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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 |正序浏览
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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。' ?6 i( x' m8 `+ \6 S8 C4 {1 X
    1什么是神经网络2 a0 D) ?0 Q* ^. i1 y. A
    1.        1神经网络与计算机
    % S6 q. a, G( U6 S计算机:
    2 }! d# t2 B$ v        四代计算机
    & }- e0 v7 _% N. ~; D& |$ N) R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。
    3 K0 N9 @$ O+ q% e9 q        计算机特点! }. T# B5 s: G  B* _# I
    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。
    * r& @1 |) z9 V5 B        神经网络发展史
    ( n1 Z' |' G) m& c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。+ K" l0 W4 [, g* @' Z8 m
    (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。8 y' L# s1 \. a0 w( B% @) ]
    (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。
    0 A6 a3 S) d8 z% K6 |$ g( M  W(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。% U' x* D) K+ _
    (4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。: Z( G1 F. m8 e! e; ~3 Q
    (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。
    2 T  V$ y# o; _& W0 T1 G(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。1 D. E& m- ]  j$ X1 _$ y; b
    (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 @, J  B& k" F
    (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。3 M# I' m: k, H+ X4 h; [9 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。
    ! w! Z* S0 v' Q% j* B) 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。4 ~) i( N! e( ~
            神经网络特点6 o$ C7 c" P) n- t* W6 m( X
    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。* K# r  I( K  ~5 V3 {( X8 M, q- {# C: Y
    1.        2神经网络应用, V% g0 U) H  ?0 }* y# j' b
    领域:
    3 a, h  D% P* [. e9 P2 X) 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。
    + L- \* q4 R9 a1 C/ |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。
    ( u% W% p5 X. f$ P) v1 h4 R银行:信贷申请评估器。/ `" f. V  P) S8 ?  t# J8 ]; M+ ^/ @
    语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。
    , ]7 ^9 D3 y4 d; G机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。
    ) o3 @8 U6 e3 o9 o; ]+ P- r$ \1.        3生物基础
    ; H$ F5 J; w  l; @, s- X
    / W9 \/ m# I9 N/ ~* r神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。0 p5 I9 O; P/ N4 g2 D
    神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。
    8 x; k, A* B' D1 J4 ?神经信号,二进制信号。* e2 V6 c7 X: L+ x8 R' x" s! 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。
    # o) S0 C: [0 j, f第二章:神经元模型与神经网络结构% O2 e" v( S* p$ J& [/ N
    本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。
    # d- ?8 d0 t& a! l/ X  e% e1多输入神经元模型,& j' J+ Q9 g8 y  x

    6 s3 K8 P5 S, N. K  My=f()
    # L$ R: T2 o  l! |4 O= =WTX-% l0 M7 ]5 B6 \6 L
    W=(w1,w2,…,wn)T
    . o; m; [* @5 ~9 s# z% c4 qX=(x1,x2,…,xn)T。
    5 Z2 u8 H% B1 G& U解释:% K4 `% p7 O7 U7 A" G- M/ F
    (1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。
    / t) y/ V) f1 O( ]( B) |1 @) X(2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。
    , T1 H1 T8 l7 y+ L(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。
    * e% m  K  h5 E3 ]0 |作用函数:
    6 ]4 U6 w5 U; F2 K(1)        hard limit/ }! g" K" v( C. @$ B+ X6 H
    f()= ,= 1 ~5 q) m. Y3 D2 B4 v

    ) U$ n1 Z, i7 b* W- g(2)        symmetric hard limit) C5 s0 v1 i9 c1 \- ]
    f()= ,=
    8 b' @7 B5 u6 q$ E
    / F4 u/ f$ v6 \* @2 O# B2 T4 ~(3)        linear6 G3 C' I7 V: T
    f()=,= ,线性+ x0 k7 ~' k5 V' x: h' c3 d3 x: y
    # H# N+ n6 |- D5 ]- H6 _
    (4)        saturating linear,$ }) P4 q  `0 T9 W
    f()= ,=
    ( z4 L! w$ u0 h" C/ y % |1 |3 E  Q8 z. L' p( H4 h9 C
    (5)        symmetric saturating linear7 U5 S, \# D" h) u
    f()= ,= # M+ h" n0 K/ D* t

    * {( a7 F) d+ f) O5 o(6)        log-sigmoid
    4 ]/ D0 H$ q' b. Yf()= ,= , I2 y, Z6 \7 ~5 p
    (7)        hyperbolic tangent sigmoid- @& y4 O, ]! W" p( V
    f()= ,=
    ) n* o$ @2 r; N. `/ b% u% \# D(8)        positive linear
    * U$ g8 k! v. m/ l7 @" zf()= ,= 3 ~  J/ h5 O1 Z/ ?: h+ B
    2神经网络结构
    6 Q0 V; ?' |9 ^& f; [(1)        前馈网络
    ' u: R* U' [! I3 e4 D8 s % O6 A# n% e1 v7 x& i+ u
    (2)        反馈网络
    " N6 p' c8 p% w) a2 k' P' c
    ' h4 S' K# Y# x" Z& o3 S7 A(3)        Recurrent神经网络
    7 h7 x) j( g# v2 D8 g# e( W
    4 O- f# b) C/ k8 g$ S(4)        单层前馈神经网络
    : r$ y* u" g* Y9 [9 z问题:; j: o5 B. R  F  h: G# l
    (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?
    ! s0 R/ e. l) ?- G6 H* Y(2)针对问题,确定神经网络,即为学习。
    * q9 n7 k) w. B' a, t% g(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.
    - y7 o/ p) w8 \. g" k! H& s还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。  U( {0 a2 @1 \/ ^% Z5 Q
    3神经网络学习规则) Y, j2 J1 |2 b+ K6 Z+ n3 C
    自己看,以后慢慢理解。
      M  ~9 `. x- {* u) d4应用实例& J, m' Z( P; w4 P) M. @% o8 H6 M; G
    0 K% S3 u3 \" p9 ^  U
    解采用hard-limit函数神经元
    ) U" X* X* [- j# d/ |2 s
    3 x& c' L' u6 S$ |3 k8 X4 d6 A, ]7 y/ |0 F: j: I! t9 e
    zan
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