Читать онлайн «Исследование отношений между структурой и функцией эволюционно возникших систем»
Автор Барцева О.Д.
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ
на правах рукописи
БАРЦЕВА Ольга Дмитриевна
ИССЛЕДОВАНИЕ ОТНОШЕНИЙ МЕЖДУ СТРУКТУРОЙ И ФУНКЦИЕЙ
ЭВОЛЮЦИОННО ВОЗНИКШИХ СИСТЕМ С ПОМОЩЬЮ
НЕЙРОСЕТЕВОЙ МОДЕЛИ.
03. 00. 02 - Биофизика
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени
кандидата физико-математических наук
Научный руководитель
доктор физико-математических наук,
профессор, Р. Г. Хлебопрос
КРАСНОЯРСК - 2002
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА СООТВЕТСТВИЯ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ
СИСТЕМ, ВОЗНИКШИХ ЭВОЛЮЦИОННЫМ ПУТЕМ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1. 1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ О СООТНОШЕНИИ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ
БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 9
1. 2 ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ - ИНСТРУМЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ СЛОЖНЫХ
СИСТЕМ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 12
1. 3 СЕТИ КАК СПОСОБ ОПИСАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 19
1. 4 НЕЙРОННЫЕ СЕТИ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22
1. 5. ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС КАК ПОИСК ЭКСТРЕМУМА ФУНКЦИИ
ПРИСПОСОБЛЕННОСТИ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 26
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 29
2. 1. АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕНЕРАЦИИ НЕЙРОСЕТЕВЫХ МОДЕЛЬНЫХ
ОБЪЕКТОВ С ЗАДАННОЙ ФУНКЦИЕЙ. ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
2. 2 СТАНДАРТНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ СХОДСТВА СТРУКТУР НМО... ... ... ... ... ... ... ... . . 37
2. 3 МЕТОДЫ ПОИСКА ЛОКАЛЬНОЙ И ДИСКРЕТНОЙ СИММЕТРИЙ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 38
2. 4. КОНТРАСТИРОВАНИЕ НМО. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 39
2. 5. ПОЛУЧЕНИЕ СТРУКТУР НЕЙРОСЕТЕЙ, СФОРМИРОВАННЫХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ
"МУТАЦИОННОГО ДАВЛЕНИЯ. " ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 39
2. 6. ОБОЗНАЧЕНИЯ НЕЙРОСЕТЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 40
2. 7. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В РАБОТЕ. ... ... ... ... ... . . 41
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО
СРАВНЕНИЮ СТРУКТУР НМО. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 47
3. 1 РЕЗУЛЬТАТЫ СРАВНЕНИЯ СТРУКТУР НМО ПРИ ПОМОЩИ СТАТИСТИЧЕСКИХ И
АЛГЕБРАИЧЕСКИХ МЕТОДОВ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 47
3. 2 ОЦЕНКИ СХОДСТВА СТРУКТУР НМО, ПОЛУЧЕННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЕМ ЕВКЛИДОВА
РАССТОЯНИЯ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 50
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ГЛАВЫ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 58
ГЛАВА 4.
