[發(fā)明專利]一種基于果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱性異常檢測方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110726093.6
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113313212B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖如良;李一奇;張仕;蔡聲鎮(zhèn)
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號: G06F18/214
• 分類號: G06F18/214;G06N3/006;G06N3/08
• 代理公司: 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.一種基于果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱性異常檢測方法，其特征在于：

其包括以下步驟：

S1：獲取一串具有正常的相同數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流為訓(xùn)練組和一串具有正常的相同數(shù)據(jù)中混有異常數(shù)據(jù)的混合數(shù)據(jù)流為測試組；

S2：構(gòu)建一個果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用訓(xùn)練組對果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“習(xí)慣化”；所述步驟S2的具體步驟包括：

S2-1：構(gòu)建一個果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，包括受體神經(jīng)元ORNs、抑制性神經(jīng)元LN1、投射神經(jīng)元PN_i；ORNs將激活信息傳遞給投射神經(jīng)元PN_i，還向抑制性神經(jīng)元LN1發(fā)出前饋興奮信號，而LN1抑制性神經(jīng)元又將抑制信號傳遞至投射神經(jīng)元PN_i上，抑制性神經(jīng)元LN1和投射神經(jīng)元PN_i的同時激活會增加抑制性神經(jīng)元LN1和投射神經(jīng)元PN_i之間突觸的權(quán)重w_i，突觸的權(quán)重w_i增加，使投射神經(jīng)元PN_i的激活量隨激活次數(shù)而減少；

S2-2：投射神經(jīng)元PN_i的活性值x_i為：

x_i＝max(s_i-lw_i,0)

其中，l為抑制性神經(jīng)元LN1的活性，是一個常數(shù)；w_i為抑制性神經(jīng)元LN1和投射神經(jīng)元PN_i之間突觸的權(quán)重；s_i是持續(xù)且相同的數(shù)據(jù)輸入；

S2-3：為了達(dá)成“習(xí)慣化”的目的，隨著s_i的持續(xù)輸入，抑制突觸的權(quán)重w_i的效果越強(qiáng)，在時間t下，突觸的權(quán)重w_i更新規(guī)則是：

其中，是習(xí)慣率，β∈[0,1]是恢復(fù)率；

S2-4：利用訓(xùn)練組對果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“習(xí)慣化”；

S3：利用贏者通吃策略對測試組中異常數(shù)據(jù)特征提取，輸出異常數(shù)據(jù)的稀疏二值化的特征向量；所述步驟S3的具體步驟包括：

S3-1：構(gòu)建神經(jīng)標(biāo)簽KC，將PN_i通過線性隨機(jī)投影將PN_i信息擴(kuò)充至50倍的神經(jīng)標(biāo)簽KC，通過贏者通吃策略稀疏神經(jīng)標(biāo)簽KC，給定一個PN_i的向量x，神經(jīng)標(biāo)簽KC的y計算為：

y＝Θx

其中，Θ是一個稀疏隨機(jī)矩陣，包含n_kc行和d列，選取n_kc的應(yīng)是40到50倍的d；

S3-2：使用閾值函數(shù)來過濾神經(jīng)標(biāo)簽KC響應(yīng)中的噪聲：

其中，1≤i≤n_kc；τ₀是一個小常數(shù)，等于輸入向量x的平均值；

S3-3：將最高激活神經(jīng)標(biāo)簽KC中的前5％設(shè)置為1，其余神經(jīng)標(biāo)簽KC設(shè)置為0；

S3-4：將測試組輸入果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸出異常數(shù)據(jù)的稀疏二值化的特征向量；

S4：異常數(shù)據(jù)的稀疏二值化的特征向量輸入的全連接層，采用梯度下降法進(jìn)行訓(xùn)練并輸出結(jié)果；

S5:建立基于果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱性異常檢測模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱性異常檢測方法的裝置，其特征在于：所述果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱性異常檢測模型，包括果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊、策略稀疏化神經(jīng)標(biāo)簽以及稀疏自動編碼器，所述果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊、策略稀疏化神經(jīng)標(biāo)簽以及稀疏自動編碼器依次排列連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱性異常檢測方法的裝置，其特征在于：所述果蠅嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊包括受體神經(jīng)單元、抑制性神經(jīng)單元、投射神經(jīng)單元；所述受體神經(jīng)單元、抑制性神經(jīng)單元、投射神經(jīng)單元依次排列連接；受體神經(jīng)單元與投射神經(jīng)單元連接。