Để xỏc định đồng thời nhiều cấu tử trong đú cú uran và thori mà phổ của chỳng xen phủ nhau ngƣời ta đó nghiờn cứu sử dụng nhiều phƣơng phỏp khỏc nhau trong đú cú phƣơng phỏp trắc quang đạo hàm, Vierordt [20, 24, 30, 48, 49, 50, 51], lọc Kalman [59, 97, 125, 126, 127, 133], chuẩn đa biến PLS [25, 58, 71, 79, 147] và mạng ANN...
Phƣơng phỏp trắc quang xỏc định uran và thori đƣợc nghiờn cứu phỏt triển từ rất sớm. Phƣơng trắc quang với arsenazo III là một trong những phƣơng phỏp trắc quang kinh điển xỏc định uran và thori. Để xỏc định uran và thori bằng phƣơng phỏp này ngƣời ta thƣờng phải tỏch chỳng ra khỏi nhau do cực đại hấp thụ quang của chỳng của khỏ gần nhau [52, 72, 73, 85, 93, 103, 107]. Cỏc phƣơng phỏp này cú ƣu điểm là cú độ nhạy cao và khỏ chọn lọc nhƣng nú cú nhƣợc điểm là tốn thời gian, hoỏ chất và kết quả khú đạt độ chớnh xỏc và lặp lại do quỏ trỡnh phõn tớch phải trải qua nhiều khõu.
Để khắc phục những nhƣợc điểm nhƣ đó nờu trờn, phƣơng phỏp trắc quang đạo hàm đó đƣợc nhiều tỏc giả nghiờn cứu phỏt triển [91, 92, 106, 114]. Phƣơng phỏp trắc quang đạo hàm cho phộp xỏc định đồng thời uran và thori mà khụng cần phải dựng cỏc kỹ thuật tỏch chỳng ra khỏi nhau. Phƣơng phỏp này cú ƣu điểm là đơn giản. Trờn cỏc mỏy phổ quang kế hiện nay đều cú chức năng ghi phổ đạo hàm nờn phƣơng phỏp dễ dàng thực hiện. Phƣơng phỏp trắc quang đạo hàm cho phộp giảm thời phõn tớch, khụng tốn hoỏ chất mà vẫn đảm bảo độ chớnh xỏc. Nhƣợc điểm của phƣơng phỏp này là giỏ trị mật độ quang đƣợc lấy tại điểm cắt zero (zero crossing) khụng trựng với cực đại hấp thụ nờn nhỏ hơn khi lấy ở vị trớ cực đại và giỏ trị này càng trở nờn rất nhỏ khi lấy đạo hàm, nhất là khi lấy đạo hàm bậc cao, dẫn đến giỏ trị độ hấp thụ riờng nhỏ làm giảm độ nhạy và độ chớnh xỏc của phƣơng phỏp. Mặt khỏc khi trong hệ cú nhiều cấu tử thỡ việc tỡm điểm cắt zero trở nờn khú khăn.
Phƣơng phỏp Vierordt cú ƣu điểm giống nhƣ phƣơng phỏp trắc quang đạo hàm là khụng tốn thời gian, hoỏ chất và dễ dàng thực hiện nhƣng chỉ cú thể ỏp dụng cho hệ mà phổ đo đƣợc của cỏc cấu tử trong hệ cú tớnh cộng tớnh.
Phƣơng phỏp chuẩn đa biến PLS cho phộp xỏc định hệ đa cấu tử mà cỏc thụng số vật lý đo đƣợc của phổ cỏc cấu tử cú mối quan hệ tƣơng đối phức tạp. Thời gian tớnh toỏn khỏ nhanh. Nhƣợc điểm của phƣơng phỏp này là độ chớnh xỏc khụng cao khi xỏc định hệ đa cấu tử mà quan hệ giữa biến phụ thuộc vào biến độc lập là một hàm phi tuyến phức tạp.
Phƣơng phỏp mạng ANN là một phƣơng phỏp tiờn tiến nhất hiện nay. Nú cho phộp xỏc định hệ nhiều cấu tử với độ chớnh xỏc hơn hẳn cỏc phƣơng phỏp vừa nờu.
1.3.1. Giới thiệu mạng ANN [1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 96]
Theo cỏc nhà nghiờn cứu sinh học về bộ nóo, hệ thống thần kinh của con ngƣời bao gồm hàng chục tỷ tế bào thần kinh thƣờng gọi là cỏc nơron. Mỗi tế bào nơron gồm ba phần:
- Thõn nơron với nhõn bờn trong (gọi là cỏc soma hay cell body) cú kớch thƣớc cỡ 10-4 m, là nơi tiếp nhận hay phỏt ra cỏc xung động thần kinh. - Hệ thống dạng cõy cỏc dõy thần kinh vào (gọi là dendrite) để đƣa cỏc tớn
hiệu tới nhõn nơron. Cỏc dõy thần kinh vào tạo thành một lƣới dày đặc xung quanh thõn nơron chiếm diện tớch khoảng 0,25 mm2.
- Đầu dõy thần kinh ra (gọi là sợi trục axon) phõn nhỏnh dạng cõy cú thể dài một centimet đến hàng một. Chỳng nối với cỏc dõy thần kinh vào hoặc trực tiếp với nhõn tế bào của cỏc nơron khỏc thụng qua cỏc khớp nối (gọi là synapse).
Thụng thƣờng mỗi nơron thần kinh cú thể cú từ vài chục tới hàng trăm khớp nối để nối với cỏc nơron khỏc. Cú hai loại khớp nối:
- Khớp nối ức chế (inhibitory) cú tỏc dụng làm cản tớn hiệu tới nơron. Ngƣời ta ƣớc tớnh mỗi nơron trong bộ nóo của con ngƣời cú khoảng 104 khớp nối. Chức năng cơ bản của cỏc tế bào nơron là liờn kết với nhau tạo nờn hệ thống thần kinh điều khiển hoạt động của cơ thể sống. Cỏc tế bào nơron truyền tớn hiệu cho nhau thụng qua cỏc dõy thần kinh vào và ra. Cỏc tớn hiệu đú cú dạng xung điện đƣợc tạo ra từ cỏc quỏ trỡnh phản ứng hoỏ học phức tạp. Tại nhõn tế bào, khi điện thế của tớn hiệu vào đạt tới một ngƣỡng nào đú thỡ nú sẽ tạo ra một xung điện dẫn tới trục dõy thần kinh ra. Xung này truyền theo trục ra nối tới cỏc nhỏnh rẽ và tiếp tục truyền tới cỏc nơron khỏc (hỡnh 1.5).
Hỡnh1.5. Cấu tạo tế bào nơron sinh học
Phỏng theo cỏch làm việc của nơron sinh học ngƣời ta đó đề xuất mụ hỡnh tớnh toỏn cho một nơron nhƣ hỡnh 1.6.
Hỡnh 1.6. Mụ hỡnh nơron nhõn tạo
Mạng ANN là một mụ hỡnh tớnh toỏn phỏng theo cỏch làm việc của nơron trong bộ nóo của con ngƣời. Cỏch tớnh toỏn của nóo đƣợc tiến hành song song và phõn tỏn trờn nhiều nơron gần nhƣ đồng thời. ANN cho phộp tiếp cận hàm mục tiờu hiệu quả nhất ngay cả đối với cỏc hàm phức tạp. Hỡnh 1.7 là sơ đồ minh họa cho mạng ANN.
Hỡnh 1.7. Mạng nơron
Trong hỡnh, mạng gồm 3 lớp: lớp nhập (Input Layer), lớp ẩn (Hiden Layer) và lớp xuất (Output Layer). Một mạng nơron tổng quỏt là một mạng cú n (n>2) lớp; lớp thứ nhất gọi là lớp nhập, lớp thứ n-2 là lớp ẩn và lớp thứ n là lớp xuất. Mỗi nỳt trong lớp nhập nhận tớn hiệu và chuyển vào mạng. Dữ liệu từ tất cả cỏc nỳt trong lớp nhập đƣợc tớch hợp và chuyển kết quả cho cỏc nỳt trong lớp ẩn. Tƣơng tự, cỏc nỳt xuất cũng nhận cỏc tớn hiệu từ cỏc nỳt ẩn.
Tớn hiệu ra (Axon) Phần tử xử lý (Cell body) Liờn kết hỡnh cõy (Dendrites)
Trong mạng nơron, cỏc nỳt của lớp thứ i (0 < i < n) liờn kết với mọi nỳt ở lớp thứ i-1 và i+1 và cỏc nỳt trong cựng lớp khụng liờn kết với nhau. Mạng lan truyền ở một trong hai trạng thỏi: trạng thỏi ỏnh xạ và trạng thỏi học. Trong trạng thỏi ỏnh xạ, thụng tin lan truyền từ lớp nhập đến lớp xuất và mạng thực hiện ỏnh xạ để tớnh giỏ trị của cỏc biến phụ thuộc dựa vào cỏc biến độc lập đó cho. Trong trạng thỏi học thụng tin lan truyền theo hai chiều nhiều lần để học cỏc trọng số.