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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 u( l) G  e& a+ f7 d1什么是神经网络7 L& y3 I' Q+ O: O! d4 |
    1.        1神经网络与计算机% r2 G: Z. {' p) R
    计算机:
    % R3 q+ }! r) X/ O        四代计算机* ^# H$ b" ^$ a# a
    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。
    2 ~, p. ]' F! @4 Q7 a' t        计算机特点% @8 b0 c% H) j
    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。! G' v- O' g0 m6 o; X
            神经网络发展史& [6 r# q- f' ~& @0 C1 C0 @
    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。, g' d" j) E7 k! @
    (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。
    0 Q% x* A  q$ }) v( J(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。
    " T  D7 _6 p$ d+ M- l" {& O" ~5 x(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。) Y9 q$ [" f/ K9 Z: e/ ~
    (4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。7 `4 f( A, X/ M
    (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。0 v. |7 {! h  t. d5 Z: o3 A. n- J
    (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。
    - V/ g7 G; E! g6 ]+ 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。
    7 E' S8 {( ~" L8 Z(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。8 Y" e% Q, R' W
    (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 y& [, ~8 v$ l5 J( p/ _
    (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。, c" @+ \( j" C) R0 ?% z: S, C1 g. d
            神经网络特点4 Q7 L# h# I7 O. ?1 O  a
    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。# ]; d6 E0 w0 y4 Q" r6 d4 {9 ^
    1.        2神经网络应用
    $ \2 s4 s4 h& Y领域:1 b6 B9 g, W% Z7 p: s* w& S1 t
    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。
    + ]- h4 p0 |/ x& bAutomotive: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。
    # _- R- h9 K7 Q! f+ S银行:信贷申请评估器。
    ( P/ R  r; N' [1 x# `, h4 G语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。( k& ?. s" [* G! u  L
    机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。
    4 f) ]. U8 E$ N. e7 P1.        3生物基础
    - J8 s6 Y$ D) G( g " T! p1 s/ c9 _/ h1 W
    神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。8 B8 A/ ^8 r4 E! e6 h* w, s. `0 K0 W8 J
    神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。
    4 O3 ~- r* i0 i2 i' I神经信号,二进制信号。
    9 h' r& Q: g% C/ ]7 s% 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。
      K  A" B" u9 m7 K" i第二章:神经元模型与神经网络结构
    : U0 o7 }2 h! B; ^4 w3 x/ ~! k本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。, R* e* Q' |/ l8 F
    1多输入神经元模型,7 g' v2 B3 y' O& c

    ; h. m+ `, Z/ N0 y+ r& jy=f()
    ' L& p/ K& I8 `= =WTX-
    ; X' ?/ _/ r! t8 n& sW=(w1,w2,…,wn)T
    5 v/ T( W* ^: H( P0 Q) bX=(x1,x2,…,xn)T。
    ; ]. Y# K% ]  t9 o! \6 S, M4 N解释:
    - f/ m) J) N+ C# U" @+ Q(1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。5 ]( r+ [8 F: O0 D& v5 x% W0 D. ]
    (2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。( D& ]& m& {1 |; N' L+ U7 t1 [# Y
    (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。8 k! l# X2 V7 L. ^1 D
    作用函数:1 ~: Z/ x1 y7 w! L) c! _; F
    (1)        hard limit# l1 O* p8 j2 _  |/ @! B. W+ v
    f()= ,= - F& p8 J; v& q% |
    3 F, j0 L: @$ i5 ^
    (2)        symmetric hard limit4 J4 |" M' A6 R
    f()= ,=
    % Q) L6 {1 ]" k9 I1 F , H# Z! p0 e0 O& J% \- V! e. p: H
    (3)        linear! o& J. }( m) p
    f()=,= ,线性% N4 q' F# }0 _" u9 d, Z

    3 d9 o3 ^/ H% |# y7 @: K(4)        saturating linear,
    ! `, q" N. {. Z: A+ E9 V) Pf()= ,=
    2 p8 Y6 Q  w6 ]
    ' {0 B& ^  @/ @' q3 k+ M" O(5)        symmetric saturating linear
    8 z% S% Q+ n/ vf()= ,= & I& _/ u& ?: L, I$ `+ f

    8 P: p3 `0 b1 {* I1 `5 w$ n(6)        log-sigmoid
    8 Y  i: @9 m9 W% u" |/ f  _f()= ,=
    ' I8 q8 v2 Z' a(7)        hyperbolic tangent sigmoid
    + U! s4 D# _" K. Y5 [  a7 k! Tf()= ,=
    / V: ?7 O& _. }: j- C2 l(8)        positive linear  e1 c0 z0 S5 B0 }7 m8 N, ]" n
    f()= ,= : B0 P/ T% e, {
    2神经网络结构
    2 W9 D, k/ j# x: ]# Z, P(1)        前馈网络( Q, J' H8 K' c3 m

    . A$ O' O& x7 X. Y5 |' y/ _$ e/ Y(2)        反馈网络
    6 Z/ ?7 Q0 \/ f: e. o
    ( O! A) S* U& h6 ]* L$ ~4 c$ ^+ z(3)        Recurrent神经网络5 k5 _: z6 _# e
    1 t  P# a  Y. F6 o9 N; C% h
    (4)        单层前馈神经网络: F8 l* ]: `# e
    问题:0 C( u. h: H6 G
    (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?
    , q0 w; Y, m8 w: S9 t/ y(2)针对问题,确定神经网络,即为学习。
    + X% [& b, k' m0 J9 N(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.
    0 N7 p1 m5 l1 e0 f还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。
    7 A0 Z" J/ i, u1 O3神经网络学习规则
    ( Y2 ?9 |9 v5 D. C2 Y! I, f8 G! D% ]自己看,以后慢慢理解。
    ) I; R5 ]" k7 X! k7 x8 M6 {4应用实例
    6 s, M7 W7 F. M3 i- @3 |+ P. K0 k . p. G0 B( f8 {* o. a
    解采用hard-limit函数神经元
    0 [/ U3 c( L. o) k" m$ e4 n: A
    ; o5 P/ W; m9 p" P. K$ S! Y' L+ L0 R
    . U! o9 @. E3 t) h0 n; ~
    zan
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