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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。
    ! d! \' K. j- c& R% m: U1什么是神经网络9 o! K" f* q! l2 N
    1.        1神经网络与计算机
    & B. d2 t$ s) U0 R5 b2 s( N计算机:
    4 l6 N& S! B1 A) ^2 [* q        四代计算机
    $ d( X8 L1 [  w& I8 a. g9 M+ g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。
    ; \; l4 {' N, H* w' s1 f        计算机特点
    2 x/ L8 {- s2 `/ Z8 h* |* D! w! \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。( o/ y* V: K$ g7 O4 V
            神经网络发展史
    : C9 n, v4 P: d" [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。
    0 d% j' M; V2 C2 h(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。' |- ^; W' `- u: e6 X) o
    (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。
    3 a6 T& h9 _2 ~) g: t. v9 {(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。
    9 t# I0 r8 }' q$ A" s(4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。6 N' y$ [7 v+ G: K4 r5 L  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。
    * Z! I, Q6 q) N* Q& e' t(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。: p# y# v9 r1 ^; \- o. Q
    (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。- y' c( ]* ]9 g$ n/ A" ~
    (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。
    " }5 g! a: [7 ^, L. S(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。
    4 b: x. T) M% a) 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。
    + O1 C. |+ `4 T0 t# ?  Y7 m        神经网络特点
    ( ~% b( w4 y2 l# I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。& n5 U+ @4 I" i  F; d/ ^
    1.        2神经网络应用
    6 j$ i6 e6 t" y! d" a3 r# H0 R领域:
    % ~/ Q* `1 j* l+ }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。" |- O3 @1 p2 w1 r
    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。5 S7 u- ~; j" n& I, _/ d" `0 J$ \
    银行:信贷申请评估器。! S; B" T  Q8 k- S% O' y  D, i
    语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。
      N4 k7 x5 G3 M, t5 H+ i机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。
    0 h4 l" X8 I8 _; o3 U1.        3生物基础2 o- F# [" D7 \9 B- m' u

    ; [8 i- C( R4 o: @8 Q% ^/ F神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。6 S- y$ t0 p0 N! s0 b- R
    神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。
    * ]% z6 t, n, Y9 Q  B- k7 v1 ]神经信号,二进制信号。
    : T0 H3 y5 j* X. }9 w! O: K1 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。
    ! l" M6 ~0 ?2 d6 O' z9 Y第二章:神经元模型与神经网络结构$ B) I$ X/ L1 y' B" n
    本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。
    , ~, Q4 l& m1 w  A9 o6 z5 a  T1多输入神经元模型,
    . J: K. F; L" v9 s; m0 o . o- {1 u. r9 O; j! Q1 u$ X
    y=f()
    ! {" _5 ^7 C. @8 q. Z" t# O9 b3 O= =WTX-  j2 l3 Q$ L/ g* {& Z
    W=(w1,w2,…,wn)T
    ' t( ]; ?) u  O# WX=(x1,x2,…,xn)T。
    ! n% f! ]; n" ?4 T& l0 J' ~/ S解释:
    & B; a2 J0 ^; U2 k4 ^(1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。
    0 n3 G3 w8 H. l4 D(2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。
    1 I0 R8 H& D) X(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。( f7 P& g: `7 F/ |$ |8 q0 Q
    作用函数:* x2 r4 F' ]9 J
    (1)        hard limit
    . P$ M1 I6 z1 y2 E* P$ i- z, ^+ Gf()= ,=
    3 S" i4 Q3 E" T( i2 k2 V
    * h' y: A- {2 F1 x2 x% T* c(2)        symmetric hard limit: g( C" g) e7 r2 L' e
    f()= ,= . i8 V% P5 [( l1 ~2 d
    ) B: B5 ~3 n/ c9 y8 z6 ]
    (3)        linear, |* L! B% \' j& \$ Y" c, l
    f()=,= ,线性
    9 n" h7 v9 N/ e6 K7 P! Q - A% k' o: p2 A$ x2 g) p
    (4)        saturating linear," N2 q! [/ R, F4 x
    f()= ,=
    . d( x7 }1 Q$ h0 Y" ]' \ 7 Y8 i/ o, H* T/ V* N: |& O2 i
    (5)        symmetric saturating linear% r3 s$ ?- d! T" d; G  R
    f()= ,= $ p9 l$ G" I9 R0 U! z  M

    & p: G0 d% V" X# |1 ?$ U: A(6)        log-sigmoid
    3 P, ^  |: \0 o4 `1 \/ f* l" vf()= ,= " Q% W5 j5 S4 g5 k- S8 V
    (7)        hyperbolic tangent sigmoid
    $ s" ^9 l7 I/ S  gf()= ,= / S  u) s  E7 ^( E
    (8)        positive linear9 m, m! |5 Y, ~
    f()= ,=
    # f  C% r5 t7 h- p* L7 u2神经网络结构
    5 n' I/ p; O6 A- W(1)        前馈网络  O8 m' O1 |$ l" N  ~
    5 I7 c/ h# V( X. _/ f( r% A
    (2)        反馈网络: q& i; p* f5 V' i1 A/ \0 B

    ' I2 l& F+ o; h(3)        Recurrent神经网络
    - q6 T8 T2 z4 P$ A$ r- j8 a- |; j ' m  J9 W* h0 I
    (4)        单层前馈神经网络. E$ j+ s) n3 j4 `2 I1 `7 ~; t
    问题:. E! Q; C( ~; ~% m
    (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 n$ r$ N+ J3 i* j; F' f& Z
    (2)针对问题,确定神经网络,即为学习。1 H; h' b. Y! m
    (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.2 @. \2 ^' k7 I9 E8 _
    还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。6 N" t" H0 X1 @* @. r
    3神经网络学习规则
    4 I  J0 h& W, _- I自己看,以后慢慢理解。1 k( Z# S% Z$ d3 I
    4应用实例
    4 F! y8 G% q3 E* V
    4 c6 l" _6 }' \% P6 Y0 g" g; u5 @解采用hard-limit函数神经元5 B! U( u5 j8 k: P- a% y
    - y. m4 t+ I8 r2 H% Z( ]3 F

    ' G9 B" t2 m2 Q; P" k) H; s
    zan
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