Redes neuronales

UNIVERSIDAD DEL QUINDIO

Facultad de Ingenierías Programa de Ingeniería Electrónica

“H ERRAMIENTA PARA REDES NEURONALES EN TIEMPO REAL”
T ESIS
PROFESIONAL PRESENTADA POR

J HON J AMES Q UINTERO O SORIO
COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL TÍTULO DE I NGENÍERO EN

E LECTRÓNICA Junio de 2004

Avenida Bolívar Calle 12 Norte, Armenia.

II

UNIVERSIDAD DEL QUINDIO Facultad deIngenierías Programa de Ingeniería Electrónica

“H ERRAMIENTA PARA REDES NEURONALES EN TIEMPO REAL”
T ESIS
PROFESIONAL PRESENTADA POR

J HON J AMES Q UINTERO O SORIO
COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL TÍTULO DE I NGENÍERO EN

E LECTRÓNICA

R AMIRO A RANGO D IRECTOR F RANCISCO I BARGUEN A SESOR Avenida Bolívar Calle 12 Norte, Armenia. Junio de 2004

II

Índice general

1. RedesNeuronales Artificiales 1.1. Nociones Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Redes Neuronales Biológicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1. El Potencial de Acción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2. Propagación del Potencial de Acción . . . . . . . . . . . 1.3. Redes Neuronales Artificiales (RNA’s) . . . . . . . . . . . . . .

3 3 4 4 5 7

1.3.1.Clasificación de las RNA’s . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.2. Entrenamiento de las RNA’s . . . . . . . . . . . . . . . 13 2. Antecedentes 15

2.1. Notación gráfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2. El objeto network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.1. Propiedades básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.2. Las líneas deretardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3. Funciones útiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.4. Un ejemplo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
III

IV

ÍNDICE GENERAL 29

3. La librería

3.1. Lineamientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.1.1. Estructuras basadas en arreglos . . . . . . . . . . . . .. 31 3.1.2. Estructuras basadas en listas enlazadas . . . . . . . . . 32 3.2. Descripción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3. Estructura de directorios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.4. Trabajando con la librería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.4.1. Archivos de texto plano . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.4.2. Creando redes conmatlab . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.5. Ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.5.1. Red creada manualmente . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.5.2. Red de archivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.6. Capacidades y limitaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 A. Enlaces de interes 49

Índice de figuras

1.1. Modelosimplificado de una neurona [San01] . . . . . . . . . . 1.2. Potencial de acción para un estímulo ligero. . . . . . . . . . . . 1.3. Potencial de acción para un estímulo grande. . . . . . . . . . . 1.4. Membrana del axón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Estructura de un PE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 5 6 7 8

1.6. Red organizada por capas. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 11 1.7. Red recurrente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.8. Red recurrente a la misma capa (autorrecurrente). . . . . . . . 12 1.9. Red recurrente a una capa anterior. . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.1. Neurona típica [Bea02]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2. Notación abreviada para una neurona en Matlab. . . . . . . .17 2.3. Una capa de neuronas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.4. Notación abreviada para una capa de neuronas. . . . . . . . . 18 2.5. Una red multicapa en notación abreviada. . . . . . . . . . . . . 19 2.6. Una red de base radial en Matlab. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
V

VI

ÍNDICE DE FIGURAS 2.7. Una línea de retardo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....