收藏本站
《重庆大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

量子计算在动态递归与自组织神经网络中的机理及应用研究

李鹏华  
【摘要】:量子计算研究的重要意义已经为许多科学家所共识,特别是将量子计算与神经计算相结合而得到的量子神经网络,已成为人工智能计算发展的一个主流方向。经历十多年的迅速发展,量子神经网络中知识表示的独特结构与信息处理的高效性能,使其在许多理论领域中取得了显著效果,成为信息处理的一个有力工具,为解决一些传统神经网络极难求解的问题提供了全新的思路。 为使量子神经网络的理论更加完善,并从理论走向实践,国内外许多专家学者,尤其是一大批年轻有为的国内外博士参与到这项研究中,为量子神经网络的发展作出了杰出贡献。本文在研究量子力学中一些原理和概念的基础上,将量子技术引入到神经网络中,通过对量子神经网络拓扑结构及其学习算法的设计,提出了几种量子神经网络模型。具体来讲,本文的工作可总结如下: ①提出量子门Elman神经网络模型。新模型由量子比特神经元和经典神经元构成。量子物理规律被应用于量子比特神经元与经典神经元之间的相互作用之中。增加的量子映射层,用于解决由于信息量子化所带来的上下文单元输出与隐藏层输入之间模式不一致的问题。新提出的标准量子学习算法,包含相关量子门参数的更新。新提出的梯度扩展量子学习算法,采用时间调度策略调整学习率参数,利用梯度扩展使得上下文单元的权值与隐藏层的权值同步更新。新提出的带自适应死区向量估计的量子学习算法,采用自适应死区向量控制学习参数,并证明该算法在李亚普诺夫意义下的收敛性。 ②提出带时间延迟的量子Hopfield神经网络模型。从量子态演化规律出发,结合量子叠加原理和测量原理,提出带时间延迟的量子Hopfield神经网络模型,对Hopfield神经网络中的联想记忆机制,从概率角度给出新的诠释。新模型中,神经元状态及连接权值矩阵均采用量子态表示。当前时刻的量子态由前面若干个时刻的量子态叠加得到。在不同时刻的,与神经元相连接的量测矩阵,包含量子态在相应时刻被观测到的概率信息。在定义量子联想记忆中的量子记忆原型之后,通过计算量测矩阵中相关权值元素出现的概率值,得到量子关键输入模式在特定时刻,以特定量子记忆原型出现的概率。 ③提出具有弹性邻域半径的量子SOM神经网络模型。新模型将实数对象量子化为量子初始态,在量子门的作用下,初始态历经量子中间态被激化为激发态。与量子化权值相连接的量子激发态在量子学习规则的驱动下,被竞争层神经元感知,实现有序的拓扑映射。新提出的量子学习规则采用量子化权值与量子激发态之间的距离,以及量子化权值与量子激发态之间的相似度共同定义邻域核函数中的弹性半径,从而避免某些竞争层神经元因采用固定半径缩放而形成死区。 ④实现上述三种量子神经网络在特定背景下的具体应用。针对特定工程对象,分析相关工程现状及需求,实现工程对象与三种量子神经网络的有机结合。在短时载荷预测中,针对众多预测方法采用前馈类网络实现预测的现状,采用量子门Elman神经网进行载荷预测。在验证量子门Elman神经网络性能的同时,也提高电力载荷预测的准确性。在模拟电路故障诊断中,针对采小波分析和主元分析进行故障特征提取的前馈神经网络方法,通过小波包分析和新定义的能量函数提取故障特征,在检验新提出的基于Hopfield编码的故障诊断方法后,针对多故障耦合问题,采用量子Hopfield神经网络从概率角度对故障发生的机制进行新的诠释。在污水处理的出水水质预报中,针对处理过程的超强非线性和超大滞后性,采用量子SOM神经网络进行长时预报。在验证量子SOM神经网络性能的同时,提高预报的准确性。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP183;O413.1

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王军锋;张维强;宋国乡;;模拟电路故障诊断的多小波神经网络算法[J];电工技术学报;2006年01期
2 朱大奇;桑庆兵;;光电雷达电子部件的量子神经网络故障诊断算法[J];电子学报;2006年03期
3 解光军,李斌,庄镇泉;量子系统实现神经计算的理论分析[J];电子与信息学报;2003年05期
4 黄明智;马邕文;万金泉;黄明护;;污水处理中人工神经网络应用研究的探讨[J];环境科学与技术;2008年03期
5 祝文姬;何怡刚;;一种新的模拟电路故障特征提取与诊断方法[J];湖南大学学报(自然科学版);2011年04期
6 解光军;庄镇泉;;量子神经网络[J];计算机科学;2001年07期
7 丛秋梅;柴天佑;余文;;污水处理过程的递阶神经网络建模[J];控制理论与应用;2009年01期
8 漆为民,程远楚,姬巧玲,蔡维由;PID型Elman网络及在动态系统辨识中的应用研究[J];控制与决策;2005年10期
9 李祖欣;王万良;胡文军;;资源约束网络中基于LSSVM的预测反馈调度[J];控制与决策;2010年03期
10 邓勇;师奕兵;;基于相关分析的非线性模拟电路参数型故障诊断方法[J];控制与决策;2011年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵世新;张晨;李静怡;高学平;;基于BP神经网络方法的引滦入津工程黎河段水质预测研究[J];安全与环境学报;2010年02期
2 陈时华;;Properties of the two- and three-dimensional quantum dot qubit[J];半导体学报;2010年05期
3 陈弘扬;任华堂;徐世英;夏建新;;淮南市水厂取水口水质指标预警研究[J];北京大学学报(自然科学版);2012年03期
4 郑伟;童怀;钱国超;刘双捷;张岩;;基于DGA及AGAWNN的电力变压器故障诊断[J];变压器;2009年04期
5 张火明;孙志林;高明正;;改进的BP神经网络在船舶与海洋工程中的应用研究(英文)[J];船舶力学;2010年06期
6 高凯鹏;周伟;;网络信息系统的安全问题及对策[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年S1期
7 尹辑文;于毅夫;李伟萍;王子武;肖景林;;抛物线性限制势量子点量子比特的研究进展[J];赤峰学院学报(自然科学版);2011年07期
8 孟利民;周凯;沈鑫宇;徐志江;;基于Grover搜索思想的无线自组网络路由算法研究[J];传感技术学报;2010年02期
9 ;General Quantum Interference Principle and Duality Computer[J];Communications in Theoretical Physics;2006年05期
10 ;Jnconventional Geometric Phase Gate with Superconducting Quantum Interference Device Qubits in Cavity QED[J];Communications in Theoretical Physics;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Complexity for the Approximation of Sobolev Imbeddings in the Quantum Computation Model[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
2 刘永红;李飞;;多用户检测的量子神经网络方法[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
3 孟利民;吴一帆;周凯;华惊宇;沈鑫宇;;基于量子搜索算法的MANET网络路由算法研究[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年
4 ;The Algorithm and Application of Quantum Wavelet Neural Networks[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
5 于文莉;李海;范辉;;量子遗传算法在二维最大熵图像分割中的应用研究[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(下)[C];2008年
6 彭新华;张竞夫;杜江峰;Dieter Suter;;核磁共振量子模拟器[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
7 陈宗海;张陈斌;;量子控制系统的仿真研究[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
8 李明;陈宗海;;量子计算机——未来二十年的挑战[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
9 宋国明;王厚军;姜书艳;刘红;;基于神经网络的融合智能诊断方法在模拟电路故障诊断中的应用[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
10 ;Quantum Searching Algorithm and Circuit Implementation[A];2008’“先进集成技术”院士论坛暨第二届仪表、自动化与先进集成技术大会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付晓薇;基于量子力学的图像处理方法研究[D];华中科技大学;2010年
2 宋佩君;相干介质中的量子调控研究[D];华中科技大学;2010年
3 南栋祥;具突变性对象的量子神经网络突变波函数及权重波函数的分析与研究[D];昆明理工大学;2009年
4 叶笠;基于统一节点电压增量比向量的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2011年
5 宋国明;基于提升小波及SVM优化的模拟电路智能故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2010年
6 张明明;面向量子可逆逻辑自动综合的多目标进化算法研究[D];东华大学;2010年
7 韩阳;量子测量及其在量子信息处理中的应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 石国芳;量子通信中信息传输的研究[D];西北大学;2011年
9 张胜利;量子态的测量、估计与蒸馏研究[D];中国科学技术大学;2011年
10 刘泱;极性分子的速度滤波和缓冲气体冷却的理论和实践研究[D];华东师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 康辉;基于小波神经网络的模拟电路故障诊断技术研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 于景水;量子搜索算法研究及量子纠缠计算[D];江南大学;2011年
3 徐海潭;任意子和拓扑量子计算[D];浙江大学;2009年
4 韩宁;智能故障诊断技术在中频冶炼中的应用[D];河北科技大学;2011年
5 王恒;基于双光子跃迁的受激拉曼绝热过程和双模光腔中的受控非门[D];吉林大学;2011年
6 王燕玲;基于非最大纠缠态测量的量子隐形传态[D];大连理工大学;2011年
7 姜伟;耦合含噪声探测设备的磁通量子比特的量子非破坏测量[D];南京大学;2011年
8 范抗抗;量子纠缠的可分性判据和量子退相干的研究[D];兰州理工大学;2011年
9 郭梅燕;经由一种三粒子纠缠态的控制量子隐形传态[D];河北师范大学;2011年
10 崔晓静;基于量子特征与ICA技术的齿轮箱故障诊断研究[D];中北大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 祝文姬;何怡刚;谢宏;刘美容;王玺;庞伟区;张颖;;基于遗传BP网络的模拟电路故障诊断[J];测试技术学报;2007年05期
2 王淑娟,陈博,赵国良;基于小波包变换预处理的模拟电路故障诊断方法[J];电工技术学报;2003年04期
3 谭阳红,何怡刚;模拟电路故障诊断的小波方法[J];电工技术学报;2005年08期
4 杲秀芳;曹建设;;基于傅立叶和小波变换的电网谐波检测[J];电力学报;2007年04期
5 殷时蓉;陈光礻禹;谢永乐;;应用Elman网络优化非线性模拟电路测试激励[J];电子科技大学学报;2008年04期
6 李飞,赵生妹,郑宝玉;量子神经元特性研究[J];电路与系统学报;2004年04期
7 朱大奇,于盛林;基于D-S证据理论的数据融合算法及其在电路故障诊断中的应用[J];电子学报;2002年02期
8 张葛祥,李娜,金炜东,胡来招;一种新量子遗传算法及其应用[J];电子学报;2004年03期
9 杨俊安,庄镇泉,史亮;多宇宙并行量子遗传算法[J];电子学报;2004年06期
10 王艳;蔡骅;陈庆伟;胡维礼;;网络控制系统反馈调度器的设计[J];电子学报;2007年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高丽娜,邱关源;一种连续可调权值CMOS神经网络[J];电子学报;1998年02期
2 于子翊,茹蓓;基于SOM神经网络的医疗诊断专家系统研究[J];新乡师范高等专科学校学报;2005年05期
3 李敏强,徐博艺,寇纪淞;遗传算法与神经网络的结合[J];系统工程理论与实践;1999年02期
4 张大志;李永强;;人工神经网络的混合算法及其在机械故障诊断中的应用[J];机械与电子;2007年04期
5 高丽娜;邱关源;;神经网络高精度权值的模拟电路实现[J];电子与信息学报;1993年05期
6 沈琴婉;黄五群;陈天崙;张延炘;;互连权值灰度阶有限的神经网络的蒙特卡洛学习算法[J];模式识别与人工智能;1994年02期
7 战仁军,张炜,张优云,谢友柏;摩擦学设计知识获取系统的神经网络方法[J];机械科学与技术;1995年06期
8 陈琼,郑启伦;人工神经网络系统硬件实现的研究进展[J];电路与系统学报;2000年01期
9 王凤琴,高颖,赵军;基于遗传算法的神经网络优化[J];燕山大学学报;2001年03期
10 郑申白,吕庆;用神经网络BP算法预报热轧钢材抗拉强度[J];河北冶金;1996年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 田艳兵;;BP算法和PSO算法在神经网络中的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 薛文平;刘星桥;刘国海;;基于神经网络的自适应谐波和无功电流的检测[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
3 安世奇;孙一康;王京;;基于遗传算法的神经网络简单自适应控制[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
4 延俊华;吴麒;高黛陵;;基于对象冲击响应的NN控制器实现[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
5 葛铭;李平;孙优贤;;基于神经网络的多变量控制系统设计[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年
6 许志闻;纪政;郭哓新;李风瑞;李文辉;王钲旋;庞云阶;;基于小波神经网络的炉膛火焰识别和诊断[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
7 顾晓波;许建中;肖泽龙;;BP神经网络在红外毫米波信息融合中的应用[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
8 尚钢;陈立耀;李卓球;王建平;;神经网络在梁体结构缺陷识别中的应用[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
9 侯艳芳;冯红梅;;基于神经网络的调制识别算法的研究[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年
10 沈建荣;杨林泉;陈琳;;神经网络的稳定性判据与区域经济结构调整[A];系统工程与可持续发展战略——中国系统工程学会第十届年会论文集[C];1998年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 于翔;数字神经网络中的协同应用[N];网络世界;2009年
2 健康时报特约记者  张献怀;干细胞移植:修复受损的神经网络[N];健康时报;2006年
3 邹丽梅 陈耀群;江苏科大神经网络应用研究通过鉴定[N];中国船舶报;2006年
4 记者 孙刚;“神经网络”:打开复杂工艺“黑箱”[N];解放日报;2007年
5 本报首席记者 任荃 实习生 史博臻;轨交“神经网络”触动创新神经[N];文汇报;2011年
6 计算机世界实验室 韩勖;当布线系统遭遇神经网络[N];计算机世界;2009年
7 曹建兵 李祖兵 特约记者 何天进 本报记者 于莘明;给导弹植入“神经网络”[N];科技日报;2005年
8 谭薇;“潮湿计算机”:拥有人类智慧的超级大脑[N];第一财经日报;2010年
9 韩婷婷;ICT强壮奥运“神经网络”[N];通信产业报;2007年
10 ;人老了,大脑仍能形成新的神经网络[N];新华每日电讯;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李鹏华;量子计算在动态递归与自组织神经网络中的机理及应用研究[D];重庆大学;2012年
2 马永涛;通信信道建模的神经网络优化技术研究[D];天津大学;2009年
3 周伟;关于多稳定回复式神经网络中的一些问题[D];电子科技大学;2010年
4 张海仙;回复式神经网络的连续吸引子[D];电子科技大学;2010年
5 陈擎文;《伤寒论》的“方—证要素”对应体系及其神经网络数学模型的构建[D];北京中医药大学;2011年
6 熊雪梅;参数化模糊遗传神经网络及在植物病害预测的应用[D];南京农业大学;2004年
7 张莉;几类神经网络的分析与优化及其应用研究[D];西安电子科技大学;2012年
8 王琼;基于优化理论的神经网络研究及在抽油机故障诊断中的应用[D];东北石油大学;2011年
9 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
10 徐芳;多稳定神经网络的动力学分析[D];电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜宇;发动机裂解设备故障诊断技术的研究[D];吉林大学;2012年
2 田鹏明;基于神经网络的振动主动控制研究[D];太原理工大学;2012年
3 高宝建;基于神经网络的月降水预报模型在洪泽湖的应用研究[D];南京信息工程大学;2012年
4 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
5 来建波;基于神经网络的路段行程时间预测研究[D];云南大学;2011年
6 闫超;基于BP神经网络的煤矿深埋硐室软岩流变参数反演分析[D];安徽理工大学;2011年
7 郝庆光;基于神经网络的农药去除设备设计[D];长春理工大学;2011年
8 杨立儒;基于神经网络的电路故障诊断的研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
9 刘兰兰;基于神经网络和遗传算法的H型钢粗轧工艺参数优化研究[D];山东大学;2011年
10 李安新;BP神经网络研究与硬件实现[D];山东科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026