基于模糊k最近鄰規(guī)則的葛根類藥材的模式識(shí)別

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1、基于模糊k最近鄰規(guī)則的葛根類藥材的模式識(shí)別【摘要】　　目的：探討模糊k最近鄰算法運(yùn)用于葛根類藥材模式識(shí)別的可行性。方法：選擇6種化學(xué)成分的含量，對(duì)不同產(chǎn)地的多種葛根類中藥的藥理抗內(nèi)毒素活性建立了模糊k最近鄰規(guī)則識(shí)別模式。結(jié)果：模糊k最近鄰規(guī)則對(duì)葛根類中藥的藥理抗內(nèi)毒素活性識(shí)別正確率達(dá)100%，優(yōu)于經(jīng)典k最近鄰法與Bayers判別法。結(jié)論：模糊k最近鄰算法可用于中藥模式識(shí)別研究?！娟P(guān)鍵詞】模糊k最近鄰算法；k最近鄰算法；模式識(shí)別；葛屬　　模式識(shí)別技術(shù)是一種借助數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)來對(duì)樣品的內(nèi)部規(guī)律及隱含性質(zhì)進(jìn)行分析的綜合技術(shù)，包括判別分析、聚類分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等多種方法

2、。該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，隨著中藥現(xiàn)代化進(jìn)程，該項(xiàng)技術(shù)逐漸在中藥領(lǐng)域深入應(yīng)用。k最近鄰法已被廣泛應(yīng)用于模式識(shí)別的分類器設(shè)計(jì)，所謂k最近鄰法（KNN）就是取未知樣本的k個(gè)近鄰，看這k個(gè)近鄰多數(shù)屬于哪一類，就把其歸于哪一類，在分類過程中KNN是采用簡(jiǎn)單多數(shù)投票法來確定未知樣本的分類［1］。問題是，當(dāng)學(xué)習(xí)樣本類別分布不均的時(shí)候，如果僅考慮排序后的k個(gè)最近鄰而忽視樣本間的不同距離，勢(shì)必會(huì)降低KNN的分類精度［2］。模糊k最近鄰算法（FuzzyKNN,FKNN）就是將模糊理論與k最近鄰法相結(jié)合的一種監(jiān)督學(xué)習(xí)技術(shù)，它有效解決了上述問題，它將未知樣本與k個(gè)最近鄰的距離模糊化，并為

3、每個(gè)類別都設(shè)置了相應(yīng)的隸屬度，而不象KNN那樣簡(jiǎn)單的將未知樣本的歸類定為“屬于”或者“不屬于”［3］。FKNN已被成功的應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)［3］及文本分類［2］都有著不錯(cuò)的性能，本研究將FKNN應(yīng)用于中藥的模式識(shí)別，目前國(guó)內(nèi)尚未見報(bào)道?！　?FKNN算法的原理及實(shí)現(xiàn)　　本研究的FKNN算法［4］不同于聶生冬等［5］將模糊c均值聚類與KNN簡(jiǎn)單結(jié)合，而是在KNN的基礎(chǔ)上結(jié)合模糊理論進(jìn)行歸類決策實(shí)現(xiàn)的，其具體算法安排如下：　?、旁O(shè)已知樣本集合P＝{p1,p,…pn}，n為已知分類的樣本數(shù)，c代表分類數(shù)，u代表一個(gè)c×n的矩陣；　?、拼_定未知樣本的最近鄰數(shù)k的值；　?、沁x

4、擇歐式距離范數(shù)d作為距離測(cè)度；　　⑷對(duì)每個(gè)未知樣本x：　?、儆?jì)算n個(gè)距離d＝d（x，pj），并對(duì)其進(jìn)行排序：　　pi∈P，且xP　　d(1)≤d(2)≤d(3)……≤d(k)≤d(k+1)≤…≤d(n)　　其中d(1)到d(k)是未知樣本x的k個(gè)最近鄰與x的距離?！　、谠趗中找出對(duì)應(yīng)于k個(gè)最近鄰距離的k個(gè)列{uj}，其中j＝1,2,……k。　?、劾蒙弦徊綇膗中獲得的k個(gè)列{uj}，計(jì)算［4］：　　ui(x)=kj=1uij1d(x,pj)2m-1kj=11d(x,pj)2m-1　　其中m為模糊權(quán)重調(diào)節(jié)因子，對(duì)于z＝1,2,…,c，如果ui(x)=max{uz(x)}，z≠i

5、，則x屬于第i類。取下一個(gè)未知樣本轉(zhuǎn)到（4）繼續(xù)，上述算法不是迭代過程，每個(gè)未知樣本都必須按照上述算法處理一遍?！　?中藥葛根類藥材的模式識(shí)別　　中藥模式識(shí)別通常是根據(jù)中藥所含化學(xué)成分的整體進(jìn)行分類或描述，識(shí)別該中藥的真?zhèn)闻c優(yōu)劣。葛根為豆科植物野葛或甘葛藤的干燥根，全世界已知的葛屬植物大約有18種，我國(guó)是葛屬植物的原產(chǎn)地之一，分布極其廣泛，葛屬植物有9個(gè)種和2個(gè)變種，其中7種與藥用有關(guān)，研究結(jié)果表明，不同葛屬植物中藥用成分異黃酮含量和組分差異顯著。曾明等［7］對(duì)8個(gè)來源共17個(gè)藥材樣本的葛屬植物的總黃酮X1、葛根素X2、大豆苷X3、大豆苷元X4、3’甲氧基葛根素X5及多糖X6，6

6、個(gè)化學(xué)成分進(jìn)行了測(cè)定［6］，并測(cè)定了相應(yīng)的抗內(nèi)毒素活性強(qiáng)度，按照