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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
    |招呼Ta 关注Ta
    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。
    % z$ b4 F+ j( u/ v1什么是神经网络
    3 \8 Z( {# k, M& x" n3 Y1.        1神经网络与计算机5 i  i& r+ W' }; t. |
    计算机:, ]% w. }0 r+ S7 i" E
            四代计算机
    ' x. p. T' i% F0 h6 \0 C5 F: G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。# B1 ~$ g$ R  a  Q
            计算机特点
    ! Y9 R4 e& D9 S- P! E. Y8 B# T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。+ G1 @" c9 t& Z
            神经网络发展史2 w2 S9 U$ o& q6 r6 z& P
    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。
    " J* g' D# i( B. M" e7 H(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。; h5 f' j4 |$ e, |$ H0 P3 k1 h- g
    (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。+ j7 K% o3 Z* s
    (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。" y4 K, q6 u3 O6 [8 W
    (4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。
    * a/ B, u2 {, [! U6 r, n(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 H- @1 `" q( _) a0 ^+ s(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。
    , D& u) \2 ?. r* Z(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。# f. ~- m. X% h1 ~. g
    (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。  s: m$ q0 h$ P' U, C. r5 V) G
    (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。
      z! F- u- I. F) @9 ?(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。
    , d  P' A, @& {5 p' d        神经网络特点% ?& ]/ ]2 F) w! E3 O, i
    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。% W) k# u8 D9 ~! s' r
    1.        2神经网络应用
    ' [8 p; z3 [7 m领域:4 _; R1 ]. M- I. e+ C9 |
    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。
    * {+ a/ {# }/ i- X$ D1 qAutomotive: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。8 ?' t+ S$ X6 y
    银行:信贷申请评估器。- ]" ]) `, I" W; d9 c6 B- N
    语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。
    2 T0 Q0 ?3 A4 i3 \( Z机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。
    $ y, h6 l& O7 o) R1.        3生物基础. ^% \3 c$ S+ ~9 k
    / J+ g! E  V+ J' ^
    神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。
    ! I7 c9 L. Q2 k2 m神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。
    $ ]; ~. q* O6 H" o" C神经信号,二进制信号。3 u9 B5 W5 r$ j/ @2 u8 O, t# X9 A
    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。
    " Q' Q* L( r' s5 u% K第二章:神经元模型与神经网络结构. ^  }1 T: G! E( |0 _% Z
    本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。2 _  }. U  k9 `9 R% ~
    1多输入神经元模型,
      ~+ n! X1 C4 |* u' S5 W- v
    1 G8 k* a; ^$ n; ?) V8 V- ^/ e. C1 Cy=f()
    3 [; l1 I8 |6 F$ I% ?= =WTX-: z% w1 R8 ?3 e. p8 n: {1 u
    W=(w1,w2,…,wn)T
    ! P. H" Z& U- f% y4 n& y6 ]X=(x1,x2,…,xn)T。  j. O+ m9 X' s- d# V( Z
    解释:+ }  v. `0 r& ]0 G7 o
    (1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。
    * Y% c; _; y4 G' `, s(2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。
    / Y( Z# m) h6 x: h/ _(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。  V& j% U6 O1 ~" R9 `7 L8 T9 J
    作用函数:
    2 j7 d+ R' Q4 g7 @( m(1)        hard limit
    1 V* @% c* X& {( U6 L: u, k2 X7 zf()= ,=
    " \7 T' [" k/ ~- T# r - c# V/ E% C/ i; G: x  S
    (2)        symmetric hard limit
    + s0 B/ g! o' }( ?, h6 V# H, C2 }f()= ,= . l7 E* o2 C& h
    $ ]! {4 X* q6 R
    (3)        linear
    4 c  q. C0 {# M: X7 Lf()=,= ,线性
    - w1 \. T2 c8 p2 E) O 8 M% M, S3 Q  P& h  W
    (4)        saturating linear,9 F" p  c4 f; A, X- ?7 p
    f()= ,=
    7 K6 L6 z6 V: e/ X$ W6 t3 S
    7 ~9 o6 d; f2 m; O(5)        symmetric saturating linear; c5 u: @2 e! e) e+ U( v2 z
    f()= ,=
    3 L, o' E3 h8 ` ! @! n0 o+ K$ D3 n- u
    (6)        log-sigmoid8 @$ V) N9 I; @* m2 T
    f()= ,= " S1 P3 z. a) e' P  s8 n$ J7 y1 [
    (7)        hyperbolic tangent sigmoid
    ( o; Z# }0 {$ z6 Sf()= ,= 6 A3 {  @- ?8 N; d( A4 d
    (8)        positive linear% x* f' ^& R! X3 e
    f()= ,=
    3 u% N* ?+ c: I# \+ ^! Q/ u+ C2神经网络结构
    " `3 Y3 b' H6 @6 A2 W(1)        前馈网络5 ?% p: B: o" C/ L6 M
    5 p; z5 w9 O( e- ^
    (2)        反馈网络
    / h- E% s# E8 }6 y1 I! ^$ @& t
    ) K9 H7 C5 ]" r/ e(3)        Recurrent神经网络
    5 H/ E9 j7 n2 Q ) O. W: e+ j9 z7 L9 a
    (4)        单层前馈神经网络7 p! A  t" P0 U& E; H
    问题:
    + i0 _/ K* q6 w+ U0 g% O(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?9 \, g% N, v, m/ L9 M( Z( g  Z
    (2)针对问题,确定神经网络,即为学习。  g  t& n9 ]5 T$ N! ]4 p8 z7 ?
    (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.  Y. J, l- P5 e0 }
    还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。
    , r$ w0 j, @. u. ]8 {9 r: C) [3神经网络学习规则
    , `9 y$ I8 Z% v自己看,以后慢慢理解。
    : ?) t+ \+ e% Z: G' G- S/ b  Q. V4应用实例
    & }' E, k1 }9 A4 |/ }6 U
    4 z) I7 u( v: s6 G& D解采用hard-limit函数神经元
    ' M' l9 l2 F. [" _1 s: o  ?
    - z5 w0 \" L- `7 R# \
    5 N1 N/ p% m% Z9 ]: Y; W0 m
    zan
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