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delnde Metrik wird wie folgt beschrieben.
Es. sei p die Anzahl der Indikationszeiträume, wenn diese Metrik auf die Kohonen-Netze
angewandt wird, und es sei p die Anzahl der Indikations- und Prognosezeiträume, wenn diese
Metrik auf die Datenselektion angewandt wird (Kap.4.3). D.h. für die Bestimmung des
"bestmatch" Neurons werden nur die Indikationszeiträume benötigt, aber für die Datenselek
tion sowohl die Indikations- als auch die Prognosezeiträume. Weiterhin seien m, (i=l,...p) die
jeweiligen Längen der Zeiträume. Weiterhin seien Vj (j=l,...n) ein Eingabevektor und w-
(j=l,...n) ein Gewichtsvektor bei einem festgehaltenen Neuron r. Dann sei die gleichbe
handelnde Metrik D wie folgt definiert:
i
P
f ^ '
' 2 P
r, v ]
D =
~nv Zj ( v k+l(i) ~ H Ui(o) 2
s
II
E
und l(i) = •
2j m k 1 > m
“i
V '*■« /
i = 1
0 i = l J
Der Radikand von D setzt sich aus einer inneren und einer äußeren Summe zusammen.
Zuerst werden die quadratischen Differenzen zwischen den Vektorkomponenten der Ge
wichts- und Eingabevektoren pro Indikations- und Prognosezeitraum gemittelt. D.h. die
inneren Summen werden durch die Längen der Zeiträume jeweils geteilt. Dabei können die
Zeiträume unterschiedlich lang sein. Diese Mittelwerte werden anschließend in Abhängigkeit
von der Anzahl der Indikations- (und Prognose-) Zeiträume p gemittelt. D.h. die äußere
Summe wird durch diese Anzahl geteilt. Auf diese Weise werden in der Metrik D die Indika
tions- und Prognosezeiträume unabhängig von ihren Längen jeweils gleich behandelt. Die
Multiplikation mit der Gesamtvektorlänge L dient der Kompatibilität mit der herkömmlichen
Metrik, der euklidischen Distanz.
In den Grenzfällen m—c (i=l,... p), c e N (c=l beim MR-Modell) =e> n=cp und p=l (KL-
Modell) => n=m 1 reduziert sich die gleichbehandelnde Metrik jeweils auf diese herkömmliche
Metrik |x| = (E 1 x 1 2 ) w :
D =
2 ( v j~ w jf
1=i
(3.10)
3.6.5. Topologieerhaltung, Selbstorganisation und Signalverarbeitung
In Kap.3.5 wurde angedeutet, daß Kohonen-Netze eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber
den Backpropagation-Netzen aufweisen. Zu den Vorteilen gehören: Die Prinzipien der Selbst
organisation, die Beschreibung als Gauß-Markov-Prozeß (Kap.3.6.1), der Bezug zu bestimm
ten Algorithmen der Signalverarbeitung, die vernachlässigbare Abhängigkeit des Vorhersa
gefehlers von der Initialisierung der Netze (Kap.5), die größere Ähnlichkeit mit der Gehirn
struktur (Kap.3.3.1), die Erhaltung der Topologie und die Möglichkeit zur Visualisierung des
Lernprozesses.
Teuvo Kohonen prägte für sein Modell der neuronalen Netze den Begriff "topologieerhal
tende Merkmalskarte" (Kap.3.6.1). Ultsch und Halmans gebrauchten für die Beschreibung der
Kohonen-Netze außerdem den Begriff "selbstorganisierend" [Ultsch 91a], [Halmans 91]. Die
Selbstorganisation kann mit Hilfe von drei intuitiven Prinzipien beschrieben werden: 1. Ände
rungen in den synaptischen Gewichten neigen dazu, sich selbst zu verstärken. 2. Die Begren
zung der Ressourcen führt zu einem Wettstreit unter den Synapsen und daher zu einer