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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。
    6 D! O! k# o4 W% N/ D2 x( l/ ]% U1什么是神经网络
    2 ~$ p+ {( R1 B5 n& J2 w; G5 z5 b1.        1神经网络与计算机
    . A5 L& x7 N7 g( k9 ?/ X3 E计算机:
    . K% F% U: v, {        四代计算机
    1 \5 [& t8 V) ]( P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。
    ; X, r' o0 R/ J5 ]5 X: q2 u        计算机特点. o7 f- R8 F: l* r9 |/ T$ 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。
    : u8 u2 r+ v: f( T2 d* Q# s9 U8 ~* x        神经网络发展史
    2 D1 L" `! B! X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。
    6 p; B- U0 S6 x0 d* u) v(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。
    2 E' `1 ]1 T. H(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。: G7 Y# c$ X3 j9 d; |* s" D
    (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。
    : ~& n9 O" |7 H: S  y4 G6 Q8 S(4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。! l! R( G/ x- K1 L( F# D# `2 z1 e
    (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。
    6 n0 f# L" D0 n(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。% m5 N+ S4 K8 {: J8 c5 H) L0 F
    (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。" p- {) @' _+ c5 W3 ^5 `/ 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。
    $ }- h  ?: o$ \; c3 V(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。
    5 W! _1 a; d& Y6 d5 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。
    8 Q( Z. J2 f2 d- I+ O        神经网络特点
    % u2 j' H9 O2 N- W- S2 f" d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。0 _& ^% s; I) v; m! n
    1.        2神经网络应用$ U5 z' {$ \4 _7 ]7 m0 o
    领域:# |- y" M% w! 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。
    ; m" n) l1 S& c! ^3 S6 ^$ A( [: C5 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' N; X# p1 d* e
    银行:信贷申请评估器。* C' i1 C7 L, R+ O9 @, a
    语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。% Y; L$ C8 s/ I5 y/ S3 [7 O! t
    机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。
    5 }. @+ z6 R$ p- r6 `1.        3生物基础$ h, ~0 c, H) G) F5 C) o% i
    % f- k7 `2 V3 \9 E
    神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。5 E3 c0 I  b6 J7 I
    神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。' X; V% e6 |2 Z3 f& ~5 }5 \
    神经信号,二进制信号。
    ' a4 p" m) B/ v1 |2 Y! v7 g( b( G( g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+ E8 }9 V( `$ W4 U4 [第二章:神经元模型与神经网络结构& b0 p9 y7 O5 ?+ ^1 D! q) M
    本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。6 W) w/ {6 R; G/ ~
    1多输入神经元模型,) ]3 A% m3 u: g* X% U% t( S
    % O  M% J3 @1 Y1 }4 B% ]9 w/ U$ u
    y=f()
    7 O; x6 h9 U) r2 [1 \" F) Z7 H, @= =WTX-2 R# e! T; h& _% v% P0 G' l3 r
    W=(w1,w2,…,wn)T% j4 K, v7 V1 O5 q9 k
    X=(x1,x2,…,xn)T。% Z) |1 n+ |; j" Z' b. b) z: x1 m2 p
    解释:! L9 c( h7 l/ b' `
    (1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。* z/ ]+ m4 ?! R& @2 `9 ^# x
    (2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。
    0 s6 Z6 V8 n' F1 Z(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 Q7 u( v. i' V9 l( ~8 Q5 c; `作用函数:" T  K2 ^; W6 s% Z3 j
    (1)        hard limit1 n9 C5 Z4 ?8 A* J3 Q
    f()= ,= 6 H6 R" v0 n1 I, s3 _
    % P! A0 {8 a- u
    (2)        symmetric hard limit0 l: s) P2 v7 `* p: Z& P
    f()= ,=
    . N$ x" R4 Y: C2 B' J$ D% b ! Y7 x: ^: x& D1 [
    (3)        linear
    " A( D" l* j2 Y) C+ sf()=,= ,线性8 l2 c6 q& g( ]5 L) i1 H
    2 F3 m( H6 M+ g
    (4)        saturating linear,
    ) P: B5 i: o' m  `/ hf()= ,= $ [5 m* O; a( Y6 c

    8 s" a5 o" Y/ L7 A' K! Q(5)        symmetric saturating linear
    ( r8 ^  B& U' w% Rf()= ,=
    2 w* ^9 B  r/ b! \& p$ E , R& `  j& R: a5 U
    (6)        log-sigmoid* J& F1 S; C1 z( Z# W
    f()= ,= & b6 G- w' \( Y, F8 d
    (7)        hyperbolic tangent sigmoid
    . y( l/ `& ]* x  r% ]' ~6 u7 yf()= ,= 3 z( K' w7 E. @/ T+ l
    (8)        positive linear
    / |- R/ }4 N2 Q9 F6 ?7 Sf()= ,=
    , L( ~: \2 U% n6 E* [2神经网络结构/ F8 N- k2 n. z- D
    (1)        前馈网络9 }1 G5 K* M/ u8 C  t' s
    ! M/ \9 C7 Z( I5 ?& W! T
    (2)        反馈网络
    ; h4 g; W$ s5 z7 ] 9 S1 e4 z6 m! {9 }+ q  s# J/ S
    (3)        Recurrent神经网络
    1 k9 ^0 M3 }# P6 d & K+ ]. w8 ^$ Q
    (4)        单层前馈神经网络
    / s4 g. h( f" Y8 X8 C/ W; g问题:
    9 W" N6 W2 {+ D4 Z6 Q(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?6 y5 g% H: ]% h) x8 M1 C2 Z
    (2)针对问题,确定神经网络,即为学习。
    8 u+ b% g8 v" p3 l* R! 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.
    # j1 m; g8 ?0 J5 s' s$ N还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。; L: Z( T# w# S6 W% v6 e
    3神经网络学习规则, s7 Q- n0 K3 a0 I
    自己看,以后慢慢理解。! ~! k7 D$ Q, E6 i
    4应用实例! e, @# i# k& e4 F) t! G% C- v

    # O0 |7 n  Q* e) C3 d' D+ ?6 |解采用hard-limit函数神经元; z6 _& G+ r3 l. ]6 h& W

    9 J5 |# V+ F: Z2 h, f" O- H" v6 P, ?4 |
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