汪再秋

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭014010)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)又稱人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或連接模型，是模仿動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征的一種進行分布式并行信息處理的數(shù)學(xué)模型，它根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度對其內(nèi)部大量節(jié)點間的連接關(guān)系進行調(diào)整，以達(dá)到信息處理的目的。近年來，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引起了社會的廣泛關(guān)注，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)研究也取得了突破性的進展。

1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點及其在多媒體通信控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在信息控制系統(tǒng)中具有很多突出的特點。 首先，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存貯信息采用分布方式，當(dāng)部分網(wǎng)絡(luò)信息遭到損壞時，仍能根據(jù)其他信息使被損壞的信息得到恢復(fù)；其次，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理信息采用并行方式，提高了信息處理的速度；再次，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用連續(xù)的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)方法比較簡單；最后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由眾多的神經(jīng)元組成，能夠無限逼近任一復(fù)雜的非線性的系統(tǒng)。 總之，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想設(shè)計出的控制系統(tǒng)，不僅具有較好的智能性、適應(yīng)性和魯棒性，還能夠快速處理非線性、高難度、不確定、強干擾和難建模的復(fù)雜的信息控制問題。

1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想在多媒體通信控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

多媒體通信是計算機技術(shù)與通信技術(shù)的綜合產(chǎn)物，這種新型的通信方式可以實現(xiàn)在一次呼叫中同時提供聲音、圖形、圖像、文本、數(shù)據(jù)等多種媒體信息。多媒體通信控制系統(tǒng)是基于IP 核心交換而存在，保證多媒體服務(wù)質(zhì)量（QOS）是其技術(shù)的關(guān)鍵，控制網(wǎng)絡(luò)擁塞、同步音頻視頻等多種多媒體數(shù)據(jù)、平滑處理視頻信息、協(xié)商多媒體數(shù)據(jù)的傳輸、減少多媒體數(shù)據(jù)處理的時延等都是多媒體通信控制系統(tǒng)要解決的技術(shù)難點。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用可以有效的解決以上技術(shù)難點，根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點，從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)映射功能入手具體分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想在多媒體通信控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

在運用層狀前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)ATM 類似業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)信息的接入控制時，首先要使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)展開無監(jiān)督的自學(xué)習(xí)，并且可以采用那些滿足上式臨近分界函數(shù)的樣本作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)的輸入樣本。類似于這種多媒體通信控制系統(tǒng)都可以通過運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想來實現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)控制管理網(wǎng)絡(luò)信息資源，實現(xiàn)預(yù)測、預(yù)留高利潤的寬帶接入和業(yè)務(wù)頻道的接入。這種非線性層狀前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射功能可以廣泛地被用在解決多媒體通信控制系統(tǒng)中需要快速自適應(yīng)處理的技術(shù)難點。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想隨著計算機技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在多媒體通信控制系統(tǒng)中，并占據(jù)著舉足輕重的重要位置。

2 通過具體實例分析多媒體通信控制系統(tǒng)中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想的體現(xiàn)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在多媒體通信控制系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在系統(tǒng)建模、狀態(tài)估計以及優(yōu)化控制等。 在系統(tǒng)建模過程中，根據(jù)輸入的信息和過去的輸出信息推算出當(dāng)前輸出信息，被控制對象輸入和輸出關(guān)系的反映就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想在多媒體通信控制系統(tǒng)中的體現(xiàn)；在狀態(tài)估計中從輸入到輸出的空間映射也是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在多媒體通信控制系統(tǒng)中代替?zhèn)鹘y(tǒng)數(shù)學(xué)模型的運用體現(xiàn)。

為研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想在多媒體通信控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，特構(gòu)造如圖1 所示的某多媒體通信控制系統(tǒng)。

該模型中視訊服務(wù)器的主要功能是用戶登錄、驗證信息、檢測用戶的IP 地址和動態(tài)端口、協(xié)商通信、交互命令、控制信息、接收轉(zhuǎn)發(fā)和記錄終端用戶的信息等，采用TCP 協(xié)議進行信息的傳輸。 音頻視頻的通信通常使用UDP 協(xié)議進行傳輸， 采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想實現(xiàn)從視訊服務(wù)器到終端的預(yù)協(xié)商、終端與終端的再協(xié)商。

圖1 某多媒體通信控制系統(tǒng)應(yīng)用模型

視頻圖像信息的平滑程度是衡量多媒體通信控制系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。 本模型的視頻平滑控制機制原理圖如圖2 所示。 從原理圖可以看出，該機制在視頻信息的發(fā)送端采用了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想的漏桶算法，在視頻信息的接收端采用了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想的流量預(yù)測和播放平滑算法。該模型的視頻信息發(fā)送端就是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理節(jié)點實現(xiàn)視頻流緩沖區(qū)和令牌池的實時監(jiān)控、 網(wǎng)絡(luò)擁塞情況的探測、視頻流幀率的反饋和控制等，保證了視頻流的服務(wù)質(zhì)量。 視頻信息的接收端通過流量預(yù)測節(jié)點實現(xiàn)視頻流到達(dá)時間延遲和時間間隔以及信息接收幀數(shù)的監(jiān)視等，也是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想在多媒體通信控制系統(tǒng)中應(yīng)用的體現(xiàn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想在多媒體通信控制系統(tǒng)中的使用保證了多媒體通信視頻流播放的平滑度， 提高了多媒體通信控制系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。

圖2 視頻平滑控制機制原理圖

3 總結(jié)

運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想進行信息的存儲和處理具有很多突出的優(yōu)勢，要提高多媒體通信控制系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，需要在充分掌握神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分布式信息存儲、并行式信息處理、連續(xù)性學(xué)習(xí)方式以及神經(jīng)元等特點的基礎(chǔ)上，深入分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)思想在多媒體通信控制系統(tǒng)中的應(yīng)用體現(xiàn)，掌握正確的應(yīng)用方式，采取有效的措施充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在多媒體通信控制中的重要作用，實現(xiàn)多媒體通信控制系統(tǒng)的高智能性、高適應(yīng)性、高魯棒性以及快速準(zhǔn)確的處理各種復(fù)雜信息的控制問題。

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