相位固定为0.01π,可使算法的成功概率最低为99.99%。 第四,通过分析目前量子进化算法存在的问题,提出一种基于量子位球面坐标的量子遗传算法,设计了两种新的量子门算子。在该算法中,通过将量子位不同维的坐标均视为优化问题的近似解,该算法可以增加对解空间的遍历性,提高收敛的概率。通过直接将量子位的相位视为待优化个体的编码,分别提出了基于相位编码的量子遗传算法、量子免疫算法、量子蚁群算法和量子粒子群算法。在这些算法中,由于优化过程统一在[-1,1]n或[0,2π]n进行,与具体问题无关,因此对不同尺度空间的优化问题具有良好的适应性。通过将这些算法融合到过程神经网络的训练中,可明显提高模型的计算效率和预测精度。 第五,对比研究了基于相位编码的量子遗传算法、量子蚁群算法、量子粒子群算法、带精英保留策略的遗传算法、量子BP神经网络、量子权值神经网络、量子门节点神经网络、普通BP网络等8种预测模型在径流中长期预报中的建模应用。通过对漫湾水电站52年月径流系列及洪家渡水电站55年月径流系列的预测结果表明,量子智能优化算法的预报性能明显优于普通遗传算法,量子神经网络的预报性能明显优于普通BP网络。从而验证了量子机制的引入可以改善传统模型的预报性能,并提高月径流时间序列的预报精度。 最后,对全文的研究工作进行了总结,并对有待于进一步研究的问题进行了展望。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李贞双;李争艳;;基于云模型的量子免疫优化算法[J];计算机工程与应用;2011年21期
2 金向阳;林琳;钟诗胜;丁刚;刘义翔;;航空发动机振动趋势预测的过程神经网络法[J];振动.测试与诊断;2011年03期
3 吴骏;吴俊;;改进型免疫量子粒子群算法求解TSP问题[J];微电子学与计算机;2011年08期
4 尹新;谭阳红;孙义闯;;电力电子电路故障的ST和QNN诊断[J];电路与系统学报;2011年04期
5 刘士荣;张波涛;;采用生物信息机制的量子免疫克隆算法[J];模式识别与人工智能;2011年03期
6 于伟威;;一维氦原子在强激光场下电离的经典理论研究[J];产业与科技论坛;2011年02期
7 李盼池;宋考平;杨二龙;;基于相位编码的量子蚁群算法[J];系统工程理论与实践;2011年08期
8 杨富利;李岳黄;;量子密码技术与因特网[J];煤炭技术;2011年09期
9 桂卫军;江民斌;;一类X-态量子关联的几何测量[J];量子电子学报;2011年04期
10 刘喜梅;郭静;;改进的量子遗传算法用于函数极值优化[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2011年03期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 段乾恒;;以更少的物理资源实现通用绝热量子计算[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
2 林青;何冰;李剑;;基于复合系统的高效量子计算(英文)[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
3 苏震;连晓峰;刘载文;王小艺;;基于过程神经网络的污水处理软测量模型及算法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 詹明生;叶朝辉;;量子计算与量子计算机[A];第十一届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2000年
5 李文东;顾永建;刘凯;Yuan-Harng Lee;Yao-ZhongZhang;;Qubit和Ququart系统中的最优普适量子计算[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
6 郭光灿;;量子通讯和量子计算[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
7 周奇年;;海量数据搜索中的量子计算研究[A];第十六届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2011年
8 毕桥;曾祥华;;在光子晶体中利用纠缠态构造量子计算[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
9 周树德;王岩;孙增圻;孙富春;;量子神经网络[A];2003年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2003年
10 张勇;周正威;喻擘;郭光灿;;级联动力学退耦合与无消相干子空间实现量子计算[A];第十一届全国量子光学学术会议论文摘要集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李欣;量子计算与过程神经网络研究及应用[D];大连理工大学;2010年
2 居琛勇;量子计算中的新计算模式和新物理实现体系研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 尹志;量子计算和量子关联在约瑟夫森结系统中的研究[D];浙江大学;2010年
4 高亭;量子通信和概率克隆在量子计算中的应用[D];首都师范大学;2005年
5 杨佳慧;基于掺杂自旋的EPR量子计算研究[D];中国科学技术大学;2012年
6 陆朝阳;多光子量子计算实验研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 荣星;脉冲电子顺磁共振谱仪研制及应用[D];中国科学技术大学;2011年
8 刘晓曙;量子退相干中的量子控制问题研究[D];清华大学;2005年
9 郝三如;几何量子计算和量子信息传输问题的研究[D];西北大学;2003年
10 黄宇;基于量子计算的热工过程辨识研究及应用[D];华北电力大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏晓飞;代数动力学与一位量子逻辑门[D];四川大学;2005年
2 陈明;量子进化算法研究及应用[D];湖南师范大学;2007年
3 王凯宁;隐喻与量子世界的表征[D];山西大学;2008年
4 邓洪亮;高维Hilbert空间中量子信息的研究[D];湖南师范大学;2005年
5 李栋;量子衍生多目标进化算法及其应用研究[D];湖南大学;2008年
6 李絮;多宇宙并行量子多目标进化算法及其应用研究[D];湖南大学;2009年
7 吴超;三光子过程中两运动原子纠缠与超导比特分布量子计算[D];湖南师范大学;2010年
8 丁从宝;集合运算的量子算法设计及其应用[D];四川师范大学;2009年
9 王常春;量子博弈若干问题的研究[D];贵州大学;2007年
10 张海龙;量子密码及实现量子计算中CNOT的有效方案[D];解放军信息工程大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李陈续;我国量子计算研究获重大突破[N];光明日报;2009年
2 记者 熊润频;量子计算前景诱人[N];新华每日电讯;2009年
3 记者 吴长锋;我科学家在量子计算研究中获重大突破[N];科技日报;2009年
4 王凯宁 郭贵春 山西大学科学技术哲学研究中心;从量子计算视角看计算观念变革[N];中国社会科学报;2010年
5 本报记者 刘丽丽;量子计算:摩尔定律终结者[N];计算机世界;2009年
6 王丹红;量子计算又进一步[N];中国矿业报;2003年
7 代群;我国刷新光子纠缠和量子计算领域两项世界记录[N];福建科技报;2007年
8 齐芳;我科学家刷新光子纠缠和量子计算两项世界纪录[N];光明日报;2007年
9 本报记者 刘霞;“书呆子”们的兴奋点[N];科技日报;2010年
10 通讯员 胡胜友 记者 陈敬农;我国在多粒子纠缠研究领域保持国际领先[N];科技日报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978