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研究生:何佳祥
研究生(外文):Chia-hsiang Ho
論文名稱:應用基因演算法優化類神經網路於污水廠興建成本預估之研究
論文名稱(外文):An Application of Genetic Algorithm - Based Neural Network on the Construction Cost Estimation for Wastewater Treatment Plant
指導教授:萬騰州萬騰州引用關係
指導教授(外文):Terng-Jou Wan
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:環境與安全工程系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:基因類神經倒傳遞類神經污水處裡廠
外文關鍵詞:back-propogation neural networkwastewater treatmentGenetic algorithm
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基因類神經(GANN)是一種最佳解的搜尋方式。在系統分析的領域中,主要是利用其具有全域(Global)搜尋的特性,在求解的過程中,可避免落入局部之最佳解(Local Optimum)。而傳統的倒傳遞類神經網路(BPNN)在系統的演算過程中,則需要透過一連串繁複的試誤法(trial and error),分別求出包括隱藏層單元數、資料筆數分割比例、轉換函數等操作因子之最佳組合,才可決定並建構出最佳化之類神經網路。且在最佳近似解的求解過程中,基因類神經之最佳解收斂趨勢較為平緩,可以避免在不同的參數設定下,得到差異性過大的極值點,因而降低模式之整體預測效能之穩定性。
一般求取模式之最佳化,通常會因為原始資料具變動性及隨機性等不確定性因素,而降低模式的預測準確性。因此,若是可以在模式進行運算前,利用前處理的方式,預先找出資料的規律性,以增加數列在學習訓練階段之學習效能,並且配合模式本身之演算特性,藉此改善模式之預測效果及準確性。
本研究分別利用基因類神經及倒傳遞類神經網路模式做為分析工具,以污水廠之興建成本資料為基礎,並嘗試利用各種前處理的技巧,包括累加生成、資料排序等方式,以改善原始資料的變動趨勢,藉此提升並改善模式整體的預測效能。根據本研究的結果顯示,利用累加生成改善資料的組成,確實可以提高模式預測的準確性。
Genetic Algorithm combined Neural Network (GANN) was one of the optimum solution search method. In the filed of systematic analysis, it have global search property to prevent to find out the local optimum. And that the traditional back-propagation method (BPNN) need to go through an complexity trial and error method to find out the network structure parameter, such as hidden layer neuron, data records split ratio and the transfer function during the solving process to find out and to build the optimum network. During the solving process, GANN could converge an smoothly solution tendency in order to prevent different parameter setting, might get an extreme value and to drop down the stability of the prediction efficiency.
Optimal model may drop down the prediction accuracy, because the original data might have variation and randomly uncertainly factor. if the optimal model could used to find out the data regularity by data pre-treatment method, to increase the learning efficiency, and accompany with the evolutionary algorithm property and will to improve the model prediction efficiency and accuracy.
In this research, we use the wastewater treatment construction cost data, base on the GANN and BPNN as our analysis tools, and try to use several pre-treatment method, such as accumulated gathering operating, AGO, and data sorting arrangement, to improve the original data variation tendency, and final result shows that the GANN use data pre-treatment AGO, could promote the model prediction accuracy.
中文摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iii
表目錄 v
圖目錄 iv

一、緒論 1
1.1 研究緣起及動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究架構流程 3
二、文獻回顧 .5
2.1 污水處理廠成本推估模式之相關研究 5
2.1.1 國內相關研究文獻 .5
2.1.2 國外相關研究文獻 8
2.2 類神經網路理論基礎之介紹 13
2.2.1 類神經網路之發展 14
2.2.2 倒傳遞類神經網路之架構 14
2.3 基因演算法理論基礎之介紹 21
2.3.1 基因演算和其他演算法結合之應用 32
2.3.2 基因演算法和其他演算法之優缺點比較 39
2.4 綜合比較 41
三、研究方法 43
3.1 資料收集及前處理 43
3.1.1 成本函數基期之調整 43
3.1.2 資料前處理 44
3.2 基因類神經網路模式分析流程 46
3.2.1 輸入層變數篩選分析 46
3.2.2 輸入變數間相關性考量 47
3.2.3 隱藏層單元數 49
3.2.4 輸出層分析 49
3.2.5 網路及學習預測效能評估 49
3.3 基因演算結合類神經網路之分析流程 51
四、結果與討論 53
4.1 基因類神經之演化計算結果 53
4.1.1 輸入變數之筆數分割 54
4.1.2 基因類神經網路之隱藏層單元數 54
4.1.3 基因類神經網路最佳化參數設定 55
4.2 數據資料累加前處理 59
4.3 數據資料排序前處理 64
4.4 綜合討論 69
五、結論與建議 71
5.1 結論 71
5.2 建議 72
參考文獻 73
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