hossein banki-koshki
-
بررسی پدیده هم آوایی در وزن های شبکه های عصبی جلوسو و ارائه روشی جدید برای تشخیص الگوهای هم آوایی
هم آوایی نورونی بعنوان یکی از مهمترین پدیده های شناختی مغز انسان، در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. پدیده هم آوایی اغلب در مدل های نورونی گسسته و پیوسته یا سیگنال های تجربی ثبت شده از مغز مورد بررسی قرار می گیرد اما در این پژوهش، بر خلاف پژوهش های قبلی، پدیده هم آوایی برای نخستین بار در وزن های شبکه های عصبی مصنوعی در حال تعلیم مورد بررسی قرار گرفته است. یافته های پژوهش نشان می دهد که هم آوایی در وزن های این شبکه ها، هم در حین یادگیری و هم در حالت بدون یادگیری اتفاق می افتد و از نوع هم آوایی عمومی است. همچنین با افزایش میزان یادگیری در شبکه، میزان هم آوایی در وزن ها نیز افزایش می یابد. در این پژوهش همچنین روشی جدید برای تشخیص الگوهای هم آوایی با استفاده از مشتق سیگنال و روش خوشه بندی سلسله مراتبی ارائه می شود و یک شاخص نیز برای سنجش میزان هم آوایی وزن ها در لایه های مختلف شبکه عصبی معرفی می گردد. بررسی این شاخص نشان می دهد که وزن های لایه های نخستین شبکه در مقایسه با لایه های سطوح بالاتر بصورت معناداری هم آوایی بیشتری دارند.
کلید واژگان: هم آوایی نورونی, هم آوایی وزنی, انعطاف پذیری سیناپسی, شبکه عصبی مصنوعی, نگاشت نورونی, شناخت, مدلسازی, آشوبWeight synchronization in feedforward neural networks and a novel method to detect synchrony patternsNeuronal synchronization as a significant cognitive phenomenon of the human brain, has attracted the interest of neuroscience researchers in recent years. This phenomenon is generally investigated in discrete and continuous neuronal models or experimentally recorded signals of the brain. In this study, for the first time, we investigate the weight synchronization instead of neuronal synchrony, in the training step of the artificial feedforward neural networks. The findings of the study show that the generalized weight synchronization occurs both during the training mode and in the non-training mode. Furthermore, as the training is completed, the synchronization increases between the weights. In this study, a new method is introduced in order to detect synchrony patterns using signal derivative and hierarchical clustering. We have also presented a criterion to quantify weight synchronization in different layers of the neural network. Accordingly, the results demonstrate that the lower layers of the network have a significantly higher level of weight synchrony than the upper layers.
Keywords: Neuronal Synchronization, Weight Synchronization, Synaptic Plasticity, Artificial Neural Network, Neuronal Map, Cognition, Modeling, Chaos -
ارایه مدل های نورونی جدید به منظور شبیه سازی پدیده های شناختی در مغز در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش، مدل نورونی جدیدی مبتنی بر رفتار آشوبگونه وزن های شبکه های عصبی مصنوعی در حین یادگیری با استفاده از الگوریتم پس انتشارخطا، ارایه شده است. این مدل نخستین مدل نورونی گسسته با قابلیت یادگیری است و توانایی بروز رفتارهای پیچیده و آشوبی را دارد. قابلیت یادگیری این امکان را به این مدل نورونی داده است که پدیده های شناختی مانند هم آوایی نورون ها را در شرایطی نزدیک به واقعیت شبیه سازی کند. مدل نورونی مذکور که از یک شبکه عصبی جلوسوی سه لایه بدست آمده است، دارای جاذب های هم زیست متعددی است که یادگیری را در بستر جذب های مختلف امکان پذیر می کند. بررسی پارامترهای مدل نشان می دهد که بایفورکیشن نه تنها با تغییر پارامتر ضریب یادگیری روی می دهد، بلکه تحریک بیرونی نیز می تواند به عنوان یک پارامتر کنترل باعث تغییر رفتار مدل و بایفورکیشن شود، نکته ای که می تواند در طراحی و مدلسازی روش های درمانی برای اختلالات شناختی مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: مدل نورونی گسسته, شبکه عصبی مصنوعی, شناخت, آشوب, یادگیری, هم آواییThe presentation of new neuronal models to simulate cognitive phenomena in the brain has attracted the research interests in recent years. In this study, a new neural model based on the chaotic behavior of weights of artificial neural networks during training by back-propagation algorithm is presented. This model is the first discrete neuronal model with learning ability and shows complex and chaotic behaviors. The learning ability of this model has enabled it to simulate cognitive phenomena such as neuronal synchronization in near-realistic conditions. The model, which is derived from a simple three-layered feed-forward neural network, has several coexisting attractors that make learning possible in various basins of attraction. The study of model parameters shows that bifurcation occurs not only by changing the learning rate, but also external stimulation can change the model behavior and bifurcation pattern. This point that can be used in modeling and designing new therapies for cognitive disorders.
Keywords: Discrete Neuronal Model, Artificial neural network, Cognition, chaos, learning, synchronization -
استفاده از توالی های نوکلیوتیدی ژنوم به عنوان سیگنال های بیوشیمیایی در روش های یادگیری ماشین، با تبدیل این توالی ها به کدهای عددی امکان پذیر است و این تبدیل باعث افزایش غیرواقعی بعد داده ها شده و انجام عملیات های تحلیل داده، مانند بصری سازی و استخراج ویژگی را با محدودیت هایی روبه رو می سازد. از این رو، باید با استفاده از روش های کاهش بعد، داده ها را به فضای واقعی برگرداند. در این پژوهش از یک شبکه ی عصبی عمیق اتوانکودر به منظور کاهش بعد داده های توالی مربوط به جایگاه های پیوند روی ژنوم انسان استفاده شده است. به منظور بررسی میزان حفظ اطلاعات داده های اصلی در داده های کاهش بعد یافته، از یک طبقه بندی دوکلاسه به وسیله ی ماشین بردار پشتیبان استفاده می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که اطلاعات تقریبا به طور کامل در فشرده سازی حفظ می شود. سپس از داده های فشرده شده برای بصری سازی و هم چنین انتخاب ویژگی با تحلیل واریانس استفاده می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مکان های اول، دهم و هشتم در توالی ها دارای بیشترین اطلاعات هستند. درحالی که عمده ی پژوهش های پیشین روی داده های بیان ژن حاصل از میکروآرایه، متمرکز شده اند و مقایسه ی محدودی بین روش های کاهش بعد در آن ها انجام شده است. این مقاله برای نخستین بار، داده های نوکلیوتیدی توالی را با شبکه ی اتوانکودر، کاهش بعد داده و مقایسه ی جامعی بین انواع روش های کاهش بعد و یادگیری ماشین ارایه می دهد.
کلید واژگان: اتوانکودر, کاهش بعد, توالی ژنوم, طبقه بندی, استخراج ویژگیThe use of genomic nucleotide sequences as biochemical signals in machine learning methods is possible by converting these sequences into numerical codes. This conversion results in an unrealistic increase in the dimension of the data and encounters some data analysis operations such as visualization and feature extraction with constraints. Therefore, one should use the dimensionality reduction technics in order to return the data to its real dimension. In this study, a deep autoencoder neural network has been used to reduce the dimension of binding site sequence data on the human genome. In order to determine whether the information of real data is preserved in compressed data, we perform a two-class classification using a support vector machine. The results show that information is almost entirely preserved in compression. Then, compressed data is used for visualization as well as feature selection by analysis of variance. The results show that the first, the tenth and eighth positions in the sequences are the most informative positions. While the majority of the previous works deal with gene expression data of microarrays and compare a few dimension reduction algorithms, this paper for the first time uses an autoencoder on nucleotide sequence data and provides a comprehensive comparison between the performance of the dimension reduction technics and machine learning algorithms.
Keywords: Autoencoder, Dimensionality Reduction, Genome Sequence, Classification, feature selection -
همزمان با ارتقای فناوری های پزشکی و نیاز به تربیت نیروهای فنی متخصص در این زمینه، حوزه آکادمیک مهندسی پزشکی به عنوان بسترسازی آموزشی این نیاز به وجود آمده است. مهندسی پزشکی که پیش تر در دانشکده های دیگر به صورت ادامه برخی از رشته های مهندسی یا زیرشاخه آن تدریس می شد، با گسترش و پیشرفت رشته و کاربردهای آن به تدریج به یک رشته با دانشکده های مستقل تبدیل شد. به دلیل جدید و نوپا بودن رشته مهندسی پزشکی و کاربرد وسیع آن در حوزه سلامت و پزشکی، در مدت زمان کوتاه به پیشرفت های چشم گیری دست یافته است؛ از این رو ضروری است که مراکز آموزشی فعال در حوزه مهندسی پزشکی هر چند مدت یک بار بررسی دقیقی درباره وضعیت آموزشی و پژوهشی این رشته در جهان و مقایسه آن با وضع موجود در کشور خود به عمل آورند تا امکان هم گامی و رقابت در حوزه آموزشی، پژوهشی و صنعتی، با توجه به نیازهای بومی، میسر شود. در این مقاله، وضعیت آموزشی و پژوهشی رشته مهندسی پزشکی در 50 دانشگاه برتر به تفکیک قاره های جهان در سال 2016 بررسی شده است. 17 دانشگاه از آمریکا، 19دانشگاه از اروپا و 14دانشگاه از آسیا و استرالیا بر اساس رتبه بندی سه موسسه Times، QS و CWUR انتخاب شده و مطالعه شده اند. نتایج بررسی ها در دو بخش آموزشی و پژوهشی ارائه شده است. در بخش آموزشی رشته های ارائه شده در مقاطع سه گانه، وضعیت مستقل شدن دانشکده های مهندسی پزشکی، سال تاسیس و تعداد هیئت علمی دانشکده های مستقل و... ارائه شده اند. بخش پژوهشی شامل زمینه های پژوهشی رایج رشته مهندسی پزشکی، وضعیت پژوهش در هر دانشگاه و هر قاره است.کلید واژگان: مهندسی پزشکی, زمینه های پژوهشی, آموزش, رشته هاAlong with advancement in medical technologies, the academic field of Biomedical Engineering (BME) was developed. BME which was once considered as a subdivision of other disciplines, has gradually become an independent discipline with established departments. The extended medical and biological applications of the new discipline resulted in itsrapid progress. It is essential for academic centers to examine novel education and research areas of biomedical engineering every few years. In this paper we presented educational and research status of biomedical engineering among world's 50 top universities from different continents. We used three world university rankings (Time, QS, CWUR) to select top universities in 2016. Overally we studied 17 universities from America, 19 universities from Europe and 14 universities from Asia and Oceania. The undergraduate and postgraduate educational programs were presented and the independency status of biomedical engineering departments were studied using four models and results were compared among universities from different continents. The foundation year and number of academic staff of BME departmentswere further shown.Moreover, the BME researchfiledswere shown and compared among top universities from different contients and the most prevalent research areas were presented.Keywords: biomedical engineering, research areas, majors, degrees
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.