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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。
    ; r+ B9 H" t: Q. X2 y$ t% V/ j! R* }1什么是神经网络
    $ e0 X; t5 c# ^9 r  L1.        1神经网络与计算机
    0 d' Z5 J5 Y' m- M4 N计算机:5 Q' g3 [# T0 a
            四代计算机
    & `2 H% o8 o) R0 @1 x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。$ c3 ^5 S+ V4 q5 ^- d$ [( C
            计算机特点+ g0 `7 }; ^. c7 y; O+ s. b. }6 _
    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。* y# L+ n, P: b8 R& `& v
            神经网络发展史) O" t+ d& B/ T4 j/ 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。
    3 X  l% H3 K/ A) D(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。
    " w2 x" z& f  x8 R* V; |3 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。
    : s1 _0 H- _" }& K(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。/ q7 Q4 H9 f4 L2 f5 M
    (4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。
    2 W* `) B1 S( t8 H- v(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。& ^% p( n, q: P! m0 j" d
    (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。
    % n2 n) G' W  c(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。: I2 J7 E* u/ P9 U4 x
    (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。
    / q" w6 h, j2 ]9 P1 r* j(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。
    % h+ X/ q: x+ o* G; l: m4 r(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。
    " ^( U8 m' _2 W$ A. j, @  D3 v        神经网络特点. l; k  \1 w6 ?
    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。( n. J8 e  ?3 s  _
    1.        2神经网络应用
    7 Z8 y, P% a5 Z领域:+ w! O7 N1 e2 D4 `7 ^3 l4 j, |9 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。
    . |/ }0 s8 e6 gAutomotive: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。
    + Y1 x0 _9 w0 n1 D0 Y  l银行:信贷申请评估器。
    / W+ m  R. z9 T$ x$ M5 Y/ ]语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。8 t9 P2 B1 I8 e5 x1 r$ z# f
    机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。$ o! x! |" E5 P- t
    1.        3生物基础
    5 A- n' ?( I7 E7 ]8 U% j' F : @, H* X* t( g( d1 _$ t
    神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。0 [2 Y1 w: ]' T, `  j$ `
    神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。! G8 T# n  a# t
    神经信号,二进制信号。
    0 }7 Q/ d6 Y% G) n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。
    ' c3 O% c# \) ^( z第二章:神经元模型与神经网络结构
    0 D4 ^6 G0 S5 I1 S. d/ r% q本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。
    ( j. a) J: [& Y% H. y! ^1多输入神经元模型,: Y( {9 h8 j' v$ u

    1 Q" L, k! f8 F! f6 H4 Vy=f()
    3 @  Y& W5 v5 G, S1 ?0 S9 q: f= =WTX-$ k* G1 I& I# `( N1 r4 g& I" ?
    W=(w1,w2,…,wn)T
    4 W$ u1 k, k2 C+ n! e7 t& O2 O1 ]3 `X=(x1,x2,…,xn)T。6 J. Q5 }) h. t3 o! f9 `! c
    解释:
    / r1 i9 a3 w% h9 @1 Q# X6 x9 w1 G(1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。
    6 [; j( E- o2 z' ^# H/ `(2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。7 ^+ g! h7 ~; _' B
    (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。
    % Q( }; `6 D, p+ g" v作用函数:
    1 K# N& J' w! \5 P( F3 D; H(1)        hard limit
    3 }) b& c8 c- W; Q+ L: H& {f()= ,= ' B& }; R. F' G. j9 K2 C5 r$ @$ U

    / e" S; H, T$ N% e6 H( _(2)        symmetric hard limit2 }& o0 ?) \9 y1 p9 S) o* Z3 c1 I
    f()= ,=
    % T, o  p+ ^: O1 ]9 F % H3 W( O, {& G# {+ ~
    (3)        linear
    - j) Y  z% V5 s: {- F# Jf()=,= ,线性
    & C$ `0 R% A/ s. H
    2 d& U7 r0 v0 N$ F1 {(4)        saturating linear,
    " k$ o0 Y% d% {7 Z1 c* S9 v# n% hf()= ,=
    $ H  e) Z4 o  F: F( Y' ?. w : z4 @4 \; }8 d0 W7 i3 p% e
    (5)        symmetric saturating linear9 t9 H7 D  n$ V
    f()= ,= 0 O3 W( o9 c+ `, c. K2 G$ g: k+ ]
    3 F& i. R: P" l% D2 g1 f3 _  T
    (6)        log-sigmoid
    3 }8 G3 E+ I+ Pf()= ,= 8 P" Y  j) p5 r
    (7)        hyperbolic tangent sigmoid7 H2 w5 j8 R/ q; c
    f()= ,=
    ' q( ^2 x5 F' Q! c- {(8)        positive linear& |( m* d+ d2 t1 V- ^
    f()= ,=
    1 x) m! m& [. D( C; {  e2神经网络结构
    : ~: U3 d& f+ g  \; T4 d(1)        前馈网络
    0 d( W7 C6 [% t1 l5 l* k0 l
    0 u7 |( x2 _1 q7 \" {* ]1 Y(2)        反馈网络5 I8 s$ a3 e2 {6 x8 f
    ( `, c" e/ [8 M. L9 p7 T' _- f
    (3)        Recurrent神经网络
    3 L! T+ S, D: s& y3 c
    8 {, ~2 ?8 h! G(4)        单层前馈神经网络0 y* d8 ^6 o! v7 v
    问题:& f: @$ D9 Z  x% b% @
    (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?
    7 n. P' |# E. x; V4 V# p7 w% J(2)针对问题,确定神经网络,即为学习。
    , ~/ p1 {# R7 h( a0 a(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.! Q2 h+ c7 z7 j' W' l! M6 m9 h
    还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。
    ' v8 l" T3 \5 C3 i& X! g" i2 d9 H" X. k  I3神经网络学习规则
    & }& k- [) q7 e自己看,以后慢慢理解。8 L" t) {- F0 P2 g$ H
    4应用实例
    ) ~! k& a/ o) q. p
    . W# A/ V9 b( E3 {0 x解采用hard-limit函数神经元6 N5 \2 R* i' q0 x
    8 q4 h' N0 F% ^- X% r+ a" g$ i
    * @& V# c; E( B0 a& y
    zan
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