淺析BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在工程估價(jià)中的應(yīng)用

馮諭 夏晨

摘 要：本文綜述了工程造價(jià)和工程估價(jià)的含義，闡述了兩者間的不同之處，且通過(guò)闡述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法原理，使其可以更直觀更易理解的運(yùn)用于工程估價(jià)行業(yè)

關(guān)鍵詞：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法;感知機(jī);工程估價(jià);工程造價(jià)

引言

早在古代，各種算術(shù)、建設(shè)古籍中已經(jīng)涉及到工程估價(jià)和定額的相關(guān)內(nèi)容。古時(shí)的浩大工程，像是都江堰、阿房宮的建設(shè)極有可能運(yùn)用了這方面的相關(guān)知識(shí)才建的雄偉廣闊。而工程估價(jià)這個(gè)含義，從古至今都有出現(xiàn)。只是如今對(duì)于工程估價(jià)的定義更為具體，且其體系較為完整、系統(tǒng)。本文將通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)工程估價(jià)原理進(jìn)行深層次的剖析和闡述[1]。

1 工程估價(jià)的含義

1.1 工程造價(jià)

在闡述工程估價(jià)之前，首先引入工程造價(jià)一詞。工程造價(jià)是建設(shè)項(xiàng)目從籌建之日起至竣工驗(yàn)收整個(gè)過(guò)程中所花費(fèi)的全部費(fèi)用的綜合，即建設(shè)工程總投資。相對(duì)于估價(jià)而言，其是結(jié)果。

1.2 工程估價(jià)

工程估價(jià)過(guò)程按照程序可以分成投資估算、設(shè)計(jì)總概算、修正概算、施工圖預(yù)算以及進(jìn)一步的估算等等最后決定工程造價(jià)。在此排序中，越往后估算的量值越準(zhǔn)確一些。那如何達(dá)到這一目的得呢？則之后引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。

2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法

2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理概述

以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元為例敘述最簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型原理。引入“感知機(jī)”概念，“感知機(jī)”是人類最早提出的單體人造神經(jīng)元模型，圖1即為典型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖，“感知機(jī)”具體原理如圖2所示。

其中x為輸入變量，w為權(quán)重值，b為偏值，sign（x）為與其匹配的非線性函數(shù)?？杀硎緸橄鄳?yīng)權(quán)重乘以輸入變量求和加偏值。當(dāng)側(cè)重不同時(shí)，只需改變權(quán)重和偏值即可改變不同結(jié)果。

而典型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型則是上述單位模型共同作用的效果。較為繁瑣，且不定性較高。算出的值不準(zhǔn)確。

2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型較為繁瑣，且不定性因素多，解答較為困難，則在此引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上通過(guò)逆運(yùn)算，即結(jié)果反推過(guò)程，改變權(quán)重，迭代運(yùn)算，使得其輸出結(jié)果無(wú)限接近真值的一種數(shù)學(xué)模型。在工程估價(jià)行業(yè)使用此模型最好不過(guò)[2]。

首先介紹單體神經(jīng)元模型即感知機(jī)的反向傳播算法機(jī)制。首先看下圖3，

該圖反映了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的正向推導(dǎo)過(guò)程，很明顯，要想預(yù)測(cè)值與相應(yīng)的真值達(dá)到完全一致的話，需要保證權(quán)重與理想權(quán)重完全正確，且非線性函數(shù)配對(duì)也要完全正確。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而言，正向推導(dǎo)顯然是不現(xiàn)實(shí)的。那么就需要引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，即反向傳播算法，在此算法中，需要確定的量即為權(quán)重，即所要達(dá)成的目標(biāo)是找到上圖權(quán)重的正確取值，從而使得預(yù)測(cè)值和真值無(wú)限接近[3]。

則BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反向傳播算法如下圖4所示。

預(yù)測(cè)值與真值之間會(huì)有一定的差距，取真實(shí)目標(biāo)值為未知數(shù)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或者其他一些手段設(shè)置損失函數(shù)或者設(shè)置損失值。則可通過(guò)損失函數(shù)或損失值使用優(yōu)化器來(lái)得到新的權(quán)重，通常使用的優(yōu)化方法為梯度下降法（對(duì)損失函數(shù)求偏導(dǎo)）。從而使得損失函數(shù)或損失值越來(lái)越小，接近于零，達(dá)到預(yù)測(cè)值與真實(shí)目標(biāo)值無(wú)限接近的目的。

上述為單體神經(jīng)元模型的反向傳導(dǎo)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，大同小異，存在一個(gè)誤差即損失函數(shù)的反算過(guò)程。該過(guò)程雖繁瑣，但算出的值真實(shí)可靠。誤差很小。該算法可通過(guò)MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)。

2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與工程估價(jià)

工程估價(jià)使得最初的投資估算無(wú)限接近于工程造價(jià)的方法即可為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，根據(jù)損失函數(shù)，梯度下降法改變其相應(yīng)的權(quán)重，使得估算值無(wú)限接近于真值。經(jīng)過(guò)一系列的迭代計(jì)算。最終得到工程造價(jià)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在工程估價(jià)中的應(yīng)用。通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以從各方面分析其權(quán)重因素對(duì)工程造價(jià)的影響，從而較快速的給出一個(gè)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)值。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法改變了過(guò)去經(jīng)驗(yàn)算法的不足，對(duì)于工程估價(jià)行業(yè)有里程碑的意義。其不僅能較好的應(yīng)用于工程實(shí)踐，也為其他類似的非線性估算具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]陳強(qiáng)，翟明艷.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑工程估價(jià)模型研究 [J].基建優(yōu)化，2002（6）.23

[2]楊無(wú)疆，林玲.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程造價(jià)快速估算模型 [J].建筑經(jīng)濟(jì)，2011，9：53-55

[3]黎曦，胡奎，胡伍生.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法在工程估價(jià)中的應(yīng)用[J].山西建筑，2007（10），33（28）：367-368