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.

نخستین جانشین: یادگیری، طراحی و بررسی

آغازین تحلیلی فصل ۱۰. فرمول ورقهٔ تشدیدی مصنوعی است، نه تمام‌موج یا دادهٔ اندازه‌گیری. مختصات اسکالر هندسهٔ ساخت تعیین‌شده ندارد. هدف، آشکار شدن تقسیم، یادگیری، جست‌وجوی وارون و بررسی است.

فصل و آزمایشگاه را بخوانید. هسته را از نو آغاز، همه را اجرا و پارامترها را برای تکرار تغییر دهید. هنگام اجرا شبکه، GPU یا دادهٔ خارجی لازم نیست.

۱. محیط و پارامتر قابل‌تغییر

فرکانس و پهنا با فرکانس زاویه‌ای مرجع بهنجار و مختصات طراحی بی‌بُعد است.

Python 3.12.1, NumPy 2.4.6, Matplotlib 3.11.1
Evidence: analytical synthetic model; no full-wave or experimental validation.

۲. تعریف و کنترل مولد مستقیم

با قرارداد e−iωte^{-i\omega t} و مدل متقارن بی‌اتلاف در محیط برابر:

r=−γγ−iΔ,t=1+r,Δ=Ω−Ω0.r=-\frac{\gamma}{\gamma-i\Delta},\qquad t=1+r,\qquad\Delta=\Omega-\Omega_0.

نگاشت Ω0=0.9+0.2g\Omega_0=0.9+0.2g و γ=0.025+0.02g\gamma=0.025+0.02g فرض آموزشی است. بقای R+T=1R+T=1 و حد تشدید را مستقل از جبر کنترل کنید.

Maximum analytical power-balance residual: 5.551e-16
Resonance check passed: r = -1 and t = 0.

۳. تقسیم طرح کامل

هر ردیف طیف مختلط کامل دارد. شناسهٔ هندسه تقسیم می‌شود تا فرکانس یک طرح میان مجموعه‌ها نشت نکند. اعتبارسنجی تنظیم را انتخاب و آزمون تا تثبیت مدل استفاده نمی‌شود. این درون‌یابی محدودهٔ نمونه‌برداری است، نه تعمیم بیرون دامنه.

Training 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]
Validation IDs: [1, 2, 4, 10, 13, 16, 20, 21, 30, 34, 40, 43, 44, 46, 48, 50, 51, 69, 74, 79]
Test IDs: [3, 5, 9, 12, 14, 15, 18, 19, 24, 26, 27, 28, 39, 47, 55, 60, 64, 70, 71, 72]

۴. خط مبنا و جانشین کرنل

نزدیک‌ترین همسایه طیف کامل نزدیک‌ترین مختصات آموزش را بازیابی می‌کند. کرنل ریج:

Kij=exp⁡[−(gi−gj)2/(2ℓ2)],(K+αI)A=Y.K_{ij}=\exp[-(g_i-g_j)^2/(2\ell^2)],\quad (K+\alpha I)A=Y.

دستگاه برای ستون طیفی مختلط حل می‌شود. پیش‌پردازش یا تنظیم آزمون نداریم. فقط NumPy است تا هر عملیات قابل‌بررسی باشد.

Validation selected length scale=0.12, alpha=1e-08
Validation complex RMSE=0.000643005

۵. ارزیابی طرح کنارگذاشته

RMSE مختلط بی‌بُعد است. خطای توان، اختلاف مطلق کسر عبور است، نه درصد نسبی. مولد r = t - 1 دارد و از عبور پیش‌بینی‌شده بازتاب را برای تشخیص عدم‌تراز بازسازی می‌کنیم؛ این کار رگرسیون را خودکار بی‌اتلاف نمی‌کند.

Nearest neighbor  complex RMSE=0.0413522; power MAE=0.0163445; max balance residual=4.44089e-16
Kernel ridge      complex RMSE=0.000353376; power MAE=7.65072e-05; max balance residual=0.00913201
Phase example: ordinary difference = -358 degrees; circular difference = 2.0 degrees

۶. پیشنهاد وارون و سپس بررسی

هدف از طرح معلوم قابل‌تحقق است؛ مختصات آن فقط برای ساخت هدف و تفسیر بعدی است. جست‌وجو روی شبکهٔ کران‌دار با جانشین، میانگین مربع خطای عبور مختلط را کمینه می‌کند؛ سپس مولد دقیق در مختصات منتخب فراخوانی می‌شود.

توافق با مولد خطای جانشین را می‌سنجد، نه تحقق فیزیکی، دقت تمام‌موج یا بهینهٔ جهانی فضای پیوسته.

Target generator coordinate: 0.623000
Selected coordinate: 0.623000; grid spacing: 0.001000
Surrogate target RMSE: 3.2859e-05
Analytically verified target RMSE: 0

۷. شواهد را ببینید

شکل طیف و توزیع خطا را هر دو بررسی کنید. اگر منحنی وارون منطبق به نظر می‌رسد، عدد خطا را بخوانید و هم‌پوشانی را برابری دقیق ننامید. مسئلهٔ یک‌بعدی مصنوعی عمداً کوچک است و معیار عملکرد طراحی پُربُعد نیست.

<Figure size 1200x800 with 5 Axes>

۸. گسترش و گزارش

  1. آموزش را کم و کل تقسیم و انتخاب و آزمون را در چند بذر تکرار کنید.

  2. بازهٔ کنارگذاشته را جای تقسیم تصادفی بگذارید و نتیجه را جدا نام‌گذاری کنید.

  3. بخشی از باند تشدید را از خروجی حذف کنید؛ آیا هدف وارون هنوز شناسایی‌پذیر است؟

  4. فاز دایروی را بالای آستانه و همراه دامنه و سهم حذف‌شده گزارش کنید.

  5. نویز عددی یا اندازه‌گیری با مدل مستند اضافه و منظم‌سازی را دوباره انتخاب کنید.

  6. در مرحلهٔ ب، مولد را با سلول تمام‌موج همگرا، شناسه، مخرج، تنظیم حل‌گر و صفحات مرجع جایگزین کنید.

شناسه‌ها، محیط، بذر، ابرپارامتر، خطای آزمون، کران و فاصلهٔ شبکه و خطای هدف پیش‌بینی و بررسی‌شده را گزارش و حد ادعا را بیان کنید. یادگیری در صفحهٔ ایستا اجرا نمی‌شود؛ برای تغییر و اجرا دفترچه را دریافت کنید.