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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。
      L2 Z' y/ s" Y( c9 i1 u1什么是神经网络7 `" l; D4 o; {4 N1 v
    1.        1神经网络与计算机9 E9 H( J% O3 l# T- I
    计算机:
    2 L8 v* b, o5 Y8 L1 z8 o! q        四代计算机
    - |( B1 w1 [+ i1 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。, n2 N7 }& M) b; w
            计算机特点6 K* [5 N* |; O0 u1 H. z: W) R
    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。" v9 O( k/ A: U  i6 v. X
            神经网络发展史( j( b$ e/ h. P+ r* ^4 B
    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。
    5 _; o' ^1 Z+ b+ m, P" x(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。- @! |$ C. s/ H+ j. p
    (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。+ W" x. s# B8 y
    (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。
    : k; {) r! B7 E: o1 r& ~) X(4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。
    $ u9 Y! C' W8 s; {(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。
    * o$ V( V7 ?. G3 ?' P* X" O(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。
    ' |; l7 b% _& Q$ t. C0 ~( }(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。4 V! G/ a( P' {* o
    (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。
    * x4 G" P. Y9 A7 Z% Y(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。
    + R" {' W& r5 `. g(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 S# s6 f% \5 s5 J        神经网络特点7 e- W7 x) F4 D. c
    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。
    % O  {7 \* n6 p( ]% u& u1.        2神经网络应用6 [) P+ j1 ~4 [& e0 m; Q
    领域:
    # ]8 \0 D' U: l: M( ?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。
    . e9 K3 b4 l, kAutomotive: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。
    $ M7 v8 ?! [. P& U# h银行:信贷申请评估器。+ m+ H( l9 U1 S7 \9 o8 @
    语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。
    6 e, v: b# f5 c+ ~- N1 R3 i机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。
    * a7 G5 o) P% c1.        3生物基础8 l3 c! N# e) I7 Y7 y: w
    0 g6 i# @  Z1 r6 b, a3 m: y, g) f- A
    神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。
    ) E9 q; G5 @5 g- v2 Z神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。
    + K# C, e0 S8 y5 ^' Q神经信号,二进制信号。
    . S6 L  k( t- H; n% ]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 `, i  |7 B' }9 H第二章:神经元模型与神经网络结构
    ( E3 g* X( t7 w% ~7 `' r本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。
    4 o% Y/ h% Q) N7 l1 P1多输入神经元模型,
    1 T' }& [9 g5 ~$ t2 p2 C& {8 C+ I $ K; y7 b$ {- E9 y- _. j: P
    y=f()
    $ j* G  L9 h( U& D" `= =WTX-
    * H  J( V+ [# W% O; e7 RW=(w1,w2,…,wn)T
    % l4 [; b9 b1 i$ ]$ E5 `3 ~% \X=(x1,x2,…,xn)T。, I( U0 x1 ~8 N! Y& ^
    解释:3 O3 }/ S" M, a# D" l
    (1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。
    9 V4 W/ o# j$ t4 n. e(2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。
    # O- b( E' j3 J$ b, {(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。: {2 F4 B3 \- {# k7 u# t2 ]
    作用函数:
    " y+ @" ^& \% O2 z(1)        hard limit6 Q5 R3 _# Y9 V* ~. i
    f()= ,=
    ( N: Y7 l( u* ]7 }# | * A& i, f  x3 ]) j
    (2)        symmetric hard limit6 q( [' z  u+ s1 l. m; W$ |# t
    f()= ,=
    9 h2 B6 A7 K% K  k) G( { # Q9 r+ M/ ^& J" u5 P
    (3)        linear
    3 n% L# O0 G; J; U# V2 y, ]f()=,= ,线性
    # Z; c) U+ v0 m/ ]7 ~( x( f/ g
    4 H' a5 P9 U8 ]% V/ b4 ~% O9 S(4)        saturating linear,
    3 w# m+ v! m3 r/ ?5 {( Yf()= ,= $ j$ G; z: M/ Z5 E
    0 n: G, S: h5 d: z) v0 Q6 B' I. Q5 u
    (5)        symmetric saturating linear
    1 j2 z& X1 g% v* `8 u; O; [9 `f()= ,= 4 i9 M+ ~5 x# [
    6 |' E' d/ B4 T$ U* t1 U7 ~
    (6)        log-sigmoid
    ! p* b! G" i9 }1 ef()= ,=
    & E" Q8 J* `& a0 `/ M4 c6 l# }(7)        hyperbolic tangent sigmoid# @" I) K& ?( H1 v
    f()= ,= 7 D. ~% h: m/ G
    (8)        positive linear, i' l  w3 X6 x6 n: n7 [
    f()= ,= 3 v# i3 l! V8 ]) ~+ K: {
    2神经网络结构. k  A: U9 \* q0 L: J
    (1)        前馈网络
    $ J- j6 z! M# [2 P8 G" \
    # ^# P: g0 R0 t6 Q) d! ]' W2 n(2)        反馈网络
    - D+ G/ S( w: X 5 \7 X( W+ n% E: D1 U$ h  H! j: J
    (3)        Recurrent神经网络! f9 ?4 j* f5 B1 _

    ) s( Y) a- ?4 i% ?' n; x" H- h(4)        单层前馈神经网络
    % C* q; V5 ]$ H9 j! |问题:
    ' K5 m- c$ F. {$ k3 G. X! V4 K(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?. C; t6 f! G, L7 o( R9 k
    (2)针对问题,确定神经网络,即为学习。
    ! {6 n. ~7 f! e. ?(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.: I( f. J1 j" l3 d& T% s
    还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。; d3 \6 V/ U6 q/ D8 L
    3神经网络学习规则
    " e" E( g  m& k/ \3 y; ?; m自己看,以后慢慢理解。
    $ q- H' q! G& q; s4应用实例
    ! Q/ I0 {! D: u; w7 f
    + M+ s2 P  ?' g. ~解采用hard-limit函数神经元
    . Z3 A. \' t0 c( t1 L) i & I! R5 N4 o; Y0 h  H0 [; }8 X
    8 R$ g/ G3 X) o$ S
    zan
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