Skip to article frontmatterSkip to article content
Site not loading correctly?

This may be due to an incorrect BASE_URL configuration. See the MyST Documentation for reference.

آیا شبکهٔ عصبی این جانشین را بهتر می‌کند؟

دفترچهٔ مقایسهٔ فصل ۱۰. ابتدا کرنل، سپس مقایسهٔ بازیابی، درون‌یابی خطی، KRR و MLP کوچک. فصل، آزمایشگاه و راهنما را بخوانید.

داده ورقهٔ تحلیلی مصنوعی است، نه حل‌گر تمام‌موج یا ساختار ساخته‌شده. دامنه و فرکانس بی‌بُعدند. پس از نصب requirements-labs.txt، دفترچه مستقل، بدون دادهٔ خارجی، GPU و شبکه اجرا می‌شود.

۱. پیش از برازش، آزمایش را اعلام کنید

  • ۸۰ طرح، ۱۰۱ فرکانس، بذر ۲۴ و تقسیم طرح کامل ۴۰/۲۰/۲۰ آغازین.

  • انتخاب KRR از ۱۲ و MLP از ۶ نامزد با RMSE مختلط اعتبارسنجی؛ بودجه متفاوت است و معیار هزینهٔ برابر نیست.

  • انتخاب عصبی فقط با بذر ۲۴؛ سپس معماری و منظم‌سازی ثابت و تکرار ۴۲ و ۷۳. هر سه را گزارش و با آزمون بذر انتخاب نکنید.

  • مقیاس ورودی فقط با ۴۰ طرح آموزش. هدف ۱۰۱ حقیقی سپس ۱۰۱ موهومی؛ چون یک دامنهٔ محدود یکسان‌اند، مقیاس نسبی جدا لازم نیست.

  • آموزش پس از انتخاب ثابت بماند؛ هیچ مدل با هدف اعتبارسنجی یا آزمون دوباره برازش نمی‌شود.

  • آزمون پس از تثبیت همهٔ مدل‌ها آشکار شود. تقسیم تصادفی عمدتاً درون‌یابی خانوادهٔ یک‌بعدی است؛ تشخیص پوشش، حالت مرزی را نشان می‌دهد.

  • هر جانشین پیوسته ۹۰۱ مختصات یکسان و بازیابی یکی از ۴۰ طرح واقعی آموزش را می‌بیند. MLP بذر ۲۴، مستقل از رتبهٔ آزمون، در مقایسهٔ وارون استفاده شود.

MLP دارای tanh، خروجی خطی، L2 و L-BFGS است؛ اعتبارسنجی داخلی و توقف زودهنگام ندارد. هشدار و تعداد تکرار گزارش می‌شوند؛ API را ببینید.

این مقایسهٔ تدریسِ بازتولیدپذیر روی دادهٔ مصنوعی عمومی است، نه آزمون کور خصوصی. کد آزمون را از برازش و انتخاب جدا نگه می‌دارد. اگر پس از خواندن نتیجهٔ عمومی پروتکل را عوض کنید، برای ادعای تازه آزمایش کنارگذاشتهٔ تازه بسازید.

Python 3.12.1; NumPy 2.4.6; Matplotlib 3.11.1; scikit-learn 1.9.1; SciPy 1.18.1
Synthetic analytical evidence only. One BLAS thread during training for a modest CPU workload.

۲. بازتولید مولد و تقسیم

با e−iωte^{-i\omega t}، محیط برابر و درگاه توانی:

Δ=Ω−(0.9+0.2g),γ=0.025+0.02g,r=−γγ−iΔ,t=1+r.\Delta=\Omega-(0.9+0.2g),\quad\gamma=0.025+0.02g,\quad r=-\frac{\gamma}{\gamma-i\Delta},\quad t=1+r.

بقا، تشدید و کل دو‌درگاه را بررسی کنید. برای S=(rttr)S=\begin{pmatrix}r&t\\t&r\end{pmatrix} علاوه بر ∣r∣2+∣t∣2=1|r|^2+|t|^2=1، شرط غیرقطری r∗t+t∗r=0r^*t+t^*r=0 برای یکانی بودن لازم است. این کنترل مولد است، نه قید خودکار رگرسیون.

Maximum generator balance residual: 5.551e-16
Maximum off-diagonal unitarity residual: 3.628e-16
Train: IDs=[0, 6, 7, 8, 11, 17, 22, 23, 25, 29, 31, 32, 33, 35, 36, 37, 38, 41, 42, 45, 49, 52, 53, 54, 56, 57, 58, 59, 61, 62, 63, 65, 66, 67, 68, 73, 75, 76, 77, 78]; outside training-coordinate range=0
Validation: IDs=[1, 2, 4, 10, 13, 16, 20, 21, 30, 34, 40, 43, 44, 46, 48, 50, 51, 69, 74, 79]; outside training-coordinate range=1
Test: IDs=[3, 5, 9, 12, 14, 15, 18, 19, 24, 26, 27, 28, 39, 47, 55, 60, 64, 70, 71, 72]; outside training-coordinate range=0

۳. بازیابی، درون‌یابی و کرنل

بازیابی نزدیک‌ترین مختصات آموزشی را می‌گیرد. خطی، پرسش را بین مختصات آموزش قرار و دامنهٔ مختلط را مخلوط می‌کند، نه فاز پیچیده را. بیرون دامنه به انتها محدود می‌شود؛ تعداد پوشش، محدودیت را نشان می‌دهد. ابرپارامتر برازش‌شده ندارد.

KRR همان دستگاه مختلط آغازین را حل و همهٔ امتیازهای اعتبارسنجی را حفظ می‌کند. هیچ نتیجهٔ این سلول از هدف آزمون استفاده نمی‌کند.

Loading...
Selected KRR: length=0.12, alpha=1e-08; validation RMSE=0.000643005

۴. آموزش جانشین عصبی

یک لایه: h=tanh⁡(W1g~+b1)\mathbf h=\tanh(W_1\widetilde g+\mathbf b_1) و y^=W2h+b2\widehat{\mathbf y}=W_2\mathbf h+\mathbf b_2. خروجی حقیقی، [Re⁡t1,…,Re⁡tM,Im⁡t1,…,Im⁡tM][\operatorname{Re}t_1,\ldots,\operatorname{Re}t_M,\operatorname{Im}t_1,\ldots,\operatorname{Im}t_M] است.

میانگین مربع روی 2M2M مختصات نصف میانگین خطای مختلط روی MM فرکانس است. عامل ثابت رتبهٔ بدون منظم‌سازی را حفظ می‌کند، اما تفسیر زیان و منظم‌سازی مهم است. همه با RMSE مختلط یکسان پس از بازسازی انتخاب می‌شوند.

مقیاس یک بار با آموزش برازش می‌شود. وزن پنهان متغیر و مختصات طراحی ورودی ثابت است. L-BFGS برای دادهٔ کوچک انتخاب شده؛ هشدار باقی می‌ماند و اجرای محدودشده را همگرا ننامید.

layers=(16,), alpha=0.01: ConvergenceWarning: lbfgs failed to converge after 35 iteration(s) (status=2):
ABNORMAL: 

You might also want to scale the data as shown in:
    https://scikit-learn.org/stable/modules/preprocessing.html
layers=(32,), alpha=0.01: ConvergenceWarning: lbfgs failed to converge after 53 iteration(s) (status=2):
ABNORMAL: 

You might also want to scale the data as shown in:
    https://scikit-learn.org/stable/modules/preprocessing.html
layers=(32, 32), alpha=0.01: ConvergenceWarning: lbfgs failed to converge after 79 iteration(s) (status=2):
ABNORMAL: 

You might also want to scale the data as shown in:
    https://scikit-learn.org/stable/modules/preprocessing.html
Loading...
Selected MLP: layers=(32,), alpha=0.0001; parameters=6730
Primary seed 24; repeats (42, 73). Models frozen before test evaluation.
Total MLP selection fits=6, repeat fits=2.

۵. آشکار کردن آزمون کنارگذاشته

انتخاب‌ها ثابت‌اند. RMSE مختلط، MAE توان عبور به‌صورت کسر مطلق، MAE دامنه، بدترین خطای نقطه‌ای و MAE فاز دایروی با هر دو دامنه بالای ۰٫۱ و سهم حذف را گزارش کنید. حذف فاز، خطای دامنه را توجیه نمی‌کند.

فقط برای این ورقه، r^=t^−1\widehat r=\widehat t-1 را بسازید و max⁡∣ ∣r^∣2+∣t^∣2−1∣\max|\,|\widehat r|^2+|\widehat t|^2-1| را گزارش کنید. باقیماندهٔ کم لزوماً طیف درست نیست؛ بازیابی می‌تواند تشدید غلط و بقای کامل داشته باشد. مخلوط خطی مختلط نیز ممکن است بی‌اتلاف بودن طیف‌های انتها را نقض کند.

Loading...
Loading...
Loading...
MLP test RMSE across initializations: mean=0.0231928; sample standard deviation=0.00732324
Three initializations describe training variability on ONE fixed dataset split, not a confidence interval or split-generalization study.

مکان هندسی عبور مختلط را بررسی کنید

فقط برای این ورقهٔ الکتریکی متقارن با دو محیط هوای یکسان، بازتاب را از عبور پیش‌بینی‌شده منهای یک بازسازی می‌کنیم. پاسخ بی‌اتلاف روی دایره‌ای با شعاع یک‌دوم و مرکز یک‌دوم در صفحهٔ عبور مختلط قرار دارد. داخل قرص، مدل بازسازی‌شده غیرفعال و دارای جذب مثبت است؛ بیرون آن مدل به بهره نیاز دارد.

Aimplied=1−∣t^−1∣2−∣t^∣2=12−2∣t^−12∣2.A_{\mathrm{implied}}=1-|\widehat t-1|^2-|\widehat t|^2 =\frac12-2\left|\widehat t-\frac12\right|^2.

درون‌یابی خطی مختلط پاسخ‌های دقیق آموزشی را با پاره‌خط وصل می‌کند. پاره‌خط در قرص غیرفعال می‌ماند، ولی معمولاً دایرهٔ بی‌اتلاف را ترک می‌کند و اتلاف مصنوعی نسبت به مولد می‌افزاید. در مقابل، بازیابی نزدیک‌ترین همسایه روی دایره می‌ماند، حتی وقتی تشدید اشتباه را برمی‌گرداند. دقت پاسخ عددی و سازگاری فیزیکی به دو پرسش متفاوت پاسخ می‌دهند.

نمودار از شناسهٔ میانی آزمونِ مرتب‌شده و پیش‌بینی‌های ثابت موجود استفاده می‌کند؛ انتخاب نمونه مستقل از خطاهای مدل است. باقیماندهٔ علامت‌دار، کنترل خروجی مدل بازسازی‌شده است و جذب اندازه‌گیری‌شدهٔ ماده نیست. جدول همهٔ هندسه‌های آزمون را نیز بررسی می‌کند. تصویر کردن پیش‌بینی روی دایره، دقت طیفی، علیت پهن‌باند یا تحقق‌پذیری فیزیکی را اثبات نمی‌کند؛ آزمون قرص فقط به همین مدل و پایه محدود است.

<Figure size 1150x450 with 2 Axes>
Loading...
Signed diagnostics use every held-out design; the plot uses the predeclared middle sorted test ID.
Positive implied A is artificial loss relative to this lossless generator; negative implied A indicates gain in the reconstructed shunt model.

۶. خطا کجا رخ می‌دهد؟

هندسهٔ نمونه با موقعیت در شناسه‌های مرتب آزمون از پیش ثابت است، نه با برندهٔ بعدی. نمودار پراکندگی همهٔ هندسه‌ها را نشان می‌دهد. محور عمودی لگاریتمی است؛ عدد و منحنی را هر دو مقایسه کنید.

<Figure size 1200x460 with 2 Axes>

۷. پیشنهاد وارون در برابر مولد دقیق

هدف قابل‌تحقق g=0.623g=0.623 بسازید. هر روش طیف مختلط و شبکهٔ کران‌دار یکسان را می‌بیند؛ مختصات هدف به جست‌وجو داده نمی‌شود. در مختصات انتخابی، مولد تحلیلی و RMSE هدف پیش‌بینی و بررسی را حساب کنید.

بازیابی ناحیهٔ هدف تخت دارد، چون یک طیف آموزشی را برای بازهٔ پرسش برمی‌گرداند. برای پرهیز از هندسهٔ خیالی، نامزد آن مختصات واقعی آموزشی با کمترین اختلاف هدف است. ۴۰ نامزد کتابخانه زیرمجموعهٔ اطلاعات جست‌وجوی ۹۰۱ شبکه‌ای جانشین پیوسته‌اند؛ شمار و تفکیک صریح چاپ می‌شوند.

هدف اتفاقاً روی شبکه است و خطای بررسی صفر ممکن است؛ بهینهٔ جهانی پیوسته یا عملکرد خانوادهٔ نامعلوم را ثابت نمی‌کند.

Loading...
Target g=0.623; continuous-surrogate grid=901; spacing=0.001; retrieval candidates=40
<Figure size 1200x450 with 2 Axes>

۸. تفسیر، بازتولید و گسترش

پیش از تغییر از جدول‌ها پاسخ دهید: کدام RMSE کمترین است و آیا با بدترین خطا یا بقا رتبه عوض می‌شود؟ آیا MLP از بازیابی، خطی و KRR بهتر است؟ پاسخ منفی علمی معتبر است. تغییر مقداردهی در برابر فاصلهٔ روش‌ها چقدر و آیا سه بذر رتبهٔ عمومی داده‌های دیگر را توجیه می‌کند؟ کدام وارون کمترین خطای بررسی‌شده و چرا متفاوت با پیش‌بینی است؟ چرا بازیابی می‌تواند با بقای عالی هدف را بد تطبیق دهد؟

شناسه، همهٔ نامزدها، انتخاب، وضعیت بهینه‌ساز، سه اجرای عصبی، دو جدول آزمون و وارون پیش‌بینی و بررسی را نگه دارید؛ هشدار را با شل کردن بی‌خبر معیار حذف نکنید.

توسعه، آزمایش تازه است. پیش از مشاهدهٔ آزمون، پروتکل آموزش کمتر، بازهٔ کامل کنارگذاشته، پهنا یا نویز مختلط مستند را اعلام و از مرجع جدا کنید. پس از تنظیم روی آزمون منتشرشده، آن را دست‌نخورده ننامید.

گام قطعه، مرحلهٔ ب با کتابخانهٔ تمام‌موج همگرا، مخرج و تقسیم هندسه‌ای است. این نتایج تحلیلی، ساخت، دقت تمام‌موج، افزایش سرعت محاسباتی یا برتری جهانی هیچ مدل را نشان نمی‌دهند.