کتاب کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی در مهندسی عمران

کتاب کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در مهندسی عمران نوشته‌ی حسام ورعی ، فاطمه بابایی و نازنین خدیش به آموزش گام‌به‌گام مفاهیم شبکه‌های عصبی و پیاده‌سازی آن‌ها در مسائل مختلف عمران اختصاص دارد. نویسندگان با تکیه‌بر محیط متلب و تولباکس‌های تخصصی شبکه‌ی عصبی ، از تعریف نورون مصنوعی و هوش محاسباتی شروع کرده‌اند و تا طراحی شبکه برای پیش‌بینی مقاومت فشاری بتن ، اسلامپ بتن ، هزینه‌های ساخت‌وساز و سری‌های زمانی پیش رفته‌اند. ساختار کتاب بر مثال‌های عددی ، نمودارها و کدهای متلب استوار است و نشر مؤسسه آموزش عالی آل طه آن را منتشر کرده است. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی در مهندسی عمران

کتاب کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در مهندسی عمران در هفت فصل تنظیم شده و تلاش کرده است پلی میان مباحث تئوری شبکه‌های عصبی و نیازهای عملی مهندسی عمران ایجاد کند. حسام ورعی به همراه فاطمه بابایی و نازنین خدیش ابتدا شبکه‌ی عصبی مصنوعی را به‌عنوان ابزاری در دل هوش محاسباتی معرفی کرده‌اند و منشأ الهام آن از مغز انسان ، قانون صد گام ، نقش نورون‌ها و اهمیت ارتباطات میان آن‌ها را توضیح داده‌اند. در همین فصل اول ، مفاهیمی مانند نورون مصنوعی ، معادله‌ی نورون ، ضرایب وزنی ، بایاس ، توابع فعال‌سازی و ایده‌ی طبقه‌بندی به‌عنوان ماهیت اصلی پردازش در مغز تشریح شده است. در ادامه ، کتاب کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در مهندسی عمران وارد فضای متلب می‌شود. فصل دوم با پیاده‌سازی شبکه‌ی پرسپترون چندلایه برای تقریب توابع (مثلاً تابع سینوسی) ، معرفی تولباکس شبکه‌ی عصبی ، نحوه‌ی تولید و تقسیم‌بندی داده‌ها ، تنظیم تعداد نورون‌ها ، بررسی توابع فعال‌سازی و مقایسه‌ی خطای شبکه‌ها پیش می‌رود. فصل سوم به بهبود عملکرد شبکه با ایجاد دستورهای جدید در متلب اختصاص یافته است؛ از تغییر تعداد لایه‌ها و نورون‌ها تا تنظیم الگوریتم‌های آموزش ، پیش‌پردازش داده‌ها ، کنترل خطای قابل‌قبول و مدیریت نمودارهای آموزش. در بخش‌های بعدی کتاب کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در مهندسی عمران ، مثال‌های کاملاً عمرانی محور قرار گرفته است. فصل چهارم آموزش یک شبکه برای تخمین مقاومت فشاری بتن را بر اساس دیتاست آزمایشگاهی نمونه‌های مکعبی دنبال می‌کند و مراحل معرفی ورودی‌ها و خروجی‌ها ، طراحی ساختار شبکه ، استفاده از تولباکس و برنامه‌نویسی مستقیم در متلب را نشان می‌دهد. فصل پنجم همین رویکرد را برای اندازه‌گیری اسلامپ بتن ادامه می‌دهد و روی خواندن فایل‌های داده ، آماده‌سازی آن‌ها و تنظیم شبکه تمرکز دارد. دو فصل پایانی کتاب کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در مهندسی عمران به مسائل پیش‌بینی و تحلیل داده‌های واقعی اختصاص یافته است. در فصل ششم دو شبکه‌ی پیشخور و شعاعی برای برآورد هزینه‌های خرید و فروش ملک در تهران طراحی و از نظر ساختار ، خطا و دقت پیش‌بینی با هم مقایسه شده‌اند. فصل هفتم نیز شبکه‌های عصبی را در پیش‌بینی سری‌های زمانی به‌کار می‌گیرد و با استفاده از داده‌های مبتلایان و مرگ‌ومیر کووید ۱۹ ، مراحل آماده‌سازی سری زمانی ، تعریف ورودی و خروجی ، تنظیم تأخیرها ، آموزش شبکه و بررسی نمودارهای خروجی را مرور کرده است.

خلاصه کتاب کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی در مهندسی عمران

کتاب کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در مهندسی عمران از یک هسته‌ی مفهومی ساده شروع می‌کند: نورون به‌عنوان واحد پردازنده‌ی اطلاعات ، در اصل یک طبقه‌بندی‌کننده است که ورودی‌ها را دریافت می‌کند ، آن‌ها را وزن‌دهی و جمع می‌کند و سپس با یک تابع آستانه درباره‌ی خروجی تصمیم می‌گیرد. نویسندگان این ایده را با مثال‌های شهودی مانند تشخیص افراد سالم و بیمار ، توابع منطقی و نمودارهای دوبعدی توضیح داده‌اند و نشان داده‌اند چگونه می‌توان این فرایند را به معادله‌ی نورون و شبکه‌ی چندلایه تعمیم داد. در ادامه ، کتاب این چارچوب را به محیط متلب منتقل کرده است: تعریف داده‌ها ، تقسیم‌بندی آموزش/تست/اعتبارسنجی ، انتخاب توابع فعال‌سازی ، تنظیم تعداد نورون‌ها و الگوریتم‌های آموزش. سپس همین ابزار روی مسائل مشخص عمران مانند تقریب توابع مهندسی ، تخمین مقاومت فشاری بتن ، اندازه‌گیری اسلامپ ، برآورد هزینه‌های ساخت‌وساز و پیش‌بینی سری‌های زمانی کووید ۱۹ اعمال شده است تا نشان دهد شبکه‌ی عصبی چگونه می‌تواند در تحلیل داده‌های آزمایشگاهی و میدانی عمران به‌کار گرفته شود.

چرا باید کتاب کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی در مهندسی عمران را بخوانیم؟

این کتاب شبکه‌های عصبی را از سطح تعریف نورون تا طراحی شبکه‌های کاربردی در متلب دنبال کرده است و آن را مستقیماً به مسائل مهندسی عمران پیوند داده است. خواننده با دیدن مسیر کامل «از معادله تا کد» در مثال‌هایی مانند بتن ، اسلامپ ، هزینه‌ی ملک و سری‌های زمانی ، درک ملموسی از نحوه‌ی استفاده‌ی عملی این ابزار در تحلیل و پیش‌بینی داده‌های عمرانی به‌دست می‌آورد.

خواندن این کتاب را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

مطالعه‌ی این کتاب به دانشجویان و پژوهشگران مهندسی عمران که با متلب آشنا هستند و به تحلیل داده‌ها ، مدل‌سازی ، تخمین خواص بتن ، ارزیابی هزینه‌های ساخت‌وساز یا پیش‌بینی سری‌های زمانی علاقه دارند پیشنهاد می‌شود. همچنین برای کسانی که می‌خواهند ورود اولیه‌ای به شبکه‌های عصبی در کاربردهای مهندسی داشته باشند مناسب است.