神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究

陳廣銀

摘 要：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的簡稱，隨著人工智能的研究不斷深入，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)便因此成為熱門的研究方向，它的應(yīng)用非常廣泛，經(jīng)濟(jì)、生物、醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域都不乏神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參與和應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)事實上是一種運算模型，它通過建立一些信息模型，以不同的鏈接方式形成不同的輸出算法，通過大量的節(jié)點之間的連接來代表不同的功能值，它形同于每個網(wǎng)絡(luò)中的記憶模式，依靠網(wǎng)絡(luò)的連接來輸出函數(shù)，達(dá)到指定的功能，是一種非常嚴(yán)密的邏輯表達(dá)。隨著整個研究工作進(jìn)程的推進(jìn)，近10年的科研工作讓人們在人工智能領(lǐng)域也有了很大的進(jìn)步。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運算模式，幫助大家解決了很多計算機無法企及的問題并且被賦予了很多新興的智能技術(shù)。

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)方法 環(huán)境色譜法 多個節(jié)點 信息模型

中圖分類號：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0126-02

從近幾年在國內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的使用來看，在環(huán)境監(jiān)測中也有著非常良好的效果。無論是從色譜法、光譜法還是整個環(huán)境的評價都帶來了很多新的成果。該文主要是通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)分類的闡述，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用效果，希望能給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境監(jiān)測中做一些回顧和總結(jié)[1]。

1 網(wǎng)絡(luò)方法類別

由于著重的角度關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)法會有多種不同的類別，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是多個節(jié)點的連接，有相當(dāng)多復(fù)雜的算法，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以總共闡述兩大類的情況，包括有管理和無管理的網(wǎng)絡(luò)方法。關(guān)于這兩種的不同點就在于它們是否需要對現(xiàn)有的樣本進(jìn)行訓(xùn)練。有管理的網(wǎng)絡(luò)方法是需要訓(xùn)練，而無管理的網(wǎng)絡(luò)方法是無需進(jìn)行訓(xùn)練，它需要與其他的化合物相結(jié)合使用，里面會涉及到網(wǎng)絡(luò)與遺傳法、偏最小二乘法等分析方法來進(jìn)行分析比較。另外根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)不同，也可以把網(wǎng)絡(luò)方法給分成前向和后向的網(wǎng)絡(luò)方法，而如果是從網(wǎng)絡(luò)活動方式的差別，也可以將其分為隨機和確定兩種網(wǎng)絡(luò)方法。

2 關(guān)于環(huán)境監(jiān)測的化學(xué)方面的應(yīng)用

在化學(xué)方面，國內(nèi)與有很多用于化合物的一些研究，比如一些有機結(jié)構(gòu)分析，還有化學(xué)反應(yīng)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等等的分析。在進(jìn)行定量的構(gòu)效關(guān)系分析中，可以把釀酒的酵母菌來作為一種模型的指示物，建立相關(guān)網(wǎng)絡(luò)模型，然后對生物的毒性進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)測，當(dāng)然，在分析過程中還存在著很多的問題，通過比較一些網(wǎng)絡(luò)模型，然后計算它們之間的權(quán)值，再篩選相出相應(yīng)的參數(shù)，學(xué)者們在分析的時候也會對多層前傳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行探討分析，盡量減低誤差，通過多方向的非線性校準(zhǔn)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，然后表明引射能力，通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來不斷接近規(guī)律的程度，擬定相關(guān)的指標(biāo)數(shù)[2]。

3 分光光度的方法應(yīng)用

在化學(xué)分析進(jìn)程中，通過多元校正和分辨是相對來說較好的一種方法。隨著相關(guān)方法的不斷普及，目前大多數(shù)是使網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有的紫外光譜法相互關(guān)聯(lián)，利用線性網(wǎng)絡(luò)、BP網(wǎng)絡(luò)等來用于多個分組的報道[3]。鄧勃等[4]學(xué)者在分析的時候，認(rèn)為除了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，迭代目標(biāo)轉(zhuǎn)換因子的分析法相比較起來也是一種不錯的選擇，兩種方法各有優(yōu)勢，并且產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)法的誤差一般都不會很大。孫益民等專家在分析時，利用現(xiàn)有的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)先后側(cè)出的光度法，并且可以測定比如銅、鎳，并且這個分析方式非常的簡單和方便[5]。

4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對X射線中的熒光光譜法的應(yīng)用

研究人員通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立與X射線熒光譜譜法的關(guān)系，通過多個不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來應(yīng)用，可以通過他們之間的連接來測定酸溶鋁，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置，可以測定里面的最低的鋁值，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與BP的網(wǎng)絡(luò)模型的設(shè)立，可以直接輸入測出來的鋁含量情況，然后通過鋁含量來側(cè)出酸溶出來的鋁的數(shù)值。BP模型可以結(jié)合現(xiàn)有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，充分的在現(xiàn)有的信息模型上應(yīng)用，通過利用網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)的結(jié)構(gòu)，不僅可以做一些化學(xué)分析，還可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來檢測環(huán)境監(jiān)測中涉及到的紅外譜圖等的分析，這為環(huán)境分析提供了非常有意義的方向，并且給環(huán)境監(jiān)測提供了新的檢測方法[6]。

5 環(huán)境監(jiān)測中的色譜法的研究

在關(guān)于色譜法的研究中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也有可以應(yīng)用的方向[7]。色譜法中的小波分析，與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，小波分析的主要目的是為了得到重疊的色譜峰的信息，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析之后，可以在其中建立相關(guān)的模型，通過兩者的結(jié)合來分開重疊的色譜峰信息，眾所周知，把重疊色譜分開是一個非常復(fù)雜的工程，它們之間需要運用大量的元素來分開，效率極低，極其浪費時間。因為其內(nèi)里復(fù)雜的重疊組織，而現(xiàn)在，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為其分離提供了一種新的嘗試[8]，不僅如此，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法不僅可以分離，而且可以在分離之后得到更加精確的色譜信息。研究工作者在模擬退火神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時候，會運用藥物來優(yōu)化整個分離的條件，這對于提高色譜精確度也非常有效。

6 環(huán)境監(jiān)測中的評價

通過之前提到的BP網(wǎng)絡(luò)，通過介紹與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)合，來闡述了整個模型應(yīng)用的原理，通過綜合相關(guān)的分析方法可以對環(huán)境監(jiān)測中的適用性進(jìn)行分析評價，這樣表現(xiàn)出來的結(jié)果會更加客觀。研究者可以從有預(yù)測模型中表現(xiàn)的結(jié)果，在水庫里進(jìn)行抽樣，提取水庫中的相關(guān)元素進(jìn)行預(yù)測，確認(rèn)是否與實際結(jié)果一致，可以通過建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對水質(zhì)中的污染指數(shù)進(jìn)行評價，然后得出相應(yīng)的成果。

7 結(jié)語

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在整個環(huán)境監(jiān)測中有著非常重要的作用，它擁有一些比較有意義特性，總共可以總結(jié)為以下3個方面：第一，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)的特性?？梢酝ㄟ^大量的圖像來設(shè)計，進(jìn)行相關(guān)的圖像識別，把不同的幾個圖像進(jìn)行整合分析，并且把與之相互對應(yīng)的結(jié)果嵌入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，系統(tǒng)會根據(jù)自己特有的自學(xué)功能，對以后相關(guān)的圖像進(jìn)行識別操作，它可以給人們提供一些預(yù)測結(jié)果，甚至在未來的無論是經(jīng)濟(jì)還是政治等方面提供一些預(yù)測，預(yù)測經(jīng)濟(jì)和市場，給未來的發(fā)展提供引導(dǎo)。第二，系統(tǒng)具有可存儲的特性。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)里面包含了一種反饋的功能，而通過輸入信息和模型整合，聯(lián)系不同元素之間的關(guān)系，得出一些可能的聯(lián)想信息。最后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還有一項功能便是優(yōu)化得出答案的能力。

一般問題的因果關(guān)系都會涉及到多個方面，那么如何在多個元素中抽絲剝繭，不斷地優(yōu)化整個系統(tǒng)，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個主要的功能，它可以通過計算來得到最優(yōu)化的解，即便其中的運算量牽連的比較多，但是結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中反饋聯(lián)想的功能，再包括計算機強大的運算效率，那么得到答案有時候也是比較容易的。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中表現(xiàn)的效果比較好，但是除此之外，在其他領(lǐng)域，運用神經(jīng)系統(tǒng)也可以得到一些相關(guān)的數(shù)據(jù)，比如經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，它可以通過建立信息模型，來進(jìn)行市場預(yù)測和風(fēng)險評估，這些都是很好的應(yīng)用方式。在未來的實踐中，隨著經(jīng)驗的積累，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測中會不斷地深入，通過在色譜、光度等領(lǐng)域的剖析，為未來的環(huán)境監(jiān)測效果提供了更多的可能性。

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