[發明專利]一種基于動態核發育的時序數據聚類方法及系統

在審

• 申請號: 202111423566.1
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114139033A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 謝海斌;李鵬;莊東曄;丁智勇;彭耀仟;江川;閆家鼎;蔣天瑞
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F16/906
• 分類號: G06F16/906;G06F16/909;G06N3/08;G06N3/12
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 胡君;鄒大堅

1.一種基于動態核發育的時序數據聚類方法，其特征在于，步驟包括：

S01.配置初始核心并作為動態核分裂發育的起點；

S02.獲取當前新增時序數據，當前新增時序數據刺激各動態核，各動態核響應后得到對應的輸出，選擇輸出最大的動態核作為獲勝動態核，將所述獲勝動態核的類別復制給當前新增時序數據；

S03.使用用于描述動態核的激活頻次的記憶飽和度調控各所述動態核的分裂時機，其中當動態核的所述記憶飽和度超過預設閾值時，控制對應的動態核分裂生成新核，得到更新后的動態核集；

S04.根據動態核的中心和覆蓋域將所述更新后動態核集中各動態核聚為不同的類別，得到當前各動態核的聚類結果，返回步驟S02直至退出聚類。

2.根據權利要求1所述的基于動態核發育的時序數據聚類方法，其特征在于，所述步驟S01中，將接觸的第一個時序數據樣本在空間中的位置作為初始核心n₁的中心，以所述初始核心n₁作為動態核分裂發育的起點，設置所述初始核心n₁的記憶飽和度為預設飽和閾值s_t，以使得當初始核心n₁在競爭中獲勝時，直接分裂生成新的動態核，所述初始核心的覆蓋域設置為全域覆蓋。

3.根據權利要求1所述的基于動態核發育的時序數據聚類方法，其特征在于，所述步驟S02中當前新增時序數據刺激各動態核時，對當前新增時序數據具體使用高斯型函數作為動態核的激活函數，所有動態核均按照高斯基函數響應，當前新增時序數據刺激動態核n_j后產生的對應輸出O_n具體為：

其中，x_i+1表示當前新增時序數據，Dis()表示用于計算新增時序數據x_i+1與動態核中心的相似度函數，n_{j_μ}表示高斯基函數的均值并作為第j個動態核的中心；n_{j_σ}表示高斯基函數的協方差并作為第j個動態核的覆蓋域半徑，所述覆蓋域半徑表示歸屬于動態核所表示的簇的范圍。

4.根據權利要求1所述的基于動態核發育的時序數據聚類方法，其特征在于，所述步驟S02中，選擇輸出獲勝動態核時還包括：對獲勝動態核的所述記憶飽和度進行更新，若當前新增時序數據距離所述獲勝動態核的中心小于預設閾值，將所述獲勝動態核的記憶飽和度更新為0，若當前新增時序數據距離所述獲勝動態核的中心大于預設閾值，采用表達式o(1-o)作為所述記憶飽和度的增量Δs，其中采用徑向基函數計算所述記憶飽和度的增量Δs中的變量o。

5.根據權利要求4所述的基于動態核發育的時序數據聚類方法，其特征在于，所述步驟S02中根據競爭學習方式判斷獲勝的所述動態核，包括：

當初始核心n₁獲勝時，由初始核心n₁分裂生成新核n_i+1的中心，所述生成新核n_i+1的中心也即為當前新增時序數據x_i+1的位置，將當前獲勝動態核n₁的所述記憶飽和度賦值為0，以及將當前獲勝動態核n₁的覆蓋域設置為其中n_{1_μ}為當前獲勝動態核n₁的中心，Dis()表示相似度函數；

當動態核n_g獲勝時，其中g∈[1，i)，更新當前獲勝動態核n_g的記憶飽和度為n_{g_m′}，并判斷當前獲勝動態核n_g的記憶飽和度n_{g_m′}與預設飽和閾值s_t的關系，根據判斷結果調整當前獲勝動態核n_g的中心或對當前獲勝動態核n_g執行分裂操作；

當動態核n_g未獲勝時，其中g∈[1，i)，根據所述記憶飽和度判斷是否需要對動態核n_g進行衰減。