Механизм обучения коллективного классификатора на основе конкуренции, управляемой обучающими примерами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель работы состоит в модификации механизма обучения коллективного классификатора для обеспечения возможности его обучения только за счёт популяционной динамики, без внешнего сортирующего устройства. Коллективный классификатор представляет собой ансамбль неидентичных простых элементов, не имеющих собственной динамики и переменных параметров, обучаемый путём изменения состава ансамбля, что достигалось в предшествующей литературе путём «селекции» элементов ансамбля сортирующим устройством. Методы. Модель популяционной динамики коллективного классификатора дополнена «подсистемой обучения», которая управляется последовательностью обучающих примеров и, в свою очередь, управляет силой внутривидовой конкуренции в популяционной динамике. Динамика подсистемы обучения сводится к линейному отображению со случайными параметрами, выражаемыми через обучающие примеры. Решение отображения представляет собой марковский случайный процесс, стремящийся к стационарному, для которого аналитически найдено математическое ожидание, а дисперсия в рассматриваемом пределе стремится к нулю, что позволяет приближённо описывать связанную популяционную динамику как детерминированную, используя результаты из предшествующей литературы. Результаты. Аналитически показано и проиллюстрировано численным моделированием, что решающее правило, порождаемое классификатором, сходится в процессе обучения к правилу Байеса в рамках допущений, не отличающихся принципиально от принятых в имеющейся литературе по коллективным классификаторам; реализация требуемой конкурентной динамики не подразумевает использования внешнего сортирующего устройства. Заключение. Предложена концептуальная модель коллективного классификатора, обучение которого полностью обеспечивается собственной популяционной динамикой. Как и в предшествующей литературе, предполагается возможность реализации такого классификатора в виде ансамбля живых клеток с синтетическими генными структурами, если будет создан механизм популяционной динамики с внутривидовой конкуренцией, управляемой через синтетическую генную сеть.

Об авторах

Алексей Алексеевич Сутягин

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (ННГУ)

603950 Нижний Новгород, проспект Гагарина, 23

Олег Игоревич Канаков

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (ННГУ)

ORCID iD: 0000-0001-9041-2209
SPIN-код: 3677-7338
Scopus Author ID: 8958614400
ResearcherId: J-9418-2013
603950 Нижний Новгород, проспект Гагарина, 23

Список литературы

  1. Айвазян С. А., Бухштабер В. М., Енюков И. С., Мешалкин Л. Д. Прикладная статистика: Классификация и снижение размерности. М.: Финансы и статистика, 1989. 608 с.
  2. Alpaydin E. Introduction to Machine Learning. Fourth Edition. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 2020. 683 p.
  3. Сутягин А. А., Канаков О. И. Метод обучения коллективного классификатора на основе конкуренции в режиме сосуществования // Известия вузов. ПНД. 2021. Т. 29, № 2. С. 220–239. doi: 10.18500/0869-6632-2021-29-2-220-239.
  4. Didovyk A., Kanakov O. I., Ivanchenko M. V., Hasty J., Huerta R., Tsimring L. Distributed classifier based on genetically engineered bacterial cell cultures // ACS Synthetic Biology. 2015. Vol. 4, no. 1. P. 72–82. doi: 10.1021/sb500235p.
  5. Kanakov O., Kotelnikov R., Alsaedi A., Tsimring L., Huerta R., Zaikin A., Ivanchenko M. Multiinput distributed classifiers for synthetic genetic circuits // PLoS ONE. 2015. Vol. 10, no. 5. P. e0125144. doi: 10.1371/journal.pone.0125144.
  6. Goh B. S. Global stability in many-species systems // The American Naturalist. 1977. Vol. 111, no. 977. P. 135–143. doi: 10.1086/283144.
  7. Гнеденко Б. В. Курс теории вероятностей. М.: ЛЕНАНД, 2022. 456 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».