深度神经模糊系统算法及其回归应用

• Published in: 自动化学报 Vol. 46; no. 11; pp. 2350 - 2358
• Main Authors: 赵文迪, 陈德旺, 卓永强, 黄允浒
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 福州大学数学与计算机科学学院 福州350108 01.11.2020; 福州大学智慧地铁福建省高校重点实验室 福州350108%广州航海学院海运学院 广州510725
• Subjects: 高维大数据; 深度神经模糊系统; 自适应神经模糊系统; 分层结构; 可解释性
• ISSN: 0254-4156
• DOI: 10.16383/j.aas.c200100

深度神经网络是人工智能的热点,可以很好处理高维大数据,却有可解释性差的不足.通过IF-THEN规则构建的模糊系统,具有可解释性强的优点,但在处理高维大数据时会遇到"维数灾难"问题.本文提出一种基于ANFIS(Adaptive net-work based fuzzy inference system)的深度神经模糊系统(Deep neural fuzzy system,DNFS)及两种基于分块和分层的启发式实现算法:DNFS1和DNFS2.通过四个面向回归应用的数据集的测试,我们发现:1)采用分块、分层学习的DNFS在准确度与可解释性上优于BP、RBF、GRNN等传统浅层神经网络算法,也优于LSTM和DBN等深度神经网络算法;2)在低维问题中,DNFS1具有一定优势;3)在面对高维问题时,DNFS2表现更为突出.本文的研究结果表明DNFS是一种新型深度学习方法,不仅可解释性好,而且能有效解决处理高维数据时模糊规则数目爆炸的问题,具有很好的发展前景.