Влияние настраиваемых параметров полносвязной нейронной сети на качество предсказания для задачи классификации литотипов

Автор: Коссов Г.А., Селезнев И.А.

Журнал: Проблемы информатики @problem-info

Рубрика: Прикладные информационные технологии

Статья в выпуске: 1 (58), 2023 года.

Бесплатный доступ

В работе рассматривается задача классификации литотипов с помощвю полносвязной нейронной сети. Тренировочными и тестовыми данными являются цветовые и текстурные признаки, полученные в результате анализа полноразмерных изображений керна. Преимущества такого подхода заключаются в возможности как обучать модель в реальном времени, так и адаптировать ее к новому набору данных посредством дообучения. Число признаков каждого тренировочного примера равнялось 48, число классов, соответствующих определенным литотипам - 20. В работе показано, что для задачи классификации с помощью нейронных сетей наиболее значимым параметром архитектуры модели является число слоев и узлов. В работе была предложена оценка сложности алгоритма в терминах O-нотации. Показано, что число выполняемых операций растет линейно O(m) по числу слоев и кубически O(n3) по числу нейронов в слое. Однако с точки зрения качества предсказания модели увеличение числа слоев не приводит к лучшим результатам. При анализе зависимости метрики fl-score от числа узлов для различных слоев было получено, что увеличение числа нейронов приводит к выигрышу в качестве предсказания.

Еще

Нейронные сети, классификация литотипов, анализ керна, гиперпараметры, обучение с учителем

Короткий адрес: https://sciup.org/143180996

IDR: 143180996   |   DOI: 10.24412/2073-0667-2023-1-48-59

Список литературы Влияние настраиваемых параметров полносвязной нейронной сети на качество предсказания для задачи классификации литотипов

  • Thomas A., et al. Automated lithology extraction from core photographs // First Break. 2011. V. 29. N 6.
  • Baraboshkin E. E., et al. Deep convolutions for in-depth automated rock typing // Computers and Geosciences. 2020. V. 135. P. 104330.
  • Abashkin V. V., et al. Quantitative analysis of whole core photos for continental oilfield of Western Siberia // SPE Russian Petroleum Technology Conference, OnePetro, 2020.
  • Seleznev I. A., et al. Joint Usage of Whole Core Images Obtained in Different Frequency Ranges for the Tasks of Automatic Lithotype Description and Modeling of Rocks’ Petrophysics Properties // Geomodel 2020, European Association of Geoscientists and Engineers, 2020. V. 2020. N 1. P. 1-5.
  • Амиргалиев E. H., и др. Интеграция алгоритмов распознавания литологических типов // Проблемы информатики. 2013. № 4 (21). С. 11-20.
  • Чанг Б. Т Т., и др. Классификация изображений на основе применения цветовой информации, вейвлет-преобразования Хаара и многослойной нейронной сети // Проблемы информатики. 2011. № 5. С. 81-86.
  • Мухамедгалиев А. Ф., Разакова М. Г., Смирнов В. В. Создание и развитие геоинформационных технологий тематической интерпретации данных радиолокационного зондирования с использованием математических методов и вычислительных алгоритмов текстурной классификации и нейронных сетей // Проблемы информатики. 2012. № 3. С. 69-73.
  • Manurangsi, Р., Reichman, D. The computational complexity of training ReLU (s). arXiv:1810.04207v2 [cs.CC]. 2018.
  • Kingma, D. P., Ba, J. Adam: A method for stochastic optimization. arXiv:1412.6980 [cs.LG]. 2014.
  • Максимушкин В. В., Арзамасцев А. А. Сравнительная оценка вычислительной сложности обучения искусственной нейронной сети с жестким ядром и сети с классической структурой // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2006. Т. 11. № 2. С.190-197.
  • Makienko D., Seleznev I., Safonov I. The effect of the imbalanced training dataset on the quality of classification of lithotypes via whole core photos //Creative Commons License Attribution. 2020. V. 4.
  • Bernard, S., Heutte, L., Adam, S. Influence of hyperparameters on random forest accuracy // International workshop on multiple classifier systems, Springer, Berlin, Heidelberg, 2009. P. 171-180.
  • Epps, T. W., Pulley, L. B. A test for normality based on the empirical characteristic function // Biometrika. 1983. V. 70. N 3. P. 723-726.
  • ГОСТ P. 5479-2002. Статистические методы. Проверка отклонения распределения вероятностей от нормального распределения / М.: Изд-во стандартов, 2002.
  • Лемешко Б. Ю. Критерии проверки отклонения распределения от нормального закона. Руководство по применению / Б. Ю. Лемешко. М.: ООО «Научно-издательский центр ИНФРА- М», 2015. 160 с.
Еще
Статья научная