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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。
    1 |# O- s+ `4 |( [$ R6 F1什么是神经网络
    ( M6 V9 `( A3 g( x& U3 W+ {1.        1神经网络与计算机
    9 o) Z2 u+ \( W  X, h6 L计算机:
    3 J2 h+ Z0 H- e0 Y- U; n5 p% _: f. j7 X        四代计算机
    8 D7 A8 l% s& L: A3 [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。* P( B9 d( y3 g7 Y' n9 d* F
            计算机特点
    3 N* `# H- ?. }  c* V) n9 R0 T8 S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。- ~* e3 Q6 d5 f: V/ P  S
            神经网络发展史
    % _- g! a6 n; }: N) n- J; H# q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。, Q' W0 v. p8 \
    (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。6 g/ E# j* w* t( ^
    (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。
    : }& G( f, p( P3 Y  i5 j7 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。
    - l8 Q3 k& ?4 I; Y9 C9 f8 c(4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。4 Y9 o# A) l4 T/ M3 `5 i
    (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。
    ) t3 a' Q3 ~) i8 a/ R(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。
    0 ]; m/ `# d/ V(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。, Z6 i" {' Z% U& o) L2 t
    (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。
    ' }9 y, Y7 ]7 A! ?4 Q$ H8 l(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。: H9 a' h+ t9 w( E* k/ J
    (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。
    ' v2 I6 g, O% m+ f3 M9 j2 E. v) J        神经网络特点5 f: n! M  B: z
    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。$ l3 d7 U9 X* l
    1.        2神经网络应用
    2 `$ j- v4 _2 E2 A. q! V0 g领域:
    5 n0 k! m/ O' j# V) G; @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。
    ) U! U- h( W# Q7 }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。
    & r/ Q3 x, F/ f) I9 m: @" m银行:信贷申请评估器。
    2 D" d) t8 m3 ?; P语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。
    3 \& C  c& c# I; y( `机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。5 D6 @( A5 u, t# O  c1 }+ w
    1.        3生物基础  Y9 h/ }! S+ J6 ]9 T$ F
    ' F/ `2 \2 V8 q( `5 T& T
    神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。
    & I7 t$ \: W. y8 I* c神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。# Y  ^2 t$ ~. Q! F; K# X
    神经信号,二进制信号。, Q# ?. H0 n+ W) K& M9 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。1 g# f+ l9 [% y
    第二章:神经元模型与神经网络结构
    * q( k. _9 L1 h+ p$ N9 J8 ~3 ?+ q本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。& ~8 }6 ~# u- |- t
    1多输入神经元模型,
    7 K6 s$ l8 |* b9 s: F' I' ^
    ; E: Q. b! C' p9 Ly=f()
    # L  S3 v# m! ]& S= =WTX-
    ( U* c# l4 j0 i0 a* e( EW=(w1,w2,…,wn)T: k! `4 E  d, R6 F: C5 }
    X=(x1,x2,…,xn)T。2 m, X3 y7 S) p# W/ L
    解释:* |  _% T" H! h% d9 `2 J
    (1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。: ^. h& v7 R7 B: |
    (2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。
    * l" \* V: h# v7 V. P7 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。, N) x3 [+ @) J3 K
    作用函数:  Z0 E# F# r! |9 I; [7 g' B
    (1)        hard limit
    0 R, _6 O6 X3 ~# g2 n- y& Jf()= ,=
    - P- z: m3 K# q' V+ Q. k6 E ! k/ `" N1 z, y( s$ K* n  G* ^% Z1 Y
    (2)        symmetric hard limit
    . q& I+ s( p( Z) qf()= ,=
    - y  s7 k1 {& t) V' F4 D; a
    4 @$ T6 w/ _8 ~" {0 h1 e0 k(3)        linear1 T$ h; ?& c) I- ?
    f()=,= ,线性
    0 w7 i2 z; [% } ' d, }8 Q8 J  y' ^. f! ?% t
    (4)        saturating linear,& e3 _7 {9 u! z$ {9 h$ Q
    f()= ,=
      e1 k: r& L# [3 D8 @/ \- `9 w/ N
    7 @; @2 E* m. ]3 z! m1 y(5)        symmetric saturating linear
    6 k) q! i7 E" f4 X" kf()= ,=
    1 Q; |+ e. H" _, E ! W: k* e! h$ g  @
    (6)        log-sigmoid+ a6 W. w6 L1 B( Q
    f()= ,= ! M# k, T8 U# c* |5 P, _. i: H# I; X
    (7)        hyperbolic tangent sigmoid& t& M# o. M9 S& E7 C* G
    f()= ,=
    8 a5 D) y/ y% ?0 ^(8)        positive linear" t: N) z4 C; Z4 C6 @
    f()= ,=
    & f- G+ {2 `% b$ M4 N2 j  ^% m, [2神经网络结构) s3 i( c9 N; Z3 v+ F9 k, w, g
    (1)        前馈网络( I" G1 t1 g/ {& c' Q& \

    ' Z, C0 A! S4 u(2)        反馈网络
    $ M/ U6 M& f2 `: x& v
    ' t; |% y2 g9 I* f% L2 [" z(3)        Recurrent神经网络# M) Y: K; {0 X& ~: d- p) W

    $ I" U" x$ o. K" }(4)        单层前馈神经网络
    6 f( z9 y( Y' L0 {9 P问题:2 D/ [; o  @- G2 Y. m/ F8 X; n0 S
    (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?4 ?! n- u0 t! ]# R
    (2)针对问题,确定神经网络,即为学习。
    " Q/ S) ]% N9 F6 t, }+ @0 o& r(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.5 |# E% M% v9 E1 q
    还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。9 T/ j/ X; u: W$ O; F; j
    3神经网络学习规则
    % i/ q  _, n. N! \5 }! V自己看,以后慢慢理解。. t" E7 F4 o8 }" F  r0 i* s0 g
    4应用实例: t! l7 s  u# @# K
    2 T% ?* Y3 t- m- o- |9 b
    解采用hard-limit函数神经元2 |7 E* O3 A- b. |% p1 G& k2 J, J
    5 }( l6 Y. G+ o" d* V# x

    / F# T4 C1 k& X8 k1 A
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