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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。
    1 M2 f, G* l: F% g) `, C7 ?% y- z1什么是神经网络8 j1 |. k# u8 r/ o( x- M7 W0 L
    1.        1神经网络与计算机8 @9 x: s% U9 S+ v7 ~& Y2 I
    计算机:, C% r0 u! H' H* y" h
            四代计算机5 `: S' T7 T4 S* D7 g* r8 ?, [; E
    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。
    + l* ^7 J+ ~4 ]        计算机特点" E) ~/ `9 V% c0 \' b: P
    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。# C1 g! N) ~5 ^& f  H
            神经网络发展史- X, M% Y7 R) S; E* P, F
    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 s0 f4 _! w6 b
    (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。1 ]8 C4 N& b1 _- |
    (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。
    6 o2 g2 a/ F# l* }# Q9 E9 V- 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。3 V  k0 k7 S% d4 b1 L# ]# [" H
    (4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。
    # f# I! d# s+ Q(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。
    7 T$ A, v4 o: v2 v, g8 G2 l& D0 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。
      t: d& g+ L$ 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。
      V+ \# I3 k) r6 {5 G(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。
    ; \8 m; @7 g1 n4 u( S. m. g(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。
    % o  W1 j+ R3 J0 a0 H(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。/ M/ v$ r! D7 I2 k1 v+ D# I# Z/ U' ]
            神经网络特点7 K2 ^/ {. R( F
    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。
    $ M; \' k" p/ ~" D8 S1.        2神经网络应用
    . i; Q" K# F- R5 J领域:! V, U' Q: u& l& S
    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。
    ' {7 s% y3 G) a$ A. t( RAutomotive: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。
    ; J) p4 w" d" {( T银行:信贷申请评估器。
    0 W6 L. Z; R$ L# y0 ^. K8 C语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。7 N$ E* ]& C# h- }. a; O% w
    机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。
    8 c: m* w+ Y5 D1 x. Y* p1.        3生物基础
    , s0 l6 C7 A( [, d- d! A4 R6 z
    : b' E3 ~  \& z3 n& [* @9 K: T神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。6 L( T) t. M( q0 C
    神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。  y8 W0 G/ v) e. ?. b
    神经信号,二进制信号。: o8 y1 c( g: u' w* u, k, s: O
    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。0 x: g7 [8 F; x3 A
    第二章:神经元模型与神经网络结构6 l1 O2 ^/ {3 K
    本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。3 Z, r9 u! {% I3 o+ N. h
    1多输入神经元模型,
    " _8 b% Y- z+ [ - S: [7 F1 d; t' w# V1 L8 t
    y=f(); l) V! e+ L; b% F; B
    = =WTX-
    ; G, O- l( W  `3 x0 JW=(w1,w2,…,wn)T
    0 P5 O) O, k0 l% ?X=(x1,x2,…,xn)T。: j2 [4 |' L$ I' z
    解释:/ i. s' }* b+ R
    (1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。% ^: ]5 \7 x5 r& k" T1 K
    (2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。
    2 t7 W# G$ U+ O(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。" _" \9 u% o1 K* l4 E
    作用函数:
    : L' ?' P9 V" n! o, Z6 S(1)        hard limit
    - C5 Q4 M! K, B; E" H/ @; F5 I) |f()= ,=
    ' e, K* U1 Y9 _. m( A3 R2 D. O- j ( I( ~9 N1 l! F' [7 g/ u
    (2)        symmetric hard limit; U3 o9 I7 ^/ \* c/ B
    f()= ,=
    - m7 O: w& [" L. R( m - @9 l* R. z) o
    (3)        linear6 `" Q5 c% w. f# b8 H. i' \
    f()=,= ,线性
    4 Y8 y# a3 F" i! D) F/ ?
    ( t! g' m' b+ p( v5 r: ]" T(4)        saturating linear,
    # A2 r2 s" b( b" ~f()= ,= 6 g# J  X: O* v

    # U) \/ z1 n- o0 J) ^: L(5)        symmetric saturating linear
    5 n$ `1 q6 u! H# J% K' _f()= ,= # G" \* y* ~0 x* m
    1 F" R/ x: `: o; n1 }* ]& m7 E
    (6)        log-sigmoid# h/ y9 y8 h* W) H3 o4 l  k. _
    f()= ,= ) j$ a8 y( @" r
    (7)        hyperbolic tangent sigmoid% u$ n- x8 d' R0 b
    f()= ,= 2 Z3 }2 [; ^0 x3 @# Q( [
    (8)        positive linear
    / s: f  t6 D: M, s% R, Q4 hf()= ,= 6 n# i* K$ J, k: y- b+ _
    2神经网络结构
    ; e# S# J) m/ h/ M(1)        前馈网络
    ! l4 d7 w, v3 ^. @+ K  T
    $ l/ j- B) ]  j7 M4 e; f7 W# u7 |(2)        反馈网络
    4 F. d6 q: k2 @4 ?* ] - e, i. O* j( z! @/ Z9 c  {
    (3)        Recurrent神经网络# }, q& w/ A  x, x

    1 j) B2 k5 w) b* Z(4)        单层前馈神经网络6 V( D) l- p9 p
    问题:: R" g) K+ i8 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?& x" k; }! A, p1 e2 Z! @8 g
    (2)针对问题,确定神经网络,即为学习。( o  J1 C2 T6 F- {9 L
    (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 p- d; h% G! [$ I- K: ~0 `
    还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。
    1 g9 j: o  @! X$ u( [, d( z3神经网络学习规则# S" c. s" G4 y7 n) M" ^0 W
    自己看,以后慢慢理解。4 v6 y4 U; Q5 p2 W; U5 h" X" ~5 u
    4应用实例% V$ X6 T& A6 f! p0 t! G

    5 _- H0 K5 I- U& z3 \: u4 Z7 R解采用hard-limit函数神经元, T2 z5 N) o% z9 X3 c1 S
    $ V9 p$ U4 I! x9 _. Y# U

    ( Y' g) Y  k) ^: D8 }# y
    zan
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