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使用MATLAB编写的二维扩散方程代码,基于Lengyel的模式进行机器学习。

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简介:
二维React扩散方程,基于Lengyel-Epstein模型的模式机器学习(20200115〜20200730),在科学计算实验室中实施,是我最初的机器学习项目。我们的主要目标是探索如何利用机器学习以及特征工程技术,从图灵模型生成的图案图像中获得分类方面的洞察。这些洞察对于利用神经网络以及聚类方法——例如k均值和凝聚聚类——从偏微分方程生成的图像数据进行分析同样适用。此外,我们还研究了SEOYOUNG提出的“通过特征工程提取模式指导的分类思路”。数据集Lengyel–Epstein(LE)模型被开发用于描述CIMA化学ReactMATLAB创建的Lengyel-Epstein模型中的模式。我们选取了不同的模式以进行分类流程演示。具体而言,我们使用了MATLAB在1D空间中生成Lengyel-Epstein方程,并利用MATLAB创建基于Lengyel-Epstein模型的二维图案图像。通过神经网络对三种不同的模式进行了分类,并采用了梯度下降算法,其中单层神经网络配备Softmax函数。此外,我们还评估了卷积神经网络(CNN)的性能,并希望进一步提升单层神经网络的表现。

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客服
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  • Lengyel反应Matlab
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    本项目利用Lengyel-Epstein模型开发了MATLAB程序,实现了对二维空间中反应扩散方程的数值模拟,并结合机器学习技术优化参数预测和模式生成。 在科学计算实验室的2020年1月15日至7月30日期间,我参与了一个基于Lengyel-Epstein模型的二维React扩散方程模式机器学习项目,这是我第一次接触机器学习的研究工作。我们的目标是利用神经网络和聚类方法(如k均值和凝聚)从偏微分方程生成的数据中提取并分类图像数据。 我们使用了特征工程技术来改进对图灵模型产生的图案进行分类的方法,并且探索了如何通过这些技术提升单层神经网络的性能。我们的研究涵盖了几个关键步骤: 1. 使用MATLAB在二维空间内根据Lengyel-Epstein方程生成化学反应扩散模式。 2. 采用不同的方法来创建基于该模型的图像数据,用于后续分类流程演示。 3. 利用梯度下降和具有Softmax函数的单层神经网络对三种不同类型的图案进行分类实验。 4. 实验表明,卷积神经网络(CNN)在处理此类任务时表现优异。然而,我们也致力于改进单层神经网络的表现。 整个项目中我们不断探索如何更好地从这些复杂的模式数据集中提取有意义的信息,并将其应用于更广泛的机器学习场景之中。
  • MATLAB求解化与数值求解-MATLAB项目
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    本MATLAB项目旨在通过有限差分法离散化并数值求解二维扩散方程,适用于科学研究及工程应用中的热传导、物质扩散等问题。 这是使用有限体积法(FVM)求解二维扩散方程的MATLAB代码。使用的插值方案是迎风方案,在完成计算后可以利用轮廓功能进行后处理。
  • Matlab
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    本简介提供了一组用于模拟和分析一维及二维扩散过程的MATLAB代码。这些代码允许用户探索不同边界条件下的扩散行为,并进行详细的数值实验研究。 该程序利用有限差分方法(包括隐式和显式)来仿真一维和二维域中的扩散方程。
  • Matlab实现
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    本项目利用MATLAB语言编程实现了数学物理中常见的两种扩散方程——一维和二维扩散方程。通过数值方法求解偏微分方程,并进行可视化展示,为学习者提供了直观的理解途径。 采用有限差分方法(包括隐式和显式方案)对一维和二维域的扩散方程进行了仿真。
  • MatlabRAR文件
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    本RAR文件包含了一维和二维扩散方程的MATLAB实现代码。内容包括初始化、时间步进以及边界条件处理等关键部分,适用于初学者学习及科研人员参考使用。 该程序使用有限差分方法(包括隐式和显式)来仿真一维和二维域中的扩散方程。
  • 反应MATLAB-电化:氧化还原反应MATLAB拟(electro_chemistry)
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    本项目通过MATLAB编写二维反应扩散方程代码,旨在模拟电化学体系中的氧化还原反应过程,为研究此类动态变化提供有效工具。标签:electro_chemistry 二维React扩散方程式计时安培法、线性扫描伏安法和正弦波伏安法的研究项目探讨了边界(例如电池)上发生的电化学氧化还原反应。通过偏微分方程对物理反应进行建模,并使用数值方法在Matlab中实现这些模型,以验证分析结果。 该研究聚焦于电化学系统中的两个主要部分:电极(电子导体)和电解质(包含可参与电化学反应的离子)。模拟实验采用三电极恒电位仪,在工作电极与参考电极之间施加随时间变化的电压,并测量在工作电极与辅助电极之间的电流响应。我们简化了系统,仅关注发生在工作电极及其周围电解质中的反应。 通过施加不同的电压,可以向或从电子云中转移能量,进而影响金属导体内的费米能级。对于金属而言,这意味着改变其电子的能量水平分布。由于这些电子在不同轨道上的重叠效应,在金属内形成了一个连续的光谱直到费米能级。因此,当施加电压时,可以将费米能级调整到低于电化学反应物A的最高占据分子轨道(HOMO),从而使电子更倾向于从反应物A中释放能量并转移到其他位置。这种变化有利于促进氧化还原过程的发生和发展。
  • Matlab对流温度场热力
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    本研究利用Matlab软件构建了二维对流扩散模型,旨在模拟和分析温度场在不同条件下的动态变化及热传递过程。 版本:MATLAB 2019a 领域:基础教程 内容:【热力学】基于Matlab模拟二维对流扩散温度场 适合人群:本科、硕士等教研学习使用
  • MATLAB次拟合 - regression_matlab: 使回归数据拟合MATLAB
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    本项目提供了一套使用MATLAB实现的数据拟合解决方案,通过二次多项式回归分析,利用内置回归学习器工具箱,适用于科研与工程中的数据分析。 在MATLAB中进行二次拟合及使用回归学习器的通用代码如下: 有两个文件:(1)trainRegressionModel.m 和 (2)createfitfig.m。 第一个文件为提供的训练数据创建鲁棒线性回归模型。 您可以在 MATLAB 命令窗口输入“help trainRegressionModel”,以获取有关此函数的相关信息。 该函数返回一个已训练的回归模型及其RMSE值(均方根误差,Root Mean Square Error)。 输入参数: - trainingData:具有与导入到应用程序中相同的列数和数据类型的矩阵。 - invar: 输入列在trainingData中的位置 - outvar: 输出列在trainingData中的位置 输出结果: - trainedModel:包含训练后的回归模型的结构体。该结构包含了关于训练模型的信息,其中包括一个用于对新数据进行预测的函数(predictFcn)。 - validationRMSE:双精度类型变量,表示验证集上的均方根误差值。 在应用程序中,“历史记录”列表显示每种型号对应的RMSE值。
  • MATLAB
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    本教程介绍如何使用MATLAB开展机器学习项目,涵盖数据预处理、模型训练与评估等内容。适合初学者快速上手。 如何使用MATLAB实现机器学习?首先需要了解机器学习的基本概念及其广泛应用领域。根据任务的不同,机器学习可以分为监督学习、无监督学习、半监督学习以及强化学习等多种类型。每种类型的模型都需要通过不同的评估指标来衡量其性能表现。 在构建和训练模型的过程中,我们还需要关注一个关键问题:如何确保所建立的模型具有良好的泛化能力?换句话说,在面对未见过的数据时,该模型能否依然保持较高的预测准确性? 为了准确地评价机器学习算法的表现,通常会采用交叉验证等技术手段来评估其性能。这些方法有助于减少过拟合风险,并提高最终结果的有效性和可靠性。 总之,通过深入理解各种类型的学习任务、合适的度量标准以及有效的测试策略,我们可以更好地利用MATLAB工具实现高效的机器学习应用开发工作。
  • 高斯MATLAB-uFab-正元素
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    本项目提供了一套基于MATLAB实现的高斯扩散模型代码,用于模拟和分析物质在不同环境中的扩散过程。该模型特别适用于研究材料科学、化学及工程领域中正式元素(如掺杂剂)的扩散现象。通过调整参数,用户可以深入探究温度、时间等因素对扩散速率与分布的影响,为相关科研工作提供了有力工具。 高斯扩散模型的MATLAB代码采用了uFab形式元素扩散背景技术,请参考James D. Plummer等人在《硅VLSI技术:基础知识、实践和建模》一书中的第七章内容,特别是7.5.1节的内容。此外,《计算物理学》第二版中Nicholas J. Giordano和Hisao Nakanishi也讨论了扩散方程的数值解法,这本书可以在凯文街图书馆找到。您还应阅读我关于扩散的相关注释以及Plummer书中有关章节的部分。 热传导可以被视为掺杂剂扩散的一个良好类比,因为它们所遵循的基本方程式非常相似。这里提供了一些参考文献和可能有用的代码片段以供借鉴。 任务: 您的工作是使用MATLAB或其他编程语言编写程序来构建并探索高斯扩散模型的实际应用价值。您需要通过有限差分方法对扩散方程进行数值求解。首先,简化模型使得DΔt/(Δx^2)=1/2成立;这允许我们将硼在扩散过程中的扩散方程式从(7.38)式简化为(7.40)式。 初始轮廓可以被建模成一个增量函数——即高浓度预沉积。设定表面浓度为2×10^19 cm^-3,您可以通过简单的MATLAB代码生成此初始向量。在处理第一个点时,请仔细考虑其左侧没有数据的情况。