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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。' c% M4 `$ j9 z5 m) f
    1什么是神经网络8 E4 [4 S6 T' ^$ O5 H
    1.        1神经网络与计算机
    4 Q* S' {' R, @/ r$ T计算机:9 A# f# }9 {& _7 f
            四代计算机5 y$ G; O& T3 I7 S) r3 a( F0 [0 J
    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。* U0 B* y0 G! D. J
            计算机特点
    1 T- B9 v4 ~( U% O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。
    9 Z8 }6 m/ k( J& }/ @        神经网络发展史
    ( H' ]! r, O3 y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。
    $ ~% }; R; c( q( S; M9 S! C6 i( o(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。  |  U2 w- _8 b5 {4 ]2 r
    (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。
    0 W+ K+ b3 g  z( C4 E* W(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。0 ~) M) b( j' Q. B; q* M
    (4)        1958年,rosenblatt真正造了一个神经网络,号称perceptron,感知器。( ?6 Z, O0 U) D4 X, l4 c2 C, z2 C: E( S
    (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。) A  c# M* A2 ]" M! _, n1 Q
    (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。
    9 e$ c7 D9 Z9 g' F/ d1 b& O(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。7 L1 Q: w' S- x$ i& x6 `/ 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。& B9 x  s- {# P# |: t5 b8 y
    (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。
    # n6 y: b8 S) C+ c6 f(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。
    + Z3 s% n. p7 L( a, S7 @        神经网络特点
    - W- g# z5 X4 {& q7 j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。
    ; F# V* ?/ A! j  g. l; ^& L7 r1.        2神经网络应用0 v4 I/ Q- ^# R9 Y
    领域:
    + }( q5 E, A' K3 w" b3 [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。/ K4 i% T8 C1 X( s. E
    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。+ J( {' c3 q5 a4 \
    银行:信贷申请评估器。/ v- x4 c, f5 T0 u8 }% h) W
    语音:语音识别,语音压缩,声调识别。现在主要的应用。
    2 f7 }9 Q; z% k) s* ?机器人,Defense,Electronics, ebtertainment,Fiancial, Insurance, Manufacturing, Medical, Securities, Transportation。很多领域都用,想用就能用。
    % Q% t7 \7 Z8 K& K0 V5 t, C1.        3生物基础, }) g5 B( ^: |! E& |

    2 Z$ w4 t, `) x! r# _神经纤维,传递信号,数字信号,二进制数。7 D. A- I& ?3 S$ M: c% \
    神经突触,数模转换。数字信号转换为模拟信号。" u% ^: B2 W. E9 N
    神经信号,二进制信号。
    9 i6 M" E! q6 i. D/ r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。
    ! e: w0 b) l7 L8 X% e; x' |第二章:神经元模型与神经网络结构9 k6 g/ i8 f7 H! N/ h2 i
    本章介绍人工神经网络的数学模型,从神经元开始。- r6 d% x( L! z' c
    1多输入神经元模型,
    7 D  y2 I. }8 M 3 j+ b* @  |2 A) @* G, X0 @2 ~
    y=f()0 K( t& Q3 X# P. e% u! \
    = =WTX-# Z9 g- b# K& }2 B
    W=(w1,w2,…,wn)T& j5 H; y2 q0 O
    X=(x1,x2,…,xn)T。( n1 q7 T3 C1 ^& {9 U* G0 }
    解释:2 o+ L" F( z% J
    (1)神经元有两种状态,兴奋/抑制。) L3 E% |8 X# t# _0 `) Y
    (2)wi的含义:神经突触的作用,的含义,阈值。兴奋抑制。
    3 [0 o7 R0 X- K* t' B* |' u8 T; k(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。) H6 ?' [* A) N8 f
    作用函数:( r6 W% ]! y* i: n3 o( P! F& m
    (1)        hard limit
    $ `. x: L: S9 w' Z' h4 ]f()= ,=
    " V5 e3 u  m3 r( D4 C
    , X. U' F* C+ l/ |(2)        symmetric hard limit0 Y: o" R$ |3 D9 v5 G
    f()= ,=
    5 \9 z/ n% r* h! o' q$ L$ I* v5 t
    ' K% L$ c" x& ^4 h+ q% \(3)        linear/ ~1 L; N5 E* n% I3 a: d
    f()=,= ,线性
    ; ^# V) A& w- O8 K; ?# N# c# | + v* B, ]" B+ g4 [$ Y0 [
    (4)        saturating linear,# C0 e; y: ~! t. x) |- r2 L& Y
    f()= ,= 0 d, z0 s- x, E4 E/ N
    ) X( i5 E" E2 T" l# G$ n
    (5)        symmetric saturating linear
    $ ?1 L( D4 i8 }f()= ,= ' `) n2 Q% H0 H* c. i7 W

    ! {- Y* [2 b) w(6)        log-sigmoid
    ( i! @6 R, Q4 d# H! ^0 I0 M4 S5 ff()= ,= 0 q6 U  |7 |8 H- K! A, B( O
    (7)        hyperbolic tangent sigmoid
    " i, I( \8 F7 c, d) x& B, \f()= ,=
    9 @7 e# {( a3 w(8)        positive linear4 I. Z: }& ]6 r( z; E$ y$ |
    f()= ,=
    0 _" \% [2 p  l% o2 i2神经网络结构9 ]  W1 m; ]3 |7 a2 ^9 J' G
    (1)        前馈网络
      N% n( |6 W* X! p8 p7 ]4 g* {
    , J( q. \7 i5 k(2)        反馈网络+ {$ a" U& W0 ^# O8 X

    - p& T# S/ L3 G5 G0 P(3)        Recurrent神经网络
    / _+ C& Q# s+ \5 U3 V5 B
    & ?1 n" p( W8 v0 h4 G# S3 ?2 q(4)        单层前馈神经网络
    9 |( L6 r3 X7 }问题:8 u, x% J  \  x( t
    (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?0 I5 ~; m3 n. P5 a/ g
    (2)针对问题,确定神经网络,即为学习。, i1 F& A4 `' E* [3 O! c
    (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.$ m/ z( t! i- [& `8 W9 F4 s
    还有其他种类的神经网络,等讲到时再说。
    ! x- Y0 J& I$ X( K3神经网络学习规则( g. K# d/ R3 _0 n: E
    自己看,以后慢慢理解。8 g* N8 z& V8 e- ^4 f+ u" M5 ^
    4应用实例
    % S7 S6 n  \4 K3 ~
    9 @; l1 ?3 Y4 n' t6 H6 [% N" l解采用hard-limit函数神经元
    ' f, G1 K2 v" L0 N* q8 }   i: Z& L6 F! O2 N
    + x3 R& y' l2 J6 V
    zan
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