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[课件资源] 第一章:神经网络概述

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    发表于 2011-8-20 15:52 |只看该作者 |倒序浏览
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    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。5 }. w* ^, t/ h: [
    1什么是神经网络6 {3 _" P5 k* y5 V0 E
    1.        1神经网络与计算机
    ; y0 R/ E+ {( Q! W6 v计算机:
    0 G2 d5 \! A4 Z9 r( s% L        四代计算机; b4 R* E- B; K% T* e! v
    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。# U, K8 E+ ]7 q$ V& @$ x! }
            计算机特点
    / O+ R$ U- T6 ^# D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。2 y  v# F7 i- y* Q
            神经网络发展史3 ?3 N2 y- ?) K7 Q* x9 T( c
    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。
    . B  ?* [6 k# b4 z6 _(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。
    1 b/ y4 ?4 x; l/ k, _(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。
    9 H/ J: l8 G2 _* U. R# w2 J(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。6 O  X0 I- m* `2 K, d* w# U( Z
    (4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。+ G( N# r& Q& Y9 p
    (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。
    4 P2 R$ q0 P6 Q: F2 [! M; b/ z(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。
    4 W. A! G9 `8 ~% L. c(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。: E/ U1 _) N% c& k
    (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。  l* p) s; W' N8 f- Z) o
    (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。7 g0 C6 W. J, O  V
    (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。6 n8 N3 h, g3 E, ]' ~3 N5 S
            神经网络特点% R! `2 t* A& N& C9 u% j
    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。
    " O3 r+ r  E$ y1.        2神经网络应用
    # u3 h0 r7 @. {领域:
    ! ?: h' M1 J: L4 |- X/ `; {' Y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。9 y) _4 _) m2 S
    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。
    $ b0 [5 V7 R3 f5 p银行:信贷申请评估器。
    ! c5 n5 Z3 x2 D8 @+ }2 J" K语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。
    6 ]7 x7 Z5 @9 G. i1 M机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。/ \# n% v$ c- ~; D1 ?  N5 j
    1.        3生物基础% J) y; w9 {$ K, {  A7 }1 K9 W5 \7 u

    - x- T5 y' r+ C; B0 [: ?" Q7 V# F神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。6 t( T" ^( e, I5 D3 z! r: `- g
    神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。$ R$ M3 q9 ]' r+ k7 m1 p
    神经信号,二进制信号。, j3 t$ n& ?3 F6 ]; }; s) c$ o/ g
    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。
    . ]3 N2 X& G+ a4 u1 z, l5 Z: d第二章:神经元模型与神经网络结构9 W2 d4 s$ d# x) E1 a) t* B
    本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。4 a, K! I5 P, P" r/ h
    1多输入神经元模型,) r7 L, [. h* n( U) e
    4 S5 C% q) O9 C* j
    y=f()
    8 t2 [% v+ @0 S= =WTX-
    2 k/ Q! K8 i+ N/ d* ~W=(w1,w2,…,wn)T
    ; n2 n# T: t2 {& I' ^X=(x1,x2,…,xn)T。
    " y& a- B7 W$ p2 g' s* i# N+ u解释:
    $ Y2 I7 \3 _& Y6 u! p(1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。
    ' D% c# B) u7 Q2 u; J6 }7 A(2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。% C6 k+ G% d. y7 w. W  h+ H% x
    (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。0 I; f5 \$ s9 T: r) M7 R( w2 b1 k
    作用函数:
    9 Z! |3 p0 G* U. `(1)        hard limit
    - s$ u9 o1 i5 E- k* X4 u7 ef()= ,=
    7 C" l0 l; C: W( _: \
    6 D1 t0 k+ h# f2 w  m% ?(2)        symmetric hard limit
    ) R* i# h- r3 R5 t9 yf()= ,= 9 L. @% ?! U+ f9 O. k
    / q/ p/ s2 I) c) D9 N+ _
    (3)        linear
    9 j+ ?$ A: u' |$ w* x8 c  D' [6 ^f()=,= ,线性! N- n9 a  R& s7 L

    2 Y+ F3 i3 H7 D" ^" U(4)        saturating linear,- m7 r0 p" H; ^/ e! P0 z8 ]
    f()= ,= 3 g' o+ g( k/ i* k6 s

    : ^# g9 J- r4 A+ y: E* Y(5)        symmetric saturating linear8 O& @) N# w2 c# t. I
    f()= ,= ; m8 b$ N# d  U; X  \; b1 R
    6 K( }( J' x7 A6 z* ~
    (6)        log-sigmoid% N& H9 H. W" x9 V& k
    f()= ,=
    8 ~* N3 x. [. r(7)        hyperbolic tangent sigmoid6 J0 ^' S5 q- U
    f()= ,= ( {' K# t3 i% I" u1 l6 R; o8 Y' G
    (8)        positive linear0 V2 A9 s* Q! r( ]6 M
    f()= ,=
    , c9 S) V) I3 n& ^5 [3 r2神经网络结构
    ! e+ m0 ]+ ?- e& C  e(1)        前馈网络  _0 b& p2 N3 L2 {2 M
    $ {& b+ b4 l7 h4 a5 H% S
    (2)        反馈网络
    - R( i, Y6 \" `- d $ M* Z% g5 T+ c1 r6 I
    (3)        Recurrent神经网络: S( A/ h$ E1 m! U- j: l$ F( x
    . Z% c3 }; Z% T/ A8 S! l
    (4)        单层前馈神经网络
    3 |4 d; ^: B' b8 S问题:2 J2 r7 P6 d& r. M/ _. f
    (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?
    4 }* D% A5 o0 D$ p: W(2)针对问题,确定神经网络,即为学习。0 [1 V* E( Q- Z7 f7 I! ]
    (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.
    ' ^# @; N* i# Q- l& C还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。
    / B' B7 K* Z3 ]/ d- c3神经网络学习规则
    ; z% {" k( y( L( C: ?自己看,以后慢慢理解。
    ' x3 V% z, R- O! ^; m4应用实例
    $ O/ @8 v; m+ b0 a" n % v6 t7 L5 s0 T2 A8 b& i
    解采用hard-limit函数神经元
    & f# E2 H5 ?2 J$ A$ A0 ~, h. H/ a, V 9 u! b/ o/ x* H1 ]) F
    ' c+ |8 d! V" K) S- r
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