Материал: Теория сетевых войн. Живучесть атакуемых сетей. учеб. пособие. Остапенко А.Г., Калашников А.О

Рис. 5.4. Иерархия общей ИНС (General ANN) и специализированной ИНС (Specialized ANN)

Эта СИС обучалась на 250 произвольно выбранных топологиях с использованием той же самой живучести пяти звеньев, которые имеют степени живучести СИС от 0,90 или выше. Как для общих ИНС, было произведено равное количество наблюдений (50) для живучести каждого звена в наборе данных. Так же, как и в общих ИНС, использовался метод пятикратной перекрестной проверки при обучении и оценке ИНС. Архитектура ИНС была идентична первой СИС. Была сделана попытка использовать оценку живучести первой СИС как ввод для специализированной ИНС, но это не улучшило возможную работу специализированной СИС. Перекрестная проверка среднеквадратичной ошибки (root mean squared error, RMSE) для заданной ИНС вычислялась по формуле:

116

=

где g – индекс выходной группы; h – индекс вычислений в выходной группе, а пример T(g) ={(x1,y1)( x2,y2 ) (x(g−1)151,y(g−1)151), (x750 , y750)} использовался для конструирования ИНС.

На рис. 5.5 и 5.6 представлены результаты пятикратной проверки среднеквадратичной ошибки (RMSE) для общей и специализированной ИНС, соответственно. Можно заметить, что оценки ИНС существенно улучшаются в верхних пределах связности.

Рис. 5.5 Среднеквадратичная проверка

Рис. 5.6. Среднеквадратичная проверка

117

Более того, ошибки для специализированных СИС намного меньше, чем для общих ИНС, допуская, что оценки живучести более точные для тех топологий, которые считаются лучшими.

На рис. 5.7 показан пример одной из пятикратных оценок реальной живучести в сравнении с оценкой ИНС по тестовому набору, а на рис. 5.8 показано то же самое для специализированной ИНС. Можно видеть, что прогнозы для ИНС объективны и достаточно точны. Там, где общая ИНС менее точна (при R(x) > 0,90), специализированная ИНС демонстрирует лучшие результаты работы. Подтверждается лучшая работа ИНС в верхних связях вместе с точностью оценки реальной живучести ИНС (рис. 5.9). Погрешность использования общей ИНС равна 0,036, а специализированной составляет 0,007. Они могут быть как положительными, так и отрицательными, поскольку ИНС – это объективная оценка, а погрешность для верхних связей всегда положительна.

Рис. 5.7. Топологии СИС.

118

Рис. 5.8. Оценка живучести специализированной ИНС в сравнении с реальной живучестью СИС на пятом сложении

Рис. 5.9. Сравнение достижения результатов текущей живучести (backtracking), верхнего предела живучести СИС и

вычисленных результатов основной ИНС

Принимая во внимание относительно малый объем тренировочного набора (всего 150 наблюдений степени живучести общей ИНС и только 50 наблюдений для живучести каждого звена специализированной ИНС), становится очевидным сокращение объема вычислений при данном

119

подходе. ИНС-подход, следовательно, может быть использован для решения проблем расчета любой СИС из 10 узлов с пятью звеньями живучести. Полагая, что каждая задача расчета живучести СИС из десяти узлов (т.е. с определенной надежностью звеньев) имеет поле поиска 3,5*1013 при процедуре оптимизации, которая исследует только малую часть возможных конструкций, потребуются миллионы расчетов живучести. Малое количество топологий СИС, необходимых для тренировки и оценки ИНС, – 150 для общей и 50 для специализированной. Увеличение размера тренировочного и оценочного наборов, конечно, существенно повысят точность оценки ИНС, а его сокращение приведет к понижению надежности оценки. ИНС-подход к оценке общей живучести СИС оправдал себя. Используя только малую часть возможных топологий для решения задачи проектирования СИС из 10 узлов, удалось обучить и оценить как общую ИНС, так и специализированную ИНС. Соответствующее использование ИНС в процессе оптимизации проектирования СИС в значительной мере сокращает объем необходимых для этого вычислений. Предложенный подход рекомендует использование ИНС для оценки в процессе оптимизации проектирования любых СИС, а затем для точного расчета живучести СИС с оптимальной конструкцией или для нескольких лучших проектов СИС. Это помогает значительно сократить затраты усилий на вычисления живучести СИС при использовании прогрессивного метода оптимизации ее расчетов. Вероятно, что сведение подхода, основанного на использовании ИНС, только к живучести одного звена еще больше увеличит надежность оценки, но это приведет к значительной потере гибкости в процессе проектирования. Соответственно, увеличение ИНС до звеньев с разной степенью живучести в одном проекте значительно повысит гибкость при проектировании, но усложнит задачу оценки ИНС.[11]

120