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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。
    & d3 J; r( i3 }) F1 Y& F% w1什么是神经网络; R) W0 H* n/ c7 `
    1.        1神经网络与计算机& F& N! u" _* o
    计算机:# o5 f3 E7 T  }" x! S* t+ B7 c
            四代计算机6 Q4 u$ u" j: |+ _/ J* Z( ?
    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。7 L8 U! l2 v3 n8 |  [6 x7 F% x
            计算机特点
    ( D7 L  m9 ]) g% T* X8 u; e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。, S: x5 J7 X3 o6 m
            神经网络发展史
    + k9 i4 S" ~! {# X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。
    ) t# G3 a* m+ k  N' h) W(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。
    4 K& a  @6 P# X- q- l. C: d3 X9 S(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。
    % p) C$ f; z- M! j) f% d(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。
    7 W- L, t, H, L& p5 e" A(4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。
    + x9 m# u, V- m$ Q8 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。
    1 Q) V! N% |9 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。7 {! Q/ _$ m! g: R* u
    (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。
      H: ]) U+ \/ v(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。
    2 n6 f, m: [8 G( R(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。
    ' r5 [; K7 g9 P' Z7 l(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。
    8 M' q! j/ i. Q0 G9 h' e" a        神经网络特点& B6 D, I/ R4 f) T% T  f
    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。
    # H3 q; j, K$ U7 l7 o1.        2神经网络应用
    2 y- p# M) Z; @领域:
    1 R- @9 J, {' p+ F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。: U" M" h- Z( u% ]0 [5 u7 u9 Z  E  w
    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。. r9 o, V3 ?5 X. I
    银行:信贷申请评估器。6 F3 ^& I. {* l, @6 z
    语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。
    ( N' N3 h) e3 [( d机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。0 K0 p7 s- u, I4 W
    1.        3生物基础
    # ?4 p: K* ]. A( y
    + H% N2 T2 x& X+ W, L, u5 M神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。& Y( H# K3 w/ }& Z& F
    神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。" q) R0 n0 Q0 P  ^  [2 I: e7 N: z' p
    神经信号,二进制信号。
    6 ?; \: O2 i, w* @; z+ W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。
      h0 C$ I+ m! Q! Q第二章:神经元模型与神经网络结构- \* m8 n9 d) \' ]' r& M
    本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。8 B: Y; M) O8 k
    1多输入神经元模型,# T4 A6 X3 Z  i; E  t& C

    ! ]$ f- m( _$ l6 ]' [, A% C- iy=f()
    ; w$ c4 M1 Z* I' z2 D: e/ f+ O$ x. o= =WTX-7 ~0 E  v& E4 K, Q5 N$ |
    W=(w1,w2,…,wn)T
    / h# D1 u6 i2 ~1 O2 R- J2 ^3 ~X=(x1,x2,…,xn)T。' g' r4 {: c  t- p% s+ R6 v; n
    解释:0 g  a3 r7 _" X6 a& X
    (1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。
    ) }$ D! P, ?7 R5 B% O(2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。' V) @' ]1 S& \
    (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。6 J% I" Q0 [# v7 c, s
    作用函数:; |0 B/ d4 f+ g9 Y
    (1)        hard limit
    4 ~4 E1 s  j( I: E/ T' Lf()= ,=
    8 M( }' W4 h; l7 Z9 ?4 r" ]   e. ^7 J5 j. n# N
    (2)        symmetric hard limit
    6 ^, q0 r3 w* q% N- w9 Y* Q7 kf()= ,= ; n6 T- `& A( G6 {& l+ D$ J$ f
    ) j5 `$ ~  l8 Y0 V( J+ ~2 p
    (3)        linear/ o, e; n  T. P& l, j7 _( j6 i
    f()=,= ,线性
    ' m( ~$ z: M; x0 @ / p) H5 ~6 P8 E6 p* M
    (4)        saturating linear,: `" \) |6 F0 M: [+ y, Y3 c, i5 C4 N
    f()= ,=
    6 D8 L0 J: S7 Q 1 s3 R& f8 B" @3 H4 v
    (5)        symmetric saturating linear
    ) Y) R/ r" q' Q4 Wf()= ,= ! V- w3 Q; U* G) ~0 f6 `' F2 I/ c* D( E

    4 L, F3 K. a8 @) ]# H2 ?) ^( A(6)        log-sigmoid
    & s/ h) \, E6 R6 J0 P: sf()= ,= 3 k; m. u6 ]3 a4 K+ V$ u& N
    (7)        hyperbolic tangent sigmoid
    ) ^$ @1 {- [! w& R4 C- wf()= ,= 5 T4 m. L8 [  V* r" _* c
    (8)        positive linear2 y; Y  `5 R" O; E* E$ j. H* h9 z
    f()= ,=
    & e' ?" x* E( F. A- ^+ S. I$ Q  N2神经网络结构
      C3 Q. b6 a( I% P: ~(1)        前馈网络2 d7 [( a' c* W8 y& p9 @. m
    - i5 A! k5 V2 F1 S8 Q& n
    (2)        反馈网络3 P* {7 u$ Q$ T4 g1 T5 z

    6 U; A8 c! H9 j( C(3)        Recurrent神经网络
    $ k3 ?0 e' u0 K8 L" r/ B + [" Y6 ?7 c; \  \) Z6 F
    (4)        单层前馈神经网络
    6 h. |- p) {7 p问题:+ z/ g: A0 e3 @
    (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?( T5 n1 F* n; {$ T; s
    (2)针对问题,确定神经网络,即为学习。
    4 [4 n! p& z* V( x- c# 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.
    ! c1 e9 \2 _$ d2 m还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。
    - [; i% g: ~% ~, Z/ j. {3神经网络学习规则8 v- [' b2 {% V+ v( Y6 [
    自己看,以后慢慢理解。
    9 ]9 F3 V1 H# X! _6 G9 D; j4应用实例" l, o1 P+ \3 V. D3 P% ?) W
    ) l: F5 [% r$ ~% h
    解采用hard-limit函数神经元( ^* e+ |9 ~8 S4 \0 C

    " d6 K# Z, `/ T% H- l& a( J' V) {4 w! S0 Z! c" h; U6 a, d( a
    zan
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