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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。- B# x. ]% P! L
    1什么是神经网络
    * M  k9 Z; C2 o# D9 P1.        1神经网络与计算机
    + V! w" Y% K  X. H; r计算机:
    $ @6 @+ A- a1 _# o' ?/ c        四代计算机- P  r" B& \2 s6 d7 K$ r. x
    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。1 L& e, s! h6 j/ Z( l# [) z
            计算机特点
    ; P/ d9 c3 ]2 q9 I, f1 e- G# C$ b+ l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。  s5 c' M2 O$ r
            神经网络发展史" n* Z( |6 m  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。
    7 _' u! f  I* g6 L(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。
      G3 b1 S$ }- ?  `* X(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。
    ! }1 C! M1 c6 c8 F9 I, o(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。
    * X; y: R8 p1 I# \: U  P(4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。
    6 ^0 n$ M) ?+ Y( 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, L* z; P5 K' x
    (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。
      o0 {4 u6 Y! T3 X(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。
    $ S3 N! \- u* ?# x5 @  Z2 G/ 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。$ i* P! j* g9 y: s( 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。
    ; h7 r1 M; x/ I: _+ h: O" z(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。) j  g& h3 y" A# t3 K; P
            神经网络特点/ c) p1 M2 [4 @' Y1 V1 D$ G: y
    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。
    7 c- I7 p& L; s1.        2神经网络应用6 B3 N- s' P- V. d; f$ [. V
    领域:
    / D* b: u7 ?' E- D  L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。% l; m! W. M3 Z( T% o
    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。
    ' k! z2 R* l+ _' g" D银行:信贷申请评估器。
    - G, M7 ~; n% M& h" q语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。# g; w) D, X/ c2 ]  ]' i& H
    机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。+ {# O) X1 m7 t5 O' q
    1.        3生物基础
    4 F6 d& g% J" N/ y8 {) q+ c6 V' W
    4 ]9 A$ {' t$ O$ c! j神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。
    * v1 ~9 X' I# [4 y  E( R) \神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。
    % O; Y* a" ]/ G神经信号,二进制信号。
    6 L6 M  X$ B- C; v$ j  t: Y0 D( T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。
    4 e* C, d' g% P% L5 e. f" v第二章:神经元模型与神经网络结构( Y0 _$ p2 q' g# z  h
    本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。
    6 u0 @9 e5 C. i4 x! }1多输入神经元模型,
    * A& M0 Q: z: A
    - o; N" F$ |7 v, Xy=f()) J' {1 ]$ t; e5 [$ P
    = =WTX-
    2 b, X8 g9 j, i; Y& n4 C/ o& b1 GW=(w1,w2,…,wn)T
    8 l9 g* E: ^: K/ T$ ^( m& K2 ~X=(x1,x2,…,xn)T。/ q! n9 ]/ F8 w3 S* T0 V3 i% G
    解释:
    & W6 R( O- R; d(1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。
    + Y6 K3 B1 d0 e$ t+ w# J(2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。  p. \" B" W& I7 T0 z3 R
    (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。
    # k$ H4 X1 R( w6 |) C. F7 H" z作用函数:. ^9 |, [: E% |4 {4 d% _& Z
    (1)        hard limit
    + n% e" T9 r4 S6 \+ C; j& ]f()= ,=
    - v/ y7 c% O" Y% T1 Z9 y& A7 M, p
    " S) @, t" }: N" a& L# s(2)        symmetric hard limit+ |! h! I! x$ p+ ?' B
    f()= ,= & R5 {$ \3 `5 n9 {

    $ z; B+ r& Z% O- P$ \(3)        linear
    3 K% D/ z1 _; b2 B  Y6 |f()=,= ,线性
    ( q& a& V" ]' ~9 _0 w( b 9 ]* D7 f& ?. Z; n/ B: a/ v& Y
    (4)        saturating linear,
    2 A! A8 S" c0 z! {  a- j; Nf()= ,= ' W" n: k; }* I2 r9 Z

    , H# n$ K- R6 [% @6 m(5)        symmetric saturating linear. E; e5 V# _/ w) i. m1 |
    f()= ,= 3 f, @, b/ c# M  _; p3 ?
    1 ?# D) E9 J% ?% J9 c
    (6)        log-sigmoid
    $ x5 d0 C8 z9 x' |  Lf()= ,=
    5 ~" o1 v: B0 J" s+ G: d8 D- Q(7)        hyperbolic tangent sigmoid
    0 \) ]4 M' R. Zf()= ,=
    2 A1 o" g5 w8 \* a$ W(8)        positive linear6 }: n  y0 T9 q# k" W4 q/ }
    f()= ,=
    % p( F' Z$ i, d2神经网络结构
    ( p3 w( H6 g$ H# h(1)        前馈网络
    # B5 u% s% b2 }5 S ! X' F: T3 D) o+ D0 T. w3 v7 t
    (2)        反馈网络1 @, n4 ]. T; i8 H! [& Q

    ' {: s0 E5 x- s7 B! R( b(3)        Recurrent神经网络
    ) q5 a0 X4 M% e" A4 d 5 h7 }# q2 @& H( I
    (4)        单层前馈神经网络
    4 o" G- x$ h: `% X, M) h  j$ E2 l- t问题:
    - C: w2 K  r1 @! q4 \(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?
    0 {( Z# ]" K; ?9 X) ~8 T8 `; R(2)针对问题,确定神经网络,即为学习。
    $ j7 ~* w$ k( G, \$ e) N; S. Q(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.$ p9 b) E1 \, m
    还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。
    + i& [/ g$ Q$ Z" Z% U/ C( {3神经网络学习规则) u! F$ X9 G3 Z' E: ~
    自己看,以后慢慢理解。5 c# ^  D# A5 N  ]5 u. P# U% t. z( m
    4应用实例0 ~, G( F- j# Y. k! C0 \

    1 g* M6 q$ [5 t解采用hard-limit函数神经元
    , _$ M8 Z' S- d- w* S' c) D % M+ Z+ u- n0 G" a, P

    ! U  p3 Q& e2 Q7 n
    zan
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