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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。
    $ ~! j2 y1 e# J) i7 ]3 j" s5 N& Y1什么是神经网络4 J0 Y" r4 M7 z$ k! @: h; n# d9 X* L
    1.        1神经网络与计算机  n( ?9 m* E6 ]' {& s: j4 H
    计算机:/ r9 B3 g: r% c  {4 B8 q
            四代计算机, b9 A4 P1 m6 _" a" 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。
    ' f, N! r5 R1 Q) K' j        计算机特点! }8 C- y" y. g; w. 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。7 K* C. O8 t) F# L
            神经网络发展史
    6 H- {# Q- f( O8 z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+ Y3 ~' p/ A5 `9 H3 Z(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。
    , Q* m! s0 m- C( \' s" U4 K9 ~(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。* Y! V3 c6 P2 u/ i
    (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。
    ! t6 ]* w3 p1 s( n, }: b, A(4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。# w% V4 a; W7 ^' g& }
    (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。; ^( l% b. Z' ]- Y
    (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。6 e* }6 P4 h' P6 q/ L. k7 f( ?) m
    (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。) e( C6 Y2 i- Y
    (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 H6 y/ L) y7 Z
    (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。3 h$ N! [9 x; n. H. c, t
    (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。0 O) w* o3 T; @* a
            神经网络特点
    % V& r% e5 O) c6 R( C, Q8 u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。
      C0 a0 x; U% x- k1.        2神经网络应用# O) L& J$ \8 G2 H( v2 ~% [- B
    领域:
    3 S/ G& Y/ G9 I& {( f- t, n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。
    ( b) K, h. I1 V. VAutomotive: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。
    $ q2 T1 r( M. f) }7 H$ p银行:信贷申请评估器。
    + H# R- Z. {3 r4 M语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。
    $ A. x: z4 M1 B, d' d1 |机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。
    : H( C  g8 J  I" Q, {6 `" q1.        3生物基础
    ! v- K6 R4 H9 `5 n 3 U0 @$ q2 @3 y9 \1 y
    神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。
    9 D9 D# u; w, V2 s神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。& n/ T* L$ r  J7 M! O. W1 q
    神经信号,二进制信号。
    # _6 j! a' e# O9 Q" {. Z# R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。1 j' u- K$ y$ r# E4 ~' |% |! F% k  w4 T
    第二章:神经元模型与神经网络结构0 c, y% \4 \! ]0 @4 {
    本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。
    ! H% f" U8 m& g/ M* ]3 k. f1 R& F1多输入神经元模型,
    " e4 e5 S1 T! Y; n1 d0 X
    0 y7 n" L( K) e/ |7 S. c. ?- n6 ^y=f()
    6 p9 F1 z$ P  w) j+ v% x  A= =WTX-
    ' y8 h; |/ S& \1 [1 ^# oW=(w1,w2,…,wn)T
    : K6 Y% `( L; W$ u) f' dX=(x1,x2,…,xn)T。
    % f' ^3 Q( S. S解释:
    9 L% {. d% ?( x, ]( Z(1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。/ M6 ]$ n" E5 _4 J& a! |
    (2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。
    ' p9 V7 }/ Q2 [  u7 D; 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。
    2 v; i  E0 m1 V+ k" O! Z作用函数:
    . h/ ]/ F/ m" S7 k/ |7 L(1)        hard limit
    8 T0 F, j3 ]" F  `+ Ff()= ,= ' C5 B- }& v, z9 X4 |, `' G, N6 S9 m8 G

    , G6 B) {7 `" d(2)        symmetric hard limit
    ) s4 q/ s& |1 @1 x& s% J3 |  ]% k+ B! Ef()= ,= 0 r+ n' F0 {/ H. G; _
    / }( W3 W% V5 _0 u
    (3)        linear" u3 W* n! P9 x! E6 X5 ^
    f()=,= ,线性
    , n) g& H) V0 e1 s% Z. A; _
    % Q( b6 U! W- b: C6 K/ Q(4)        saturating linear,
    , V1 q0 ?1 ?% l. uf()= ,= - d! h0 n: `9 ^  b

    . H1 {) _, q; b. Q(5)        symmetric saturating linear4 Q" ^! |  J. k
    f()= ,=
    . ~* k! r* N) T 7 \, k% g2 M: C. a$ i
    (6)        log-sigmoid
    ! S) o- M3 S8 U1 o$ H5 l+ Nf()= ,=
    6 P* n" k# |$ M5 r' ^(7)        hyperbolic tangent sigmoid
    & l, Y. Z; T7 L! R/ _( A* i( qf()= ,= * m2 v$ D% \2 _# i- J. s
    (8)        positive linear2 b! B+ j1 u5 L7 I. ~) A% n
    f()= ,=
    ' y9 o5 H9 I+ c; ]. U6 }2神经网络结构
    , ^% t: r" ?/ z0 t4 F4 y(1)        前馈网络2 l# @( N0 Q4 K( Y/ I
    6 m+ \& I$ g/ R% ?
    (2)        反馈网络
    3 J/ t, |' [; |/ g
    0 N7 G9 _" q+ ~$ V) U+ B(3)        Recurrent神经网络, q& S, D( I) s' O) e
    ; z) X/ y( P1 m
    (4)        单层前馈神经网络4 t# K3 ?8 x1 f) c' ~/ B( d6 ^
    问题:& q% G  d* S, E
    (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?* R# B" P% N" h8 T
    (2)针对问题,确定神经网络,即为学习。
    ( B5 b  q2 v( M2 {1 v9 F2 a' k(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.
    ! v* }% }$ S+ A9 E% c还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。
    8 l+ j: t% _  C3神经网络学习规则8 w! y8 \, S- L. L/ M  y: Y
    自己看,以后慢慢理解。6 ], p' {, l7 J) B" c2 C! I
    4应用实例. I; o  }& Z+ v1 f+ X' _) Q

    " U4 @0 @9 S; F6 C: }解采用hard-limit函数神经元* D* t( i3 _3 ~& C, c
    + e: k2 R$ h9 n8 P

    " h7 ^# S7 _, x2 F
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