用于人工神经网络法优化培养基的试验设计方法技术

技术编号:14850610 阅读:56 留言:0更新日期:2017-03-18 13:11
本发明专利技术公开了一种用于人工神经网络法优化培养基的试验设计方法,将培养基中的m个影响因素、每个影响因素的取值范围内的n个不同取值组成矩阵,在矩阵中不同的行各取一个值形成一组实验Bk,j,从而获得s×n组试验的试验集合β,在矩阵中选择t行,并每行各取出一个值,组成具有t个元素的验证集合γ,并且验证集合γ在试验集合β中,至少出现一次,至多出现λ次。本发明专利技术,使得培养基中各因素都能被均衡考虑,采用该方法进行培养试验,并将得到的实验结果应用于人工神经网络,可以很好地覆盖人工神经网络中的各个神经元,并且训练神经元可体现出培养基各元素间的交互性,使得在试验组数尽可能少的情况下,达到对人工神经网络最好的训练。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及培养基优化,具体涉及用于人工神经网络法优化培养基的试验设计方法
技术介绍
培养基是为了产生菌生长、繁殖、代谢和合成产物,而按一定比例组成的营养物质,组分中的氮源、碳源和微量元素等多个因子都会对桑黄的生长及代谢产生影响,培养基优化即利用技术手段找到培养基的最优配比,以达到产量最大化。培养基优化中最具代表性的现有技术方案为响应面方法(ResponseSurfaceMethods):在多因素数量处理试验的分析中,可以分析试验结果(因变量)与多个试验因素(自变量)间的回归关系,这种回归可能是曲线或曲面的关系,因而称为响应面分析。例如农作物产量与若干种肥料的施肥量有关,可以通过回归分析建立产量与施肥要素间的回归关系,从而求得最佳施肥配方,以求得最高产量。该方法最大的缺点即,在优化因素过多的情况下,首先需要利用单因素实验以及筛选试验设计方法(Plackett-BurmanDesign)确定出培养基各因素中的显著因子,从而以显著因子为中心,进行响应面实验。其中单因素实验的利用往往对实验准确性造成了很大的偏差,这是因为单因素实验忽略了培养基中各因素的交互作用,认定这些因素是单独对培养基起作用;筛选试验设计方法也只能筛选出某些显著因子,同样忽略因素间的交互作用。而目前新兴起的人工神经网络法优化培养基,为培养基优化提供了一种全新的模式。人工神经网络即考虑培养基中各个因素,然后模拟神经网络中神经元传递信息的方式对这些因素进行建模。人工神经网络的最大优点即具有智能学习的能力,即利用已有的试验结果(培养基配比和对应产量)对网络进行训练,进行一定的训练后,人工神经网络即可判断出最优培养基配比和最大产量。人工神经网络相较于响应面方法的优点即对所有培养基因素都进行了全面的考量。但是利用人工神经网络的前提是已有大量的试验结果,单纯为了这个目的而进行大量培养试验成本高、效率低。由此可见,目前的培养基优化的方法存在忽略培养基中各因素的交互作用或需要进行大量培养试验导致成本高、效率低的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是目前的培养基优化的方法存在忽略培养基中各因素的交互作用或需要进行大量培养试验导致成本高、效率低的问题。为了解决上述技术问题,本专利技术所采用的技术方案是提供了一种用于人工神经网络法优化培养基的试验设计方法,包括以下步骤:首先,将培养基中的m个影响因素、每个影响因素的取值范围内的n个不同取值组成如下矩阵:然后,在上述矩阵中,任意选择t行,1≤t≤m,并每行各取出一个值,组成具有t个元素的验证集合γ,并且验证集合γ在按照如下条件设计的试验中,至少出现一次,至多出现λ次,λ≥1,每组试验Bk,j应满足如下条件:(1)中的每个元素均来自于上述矩阵,且分别取自矩阵的不同行,1≤j1,j2,...,jm;令j=1,2,...n,则共有n组这样的试验,βk={Bk,1,Bk,2,...Bk,n本文档来自技高网
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【技术保护点】
用于人工神经网络法优化培养基的试验设计方法,其特征在于,包括以下步骤:首先,将培养基中的m个影响因素、每个影响因素的取值范围内的n个不同取值组成如下矩阵:然后,在上述矩阵中,选择t行,1≤t≤m,并每行各取出一个值,组成具有t个元素的验证集合γ,并且验证集合γ在按照如下条件设计的试验中,至少出现一次,至多出现λ次,λ≥1,每组试验Bk,j应满足如下条件:(1)中的每个元素均来自于上述矩阵,且分别取自矩阵的不同行,1≤j1,j2,Λ,jm;令j=1,2,Κn,则共有n组这样的试验,βk={Bk,1,Bk,2,ΚBk,n}表示这n组试验的集合;令k=1,2,Κ,s,β={β1,β2,Κ,βs},从而获得s×n组试验;(2)对每一个βk={Bk,1,Bk,2,ΚBk,n},k=1,2,Κ,s,要求即Bk,j(j=1,2,Κ,n)的并集正好是整个矩阵里的元素;最终,将按照以上方法得到的试验设计方案β={β1,β2,Κ,βs}进行试验,并将试验结构应用于人工神经网络的训练,从而得到可以准确体现培养基因素和产量的人工神经网络。

【技术特征摘要】
1.用于人工神经网络法优化培养基的试验设计方法,其特征在于,包括以下步骤:首先,将培养基中的m个影响因素、每个影响因素的取值范围内的n个不同取值组成如下矩阵:然后,在上述矩阵中,选择t行,1≤t≤m,并每行各取出一个值,组成具有t个元素的验证集合γ,并且验证集合...

【专利技术属性】
技术研发人员:王珣朱虎李忠伟孙贝贝辛月振夏盛瑜
申请(专利权)人:中国石油大学华东
类型:发明
国别省市:山东;37

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