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升级   10.2% TA的每日心情 | 开心 2015-7-3 16:05 |
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签到天数: 689 天 [LV.9]以坛为家II
 群组: 2013年数学建模国赛备 群组: 中南民族大学 群组: 学术交流A 群组: 数学建摸协会 群组: 第三届数模基础实训 |
神经网络讲什么内容,讲计算模型,计算原理,工作原理,用途,实现方法。4 C ?( W1 I$ G3 F' O) G) ^/ h
1什么是神经网络
% ?/ v+ T0 {# U- X. I% ]1. 1神经网络与计算机
$ q9 R3 M2 u$ u, J+ o. r$ l计算机:4 N' H/ y8 R P8 [. y( q2 }6 p3 z* B
四代计算机
7 [# y7 I: N8 D7 \) A& I电子管,晶体管,集成电路,大规模集成电路。智能计算机是第5代,智能计算机不容易。速度提高快,智能不见怎么样。9 M0 D: p8 Q& @% u# h
计算机特点
1 D3 i& f4 U( ^0 m' v二进制,5部分组成模块,存储程序。结构看:核心部件是中央处理器。专门存储部件,输入输出部件。
: ?' Q4 U* ~5 S1 U' b 神经网络发展史
' m2 B0 q- U2 b5 Y: v* J$ c8 m, ~1 S充满传奇色彩,讲故事。每次讲课都讲历史,过去那些出色成绩的故事,做出出色成绩的人的故事。$ }( ?3 t+ a! D( i
(1) 神经网络来自人类对自己的研究,背景性研究起始于19世纪末,20世纪初。生物学家要搞清楚人或生命智能的道理。想办法解释自然现象,物理学。% k, ]1 }, n0 l( V
(2) 现代方式的神经网络研究神经网络研究,1940年,两个科学家:Warren McCulloch, Walter Pitts, 给出人工神经网络模型。现在人们使用的就是他们抽象出的神经元模型。. `+ \, L' C* g. G
(3) hebb规则,1949,生物神经元学习机制。神经元传递信息的原则,互相作用的原则。两个神经原同时兴奋,则两者的连接强度增强。
" c; t2 W+ ~3 A- Z! Q% \* R: l(4) 1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。3 P' w2 n5 \2 P6 [0 y
(5) 1960年,Bernard Widrow, Ted Hoff给出自适应线性神经网络,利用了widrow-hoff学习规则,应用于消除回声。真正应用,用于电话消除回声,很简单的元件。/ v# O( ]' e. r) I, ^ }
(6) 1969年,minsky与**t的书批评了感知器与自适应线性神经网络,打击了神经网络发展。从此神经网络发展陷入低谷。这个时代是计算机发展飞速,同时带有很多神秘感的时代。很多东西未能搞清楚,很有用,很吸引人的时代。大家都来研究计算机的人工智能是很正常的。Minsky的书中举了一个例子,说神经网络不是万能的。
) w1 @& v9 L( A" ]8 A1 Y4 }/ w(7) 科学发展需要冷静,1972年,Teuvo Kohonen与James Anderson发明自组织神经网络,Stephen Grossberg观察到自组织神经网络的许多新性质。有很多科学家在逆境中坚持神经网络研究,取得好成绩。我有时感觉在不是很热的环境下更能做出进展来。所以没有必要追求时髦。
# J% k, P; G: e+ S' A2 C% n(8) 1960-1980计算机飞速发展,神经网络研究发展平静。计算机的研究发展遇到很多困难。1980年以后,神经网络又一次飞速发展,有点戏剧性。9 `: |- C2 |# b$ M
(9) 1982年Hopfield用统计机制解释神经网络,使人们对神经网络的认识前进了一大步。1986年BP学习算法,解决了minsky与**t的问题。David Rumelhart与James McClelland给出。Hopfield神经网络能解TSP问题,实现了一个神经网络解6个点的TSP问题。很神,后来实践证明也不能求精确解。- \8 v& `- F6 A( S
(10) 1986年以后,大量的神经网络研究文章和研究项目,发现了很多神经网络的新性质和新应用。人工神经网络一定很有前途,现在缺乏真正的应用,用起来不方便。每个国家都投入很多资金研究神经网络。成果很多,神经网络也就真正成长为一门成熟的科学了。
+ | |) \5 t- ^6 f( j- r 神经网络特点4 X! j$ x I5 O6 {7 a9 f1 \
未必二进制,没有明确的存储器,计算,控制分工模糊,没有控制程序,性能好,用起来不方便。不好控制,不好用。
% h p. O0 U9 p( M, l! {/ J1 r' k1. 2神经网络应用% x* w+ |: M* m- P( d0 E
领域:& e* M$ u6 y! T9 T: u$ o% Z, `$ O$ @
空间技术:飞行器控制系统,飞行器元件仿真,飞行器元件错误探测器。举个例子,飞行器在飞行中判断什么是云彩,有没有风,风力多大。将飞行器飞行的环境数据采集以后训练神经网络,由神经网络控制飞行器前进速度,方向。( O- w6 V% g" f7 {2 |. Z5 ]& A
Automotive:交通控制自动指示系统,红绿灯控制,摄像头照相看路上的车有多少,横穿马路人有多少,由此决定红灯还是绿灯,说着容易作着难。4 c& V9 H$ \4 A; H7 d
银行:信贷申请评估器。1 G4 [2 N! k3 y3 l+ L4 x& w
语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。
! G* j9 R. m' n! Y# F1 Q机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。% l! O( L1 ?" M, t
1. 3生物基础8 T5 D; x/ E0 o9 \; x" L4 @! ]
7 M# C- ^5 f1 A; J) ~5 H! @$ k神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。& b& v; o2 a9 C4 [0 M) Y
神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。
! T% u8 I8 }8 B; i( F; q) g! O% O( G神经信号,二进制信号。 j& T) U I/ ` y
时空整合,将一个时段内的各个模拟信息相加就成了。我开始看焦李成的书,看不懂,看公式,认为相加就是时空整合。2 r# \1 o+ h) |+ _4 N8 M% O
第二章:神经元模型与神经网络结构, V9 v$ o* ~1 a! f3 ], J
本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。' _& \- Z2 s) h* K
1多输入神经元模型,7 X8 C! I6 \' b& K( C. y
5 |9 ^* Y$ \7 a
y=f(); R% r: |. l8 V* D( d8 a0 ]! p
= =WTX-1 O/ {' Z. R- \ U
W=(w1,w2,…,wn)T
# Y o! e4 p/ m$ UX=(x1,x2,…,xn)T。5 ~( F/ ?$ m! x" @% a7 d7 q) y& p
解释:8 O2 q& s/ m+ @& u" W
(1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。
. O V4 Z! v% _6 W9 S9 S6 b(2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。5 Z3 U8 g& d) \ C- M
(3)时空整合,求和。数模转换后相加。什么是时空整合?笼统,不知道什么意思,暂且理解为求和。! G1 n1 F. C3 \3 p& U! z$ v
作用函数:
) q, g' n% Q" L4 o( D2 g(1) hard limit
i3 b# x7 L! j3 D; Zf()= ,= 5 ^( B' G p' d5 X8 f
, v8 Q5 f, k5 T) Z
(2) symmetric hard limit
& [' J4 J% P% N; h( [f()= ,= & Y2 Q8 m0 c4 Z2 m) N+ o
, q* O) y7 k* q2 b' E; q(3) linear
; O7 P& `$ e; B+ Cf()=,= ,线性
' m1 q7 k; e( b/ e. j1 |
( A, m x2 \, Z" C(4) saturating linear,
, F: a* C1 m. J$ b% m" j e8 Af()= ,= 2 s. ^* i y W! v* p' _
- [$ ~3 L7 t+ b2 t
(5) symmetric saturating linear
a, y/ P0 Z0 K' M) W$ [; Af()= ,=
8 u, X) g/ A: Z' x) `* K( S- J& V . V+ z' A: m8 M, [+ p7 w- O# k1 f
(6) log-sigmoid+ G/ y& r8 T5 ?' r
f()= ,= 7 z, K+ o+ t) \* R7 g
(7) hyperbolic tangent sigmoid
" b: T% Z: Q" |' s2 F1 N7 E% gf()= ,=
$ e) b2 n+ ~1 L# V; h' z: E% F3 j(8) positive linear
, c8 M2 b9 n& v: Nf()= ,= " l) v( [1 A A, ^: @0 t( D8 `
2神经网络结构
, [9 C) F* ~ m4 a) s- _- O, _+ }(1) 前馈网络
. P/ n9 p0 g2 `# L3 H1 Y
$ t4 }' i5 M' O/ r' w$ d Z: r(2) 反馈网络) h7 X3 ~/ J- d" v
; ^% l$ [- X) y z* {8 z(3) Recurrent神经网络
& Z* f5 }+ w l7 a/ ~
% q& H- `4 W7 Y; q- A9 U! z(4) 单层前馈神经网络
3 z$ t# ]' c- z; u# R5 p3 P问题:
) l6 k0 e8 v( `/ Q \( \(1)每层有多少个神经元,每个神经元采用什么传递函数,每个连接的权值是多少?6 A5 ^5 L; N! |! t) T: p3 D8 y
(2)针对问题,确定神经网络,即为学习。4 @" s$ @+ c# }+ E. w
(3)用作记忆,具有联想能力的记忆函数,象人一样,识别字母,a, b, c, d, e, f, g, …, x, y, z.
, c8 \1 ]4 K: L: U9 B; T' U还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。3 d6 J6 t3 ^3 A/ Q
3神经网络学习规则0 ]4 c9 e; q0 U. w; V$ h
自己看,以后慢慢理解。2 \7 T* ?8 [3 d3 H- t
4应用实例
! C4 O o, W* x% M$ U
4 {1 Q% {9 ]% q" C解采用hard-limit函数神经元
8 ^* d7 o! W. O' P6 @+ x! } f ' n0 N! F# f5 V% Z* c9 w
5 w$ }; q; `* C9 ~% Q$ o) ?5 w
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