1. 神经网络使用范围
个人感觉在系统或者说被控对象的数学模型是不明确的,或是非线性的、或者是强耦合等用常规方法难以控制的情况下,用一下神经网络还可以。
2. BP神经网络的研究方向
神经网络的研究内容相当广泛,反映了多学科交叉技术领域的特点。主要的研究工作集中在以下几个方面:
(1)生物原型研究。从生理学、心理学、解剖学、脑科学、病理学等生物科学方面研究神经细胞、神经网络、神经系统的生物原型结构及其功能机理。
(2)建立理论模型。根据生物原型的研究,建立神经元、神经网络的理论模型。其中包括概念模型、知识模型、物理化学模型、数学模型等。
(3)网络模型与算法研究。在理论模型研究的基础上构作具体的神经网络模型,以实现计算机模拟或准备制作硬件,包括网络学习算法的研究。这方面的工作也称为技术模型研究。
(4)人工神经网络应用系统。在网络模型与算法研究的基础上,利用人工神经网络组成实际的应用系统,例如,完成某种信号处理或模式识别的功能、构作专家系统、制成机器人等等。
纵观当代新兴科学技术的发展历史,人类在征服宇宙空间、基本粒子,生命起源等科学技术领域的进程中历经了崎岖不平的道路。我们也会看到,探索人脑功能和神经网络的研究将伴随着重重困难的克服而日新月异。
3. 神经网络的国际最新研究方向
这种问题你来问网络?不如自己去google几篇文献好好看看吧。结构优化,参数选择什么的,都有做的,用的网络类型也不尽相同,我所知用的较多的是BP神经网络
4. 神经网络的研究方向
神经网络的研究可以分为理论研究和应用研究两大方面。
理论研究可分为以下两类:
1、利用神经生理与认知科学研究人类思维以及智能机理。
2、利用神经基础理论的研究成果,用数理方法探索功能更加完善、性能更加优越的神经网络模型,深入研究网络算法和性能,如:稳定性、收敛性、容错性、鲁棒性等;开发新的网络数理理论,如:神经网络动力学、非线性神经场等。
应用研究可分为以下两类:
1、神经网络的软件模拟和硬件实现的研究。
2、神经网络在各个领域中应用的研究。这些领域主要包括:
模式识别、信号处理、知识工程、专家系统、优化组合、机器人控制等。随着神经网络理论本身以及相关理论、相关技术的不断发展,神经网络的应用定将更加深入。
5. 神经网络具体是什么
神经网络由大量的神经元相互连接而成。每个神经元接受线性组合的输入后,最开始只是简单的线性加权,后来给每个神经元加上了非线性的激活函数,从而进行非线性变换后输出。每两个神经元之间的连接代表加权值,称之为权重(weight)。不同的权重和激活函数,则会导致神经网络不同的输出。 举个手写识别的例子,给定一个未知数字,让神经网络识别是什么数字。此时的神经网络的输入由一组被输入图像的像素所激活的输入神经元所定义。在通过非线性激活函数进行非线性变换后,神经元被激活然后被传递到其他神经元。重复这一过程,直到最后一个输出神经元被激活。从而识别当前数字是什么字。 神经网络的每个神经元如下
基本wx + b的形式,其中 x1、x2表示输入向量 w1、w2为权重,几个输入则意味着有几个权重,即每个输入都被赋予一个权重 b为偏置bias g(z) 为激活函数 a 为输出 如果只是上面这样一说,估计以前没接触过的十有八九又必定迷糊了。事实上,上述简单模型可以追溯到20世纪50/60年代的感知器,可以把感知器理解为一个根据不同因素、以及各个因素的重要性程度而做决策的模型。 举个例子,这周末北京有一草莓音乐节,那去不去呢?决定你是否去有二个因素,这二个因素可以对应二个输入,分别用x1、x2表示。此外,这二个因素对做决策的影响程度不一样,各自的影响程度用权重w1、w2表示。一般来说,音乐节的演唱嘉宾会非常影响你去不去,唱得好的前提下 即便没人陪同都可忍受,但如果唱得不好还不如你上台唱呢。所以,我们可以如下表示: x1:是否有喜欢的演唱嘉宾。x1 = 1 你喜欢这些嘉宾,x1 = 0 你不喜欢这些嘉宾。嘉宾因素的权重w1 = 7 x2:是否有人陪你同去。x2 = 1 有人陪你同去,x2 = 0 没人陪你同去。是否有人陪同的权重w2 = 3。 这样,咱们的决策模型便建立起来了:g(z) = g(w1x1 + w2x2 + b ),g表示激活函数,这里的b可以理解成 为更好达到目标而做调整的偏置项。 一开始为了简单,人们把激活函数定义成一个线性函数,即对于结果做一个线性变化,比如一个简单的线性激活函数是g(z) = z,输出都是输入的线性变换。后来实际应用中发现,线性激活函数太过局限,于是引入了非线性激活函数。
6. 想问一下学神经网络的研究生毕业的工作就业方向是哪些类!!
同声传译:同声传译员被称为“21世纪第一大紧缺人才”。
“同传的薪金是按照小时和分钟来算的,现在的价码是每小时4000元到8000元。”相关人士如是说。“4年之后入驻中国和北京的外国大公司越来越多,这一行肯定会更吃香。”
3G工程师:据计世资讯发布的相关研究报告称,估计国内3G人才缺口将达到50万人以上。由于目前3G人才比较少,尤其是复合型人才奇缺,预计4年之后3G工程师的基本年薪会在15万元至20万元。“
网络媒体人才:目前,网络编辑的月薪一般都在5000元左右、中等职位的收入在8000元至10000元。“相信4年之后整个网络媒体的广告收入越来越多的时候,从业人员会有一个更好的回报。”
物流师:物流人才的需求量为600余万人。相关统计显示,目前物流从业人员当中拥有大学学历以上的仅占21%。许多物流部门的管理人员是半路出家,很少受过专业的培训。据相关人士透露,对此类人才有需求的某知名企业在国内招聘的应届大学生目前的薪金是每月6000元到8000元,在一年之后还会有相当大的提升空间。“现在一年就能挣个7万元至10万元,估计4年之后只会多不会少,因为能源越来越紧俏。”
这是以后比较会吃香的行业,趁现在能学习,多学点这方面的,以后可能会好找工作!!加油喽!!
7. 有人可以介绍一下什么是"神经网络"吗
由于神经网络是多学科交叉的产物,各个相关的学科领域对神经网络
都有各自的看法,因此,关于神经网络的定义,在科学界存在许多不同的
见解。目前使用得最广泛的是T.Koholen的定义,即"神经网络是由具有适
应性的简单单元组成的广泛并行互连的网络,它的组织能够模拟生物神经
系统对真实世界物体所作出的交互反应。"
如果我们将人脑神经信息活动的特点与现行冯·诺依曼计算机的工作方
式进行比较,就可以看出人脑具有以下鲜明特征:
1. 巨量并行性。
在冯·诺依曼机中,信息处理的方式是集中、串行的,即所有的程序指
令都必须调到CPU中后再一条一条地执行。而人在识别一幅图像或作出一项
决策时,存在于脑中的多方面的知识和经验会同时并发作用以迅速作出解答。
据研究,人脑中约有多达10^(10)~10^(11)数量级的神经元,每一个神经元
具有103数量级的连接,这就提供了巨大的存储容量,在需要时能以很高的
反应速度作出判断。
2. 信息处理和存储单元结合在一起。
在冯·诺依曼机中,存储内容和存储地址是分开的,必须先找出存储器的
地址,然后才能查出所存储的内容。一旦存储器发生了硬件故障,存储器中
存储的所有信息就都将受到毁坏。而人脑神经元既有信息处理能力又有存储
功能,所以它在进行回忆时不仅不用先找存储地址再调出所存内容,而且可
以由一部分内容恢复全部内容。当发生"硬件"故障(例如头部受伤)时,并
不是所有存储的信息都失效,而是仅有被损坏得最严重的那部分信息丢失。
3. 自组织自学习功能。
冯·诺依曼机没有主动学习能力和自适应能力,它只能不折不扣地按照
人们已经编制好的程序步骤来进行相应的数值计算或逻辑计算。而人脑能够
通过内部自组织、自学习的能力,不断地适应外界环境,从而可以有效地处
理各种模拟的、模糊的或随机的问题。
神经网络研究的主要发展过程大致可分为四个阶段:
1. 第一阶段是在五十年代中期之前。
西班牙解剖学家Cajal于十九世纪末创立了神经元学说,该学说认为神经
元的形状呈两极,其细胞体和树突从其他神经元接受冲动,而轴索则将信号
向远离细胞体的方向传递。在他之后发明的各种染色技术和微电极技术不断
提供了有关神经元的主要特征及其电学性质。
1943年,美国的心理学家W.S.McCulloch和数学家W.A.Pitts在论文《神经
活动中所蕴含思想的逻辑活动》中,提出了一个非常简单的神经元模型,即
M-P模型。该模型将神经元当作一个功能逻辑器件来对待,从而开创了神经
网络模型的理论研究。
1949年,心理学家D.O. Hebb写了一本题为《行为的组织》的书,在这本
书中他提出了神经元之间连接强度变化的规则,即后来所谓的Hebb学习法则。
Hebb写道:"当神经细胞A的轴突足够靠近细胞B并能使之兴奋时,如果A重
复或持续地激发B,那么这两个细胞或其中一个细胞上必然有某种生长或代
谢过程上的变化,这种变化使A激活B的效率有所增加。"简单地说,就是
如果两个神经元都处于兴奋状态,那么它们之间的突触连接强度将会得到增
强。
五十年代初,生理学家Hodykin和数学家Huxley在研究神经细胞膜等效电
路时,将膜上离子的迁移变化分别等效为可变的Na+电阻和K+电阻,从而建
立了着名的Hodykin-Huxley方程。
这些先驱者的工作激发了许多学者从事这一领域的研究,从而为神经计
算的出现打下了基础。
2. 第二阶段从五十年代中期到六十年代末。
1958年,F.Rosenblatt等人研制出了历史上第一个具有学习型神经网络
特点的模式识别装置,即代号为Mark I的感知机(Perceptron),这一重
大事件是神经网络研究进入第二阶段的标志。对于最简单的没有中间层的
感知机,Rosenblatt证明了一种学习算法的收敛性,这种学习算法通过迭代
地改变连接权来使网络执行预期的计算。
稍后于Rosenblatt,B.Widrow等人创造出了一种不同类型的会学习的神经
网络处理单元,即自适应线性元件Adaline,并且还为Adaline找出了一种有
力的学习规则,这个规则至今仍被广泛应用。Widrow还建立了第一家神经计
算机硬件公司,并在六十年代中期实际生产商用神经计算机和神经计算机软
件。
除Rosenblatt和Widrow外,在这个阶段还有许多人在神经计算的结构和
实现思想方面作出了很大的贡献。例如,K.Steinbuch研究了称为学习矩阵
的一种二进制联想网络结构及其硬件实现。N.Nilsson于1965年出版的
《机器学习》一书对这一时期的活动作了总结。
3. 第三阶段从六十年代末到八十年代初。
第三阶段开始的标志是1969年M.Minsky和S.Papert所着的《感知机》一书
的出版。该书对单层神经网络进行了深入分析,并且从数学上证明了这种网
络功能有限,甚至不能解决象"异或"这样的简单逻辑运算问题。同时,他们
还发现有许多模式是不能用单层网络训练的,而多层网络是否可行还很值得
怀疑。
由于M.Minsky在人工智能领域中的巨大威望,他在论着中作出的悲观结论
给当时神经网络沿感知机方向的研究泼了一盆冷水。在《感知机》一书出版
后,美国联邦基金有15年之久没有资助神经网络方面的研究工作,前苏联也
取消了几项有前途的研究计划。
但是,即使在这个低潮期里,仍有一些研究者继续从事神经网络的研究工
作,如美国波士顿大学的S.Grossberg、芬兰赫尔辛基技术大学的T.Kohonen
以及日本东京大学的甘利俊一等人。他们坚持不懈的工作为神经网络研究的
复兴开辟了道路。
4. 第四阶段从八十年代初至今。
1982年,美国加州理工学院的生物物理学家J.J.Hopfield采用全互连型
神经网络模型,利用所定义的计算能量函数,成功地求解了计算复杂度为
NP完全型的旅行商问题(Travelling Salesman Problem,简称TSP)。这
项突破性进展标志着神经网络方面的研究进入了第四阶段,也是蓬勃发展
的阶段。
Hopfield模型提出后,许多研究者力图扩展该模型,使之更接近人脑的
功能特性。1983年,T.Sejnowski和G.Hinton提出了"隐单元"的概念,并且
研制出了Boltzmann机。日本的福岛邦房在Rosenblatt的感知机的基础上,
增加隐层单元,构造出了可以实现联想学习的"认知机"。Kohonen应用3000
个阈器件构造神经网络实现了二维网络的联想式学习功能。1986年,
D.Rumelhart和J.McClelland出版了具有轰动性的着作《并行分布处理-认知
微结构的探索》,该书的问世宣告神经网络的研究进入了高潮。
1987年,首届国际神经网络大会在圣地亚哥召开,国际神经网络联合会
(INNS)成立。随后INNS创办了刊物《Journal Neural Networks》,其他
专业杂志如《Neural Computation》,《IEEE Transactions on Neural
Networks》,《International Journal of Neural Systems》等也纷纷
问世。世界上许多着名大学相继宣布成立神经计算研究所并制订有关教育
计划,许多国家也陆续成立了神经网络学会,并召开了多种地区性、国际性
会议,优秀论着、重大成果不断涌现。
今天,在经过多年的准备与探索之后,神经网络的研究工作已进入了决
定性的阶段。日本、美国及西欧各国均制订了有关的研究规划。
日本制订了一个"人类前沿科学计划"。这项计划为期15-20年,仅
初期投资就超过了1万亿日元。在该计划中,神经网络和脑功能的研究占有
重要地位,因为所谓"人类前沿科学"首先指的就是有关人类大脑以及通过
借鉴人脑而研制新一代计算机的科学领域。
在美国,神经网络的研究得到了军方的强有力的支持。美国国防部投资
4亿美元,由国防部高级研究计划局(DAPRA)制订了一个8年研究计划,
并成立了相应的组织和指导委员会。同时,海军研究办公室(ONR)、空军
科研办公室(AFOSR)等也纷纷投入巨额资金进行神经网络的研究。DARPA认
为神经网络"看来是解决机器智能的唯一希望",并认为"这是一项比原子弹
工程更重要的技术"。美国国家科学基金会(NSF)、国家航空航天局(NASA)
等政府机构对神经网络的发展也都非常重视,它们以不同的形式支持了众多
的研究课题。
欧共体也制订了相应的研究计划。在其ESPRIT计划中,就有一个项目是
"神经网络在欧洲工业中的应用",除了英、德两国的原子能机构外,还有多
个欧洲大公司卷进这个研究项目,如英国航天航空公司、德国西门子公司等。
此外,西欧一些国家还有自己的研究计划,如德国从1988年就开始进行一个
叫作"神经信息论"的研究计划。
我国从1986年开始,先后召开了多次非正式的神经网络研讨会。1990年
12月,由中国计算机学会、电子学会、人工智能学会、自动化学会、通信学
会、物理学会、生物物理学会和心理学会等八个学会联合在北京召开了"中
国神经网络首届学术会议",从而开创了我国神经网络研究的新纪元。
8. 什么叫神经网络
南搞小孩给出基本的概念: 一.一些基本常识和原理 [什么叫神经网络?] 人的思维有逻辑性和直观性两种不同的基本方式。逻辑性的思维是指根据逻辑规则进行推理的过程;它先将信息化成概念,并用符号表示,然后,根据符号运算按串行模式进行逻辑推理;这一过程可以写成串行的指令,让计算机执行。然而,直观性的思维是将分布式存储的信息综合起来,结果是忽然间产生想法或解决问题的办法。这种思维方式的根本之点在于以下两点:1.信息是通过神经元上的兴奋模式分布储在网络上;2.信息处理是通过神经元之间同时相互作用的动态过程来完成的。 人工神经网络就是模拟人思维的第二种方式。这是一个非线性动力学系统,其特色在于信息的分布式存储和并行协同处理。虽然单个神经元的结构极其简单,功能有限,但大量神经元构成的网络系统所能实现的行为却是极其丰富多彩的。 [人工神经网络的工作原理] 人工神经网络首先要以一定的学习准则进行学习,然后才能工作。现以人工神经网络对手写“A”、“B”两个字母的识别为例进行说明,规定当“A”输入网络时,应该输出“1”,而当输入为“B”时,输出为“0”。 所以网络学习的准则应该是:如果网络作出错误的的判决,则通过网络的学习,应使得网络减少下次犯同样错误的可能性。首先,给网络的各连接权值赋予(0,1)区间内的随机值,将“A”所对应的图象模式输入给网络,网络将输入模式加权求和、与门限比较、再进行非线性运算,得到网络的输出。在此情况下,网络输出为“1”和“0”的概率各为50%,也就是说是完全随机的。这时如果输出为“1”(结果正确),则使连接权值增大,以便使网络再次遇到“A”模式输入时,仍然能作出正确的判断。 如果输出为“0”(即结果错误),则把网络连接权值朝着减小综合输入加权值的方向调整,其目的在于使网络下次再遇到“A”模式输入时,减小犯同样错误的可能性。如此操作调整,当给网络轮番输入若干个手写字母“A”、“B”后,经过网络按以上学习方法进行若干次学习后,网络判断的正确率将大大提高。这说明网络对这两个模式的学习已经获得了成功,它已将这两个模式分布地记忆在网络的各个连接权值上。当网络再次遇到其中任何一个模式时,能够作出迅速、准确的判断和识别。一般说来,网络中所含的神经元个数越多,则它能记忆、识别的模式也就越多。 南搞小孩一个小程序: 关于一个神经网络模拟程序的下载 人工神经网络实验系统(BP网络) V1.0 Beta 作者:沈琦 http://emuch.net/html/200506/de24132.html 作者关于此程序的说明: 从输出结果可以看到,前3条"学习"指令,使"输出"神经元收敛到了值 0.515974。而后3条"学习"指令,其收敛到了值0.520051。再看看处理4和11的指令结果 P *Out1: 0.520051看到了吗? "大脑"识别出了4和11是属于第二类的!怎么样?很神奇吧?再打show指令看看吧!"神经网络"已经形成了!你可以自己任意的设"模式"让这个"大脑"学习分辩哦!只要样本数据量充分(可含有误差的样本),如果能够在out数据上收敛地话,那它就能分辨地很准哦!有时不是绝对精确,因为它具有"模糊处理"的特性.看Process输出的值接近哪个Learning的值就是"大脑"作出的"模糊性"判别! 南搞小孩神经网络研究社区: 人工神经网络论坛 http://www.youngfan.com/forum/index.php http://www.youngfan.com/nn/index.html(旧版,枫舞推荐) 国际神经网络学会(INNS)(英文) http://www.inns.org/ 欧洲神经网络学会(ENNS)(英文) http://www.snn.kun.nl/enns/ 亚太神经网络学会(APNNA)(英文) http://www.cse.cuhk.e.hk/~apnna 日本神经网络学会(JNNS)(日文) http://www.jnns.org 国际电气工程师协会神经网络分会 http://www.ieee-nns.org/ 研学论坛神经网络 http://bbs.matwav.com/post/page?bid=8&sty=1&age=0 人工智能研究者俱乐部 http://www.souwu.com/ 2nsoft人工神经网络中文站 http://211.156.161.210:8888/2nsoft/index.jsp =南搞小孩推荐部分书籍: 人工神经网络技术入门讲稿(PDF) http://www.youngfan.com/nn/ann.pdf 神经网络FAQ(英文) http://www.youngfan.com/nn/FAQ/FAQ.html 数字神经网络系统(电子图书) http://www.youngfan.com/nn/nnbook/director.htm 神经网络导论(英文) http://www.shef.ac.uk/psychology/gurney/notes/contents.html =南搞小孩还找到一份很有参考价值的讲座 <前向网络的敏感性研究> http://www.youngfan.com/nn/mgx.ppt 是Powerpoint文件,比较大,如果网速不够最好用鼠标右键下载另存. 南搞小孩添言:很久之前,枫舞梦想智能机器人从自己手中诞生,SO在学专业的时候也有往这方面发展...考研的时候亦是朝着人工智能的方向发展..但是很不幸的是枫舞考研失败...SO 只好放弃这个美好的愿望,为生活奔波.希望你能够成为一个好的智能计算机工程师..枫舞已经努力的在给你提供条件资源哦~~
9. 人工神经网络是哪个流派的基础
“纯意念控制”人工神经康复机器人系统2014年6月14日在天津大学和天津市人民医院共同举办的发表会上,由双方共同研制的人工神经康复机器人“神工一号”正式亮相。
中文名
“纯意念控制”人工神经康复机器人系统
发布时间
2014年6月14日
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产品特色发展历史
功能配置
“纯意念控制”人工神经康复机器人系统在复合想象动作信息解析与处理、异步脑——机接口训练与识别、皮层——肌肉活动同步耦合优化、中风后抑郁脑电非线性特征提取与筛查等关键技术上取得了重大突破。
“纯意念控制”人工神经康复机器人系统包括无创脑电传感模块、想象动作特征检测模块、运动意图识别模块、指令编码接口模块、刺激信息调理模块、刺激电流输出模块6部分。
产品特色
“纯意念控制”人工神经康复机器人系统最新研究成果将让不少中风、瘫痪人士燃起重新独立生活的希望。现已拥有包括23项授权国家发明专利、1项软件着作权在内的自主知识产权集群,是全球首台适用于全肢体中风康复的“纯意念控制”人工神经机器人系统。[1]
脑控机械外骨骼是利用被动机械牵引,非肌肉主动收缩激活。而“神工一号”则利用神经肌肉电刺激,模拟神经冲动的电刺激引起肌肉产生主动收缩,带动骨骼和关节产生自主动作,与人体自主运动原理一致。
体验者需要把装有电极的脑电探测器戴在头部,并在患病肢体的肌肉上安装电极,借助“神工一号”的连接,就可以用“意念”来“控制”自己本来无法行动的肢体了。[2]
发展历史
“纯意念控制”人工神经康复机器人系统技术历时10年,是国家“863计划“、“十二五”国家科技支撑计划和国家优秀青年科学基金重点支持项目。
人工神经网络(Artificial Neural Network,即ANN ),是20世纪80 年代以来人工智能领域兴起的研究热点。它从信息处理角度对人脑神经元网络进行抽象, 建立某种简单模型,按不同的连接方式组成不同的网络。在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。神经网络是一种运算模型,由大量的节点(或称神经元)之间相互联接构成。每个节点代表一种特定的输出函数,称为激励函数(activation function)。每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值,称之为权重,这相当于人工神经网络的记忆。网络的输出则依网络的连接方式,权重值和激励函数的不同而不同。而网络自身通常都是对自然界某种算法或者函数的逼近,也可能是对一种逻辑策略的表达。
最近十多年来,人工神经网络的研究工作不断深入,已经取得了很大的进展,其在模式识别、智能机器人、自动控制、预测估计、生物、医学、经济等领域已成功地解决了许多现代计算机难以解决的实际问题,表现出了良好的智能特性。
中文名
人工神经网络
外文名
artificial neural network
别称
ANN
应用学科
人工智能
适用领域范围
模式分类
精品荐读
“蠢萌”的神经网络
作者:牛油果进化论
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基本特征发展历史网络模型学习类型分析方法特点优点研究方向发展趋势应用分析
神经元
如图所示
a1~an为输入向量的各个分量
w1~wn为神经元各个突触的权值
b为偏置
f为传递函数,通常为非线性函数。以下默认为hardlim()
t为神经元输出
数学表示 t=f(WA'+b)
W为权向量
A为输入向量,A'为A向量的转置
b为偏置
f为传递函数
可见,一个神经元的功能是求得输入向量与权向量的内积后,经一个非线性传递函数得到一个标量结果。
单个神经元的作用:把一个n维向量空间用一个超平面分割成两部分(称之为判断边界),给定一个输入向量,神经元可以判断出这个向量位于超平面的哪一边。
该超平面的方程: Wp+b=0
W权向量
b偏置
p超平面上的向量
基本特征
人工神经网络是由大量处理单元互联组成的非线性、自适应信息处理系统。它是在现代神经科学研究成果的基础上提出的,试图通过模拟大脑神经网络处理、记忆信息的方式进行信息处理。人工神经网络具有四个基本特征:
(1)非线性 非线性关系是自然界的普遍特性。大脑的智慧就是一种非线性现象。人工神经元处于激活或抑制二种不同的状态,这种行为在数学上表现为一种非线性关系。具有阈值的神经元构成的网络具有更好的性能,可以提高容错性和存储容量。
人工神经网络
(2)非局限性 一个神经网络通常由多个神经元广泛连接而成。一个系统的整体行为不仅取决于单个神经元的特征,而且可能主要由单元之间的相互作用、相互连接所决定。通过单元之间的大量连接模拟大脑的非局限性。联想记忆是非局限性的典型例子。
(3)非常定性 人工神经网络具有自适应、自组织、自学习能力。神经网络不但处理的信息可以有各种变化,而且在处理信息的同时,非线性动力系统本身也在不断变化。经常采用迭代过程描写动力系统的演化过程。
(4)非凸性 一个系统的演化方向,在一定条件下将取决于某个特定的状态函数。例如能量函数,它的极值相应于系统比较稳定的状态。非凸性是指这种函数有多个极值,故系统具有多个较稳定的平衡态,这将导致系统演化的多样性。
人工神经网络中,神经元处理单元可表示不同的对象,例如特征、字母、概念,或者一些有意义的抽象模式。网络中处理单元的类型分为三类:输入单元、输出单元和隐单元。输入单元接受外部世界的信号与数据;输出单元实现系统处理结果的输出;隐单元是处在输入和输出单元之间,不能由系统外部观察的单元。神经元间的连接权值反映了单元间的连接强度,信息的表示和处理体现在网络处理单元的连接关系中。人工神经网络是一种非程序化、适应性、大脑风格的信息处理 ,其本质是通过网络的变换和动力学行为得到一种并行分布式的信息处理功能,并在不同程度和层次上模仿人脑神经系统的信息处理功能。它是涉及神经科学、思维科学、人工智能、计算机科学等多个领域的交叉学科。
人工神经网络
人工神经网络是并行分布式系统,采用了与传统人工智能和信息处理技术完全不同的机理,克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷,具有自适应、自组织和实时学习的特点。[1]
发展历史
1943年,心理学家W.S.McCulloch和数理逻辑学家W.Pitts建立了神经网络和数学模型,称为MP模型。他们通过MP模型提出了神经元的形式化数学描述和网络结构方法,证明了单个神经元能执行逻辑功能,从而开创了人工神经网络研究的时代。1949年,心理学家提出了突触联系强度可变的设想。60年代,人工神经网络得到了进一步发展,更完善的神经网络模型被提出,其中包括感知器和自适应线性元件等。M.Minsky等仔细分析了以感知器为代表的神经网络系统的功能及局限后,于1969年出版了《Perceptron》一书,指出感知器不能解决高阶谓词问题。他们的论点极大地影响了神经网络的研究,加之当时串行计算机和人工智能所取得的成就,掩盖了发展新型计算机和人工智能新途径的必要性和迫切性,使人工神经网络的研究处于低潮。在此期间,一些人工神经网络的研究者仍然致力于这一研究,提出了适应谐振理论(ART网)、自组织映射、认知机网络,同时进行了神经网络数学理论的研究。以上研究为神经网络的研究和发展奠定了基础。1982年,美国加州工学院物理学家J.J.Hopfield提出了Hopfield神经网格模型,引入了“计算能量”概念,给出了网络稳定性判断。 1984年,他又提出了连续时间Hopfield神经网络模型,为神经计算机的研究做了开拓性的工作,开创了神经网络用于联想记忆和优化计算的新途径,有力地推动了神经网络的研究,1985年,又有学者提出了波耳兹曼模型,在学习中采用统计热力学模拟退火技术,保证整个系统趋于全局稳定点。1986年进行认知微观结构地研究,提出了并行分布处理的理论。1986年,Rumelhart, Hinton, Williams发展了BP算法。Rumelhart和McClelland出版了《Parallel distribution processing: explorations in the microstructures of cognition》。迄今,BP算法已被用于解决大量实际问题。1988年,Linsker对感知机网络提出了新的自组织理论,并在Shanon信息论的基础上形成了最大互信息理论,从而点燃了基于NN的信息应用理论的光芒。1988年,Broomhead和Lowe用径向基函数(Radial basis function, RBF)提出分层网络的设计方法,从而将NN的设计与数值分析和线性适应滤波相挂钩。90年代初,Vapnik等提出了支持向量机(Support vector machines, SVM)和VC(Vapnik-Chervonenkis)维数的概念。人工神经网络的研究受到了各个发达国家的重视,美国国会通过决议将1990年1月5日开始的十年定为“脑的十年”,国际研究组织号召它的成员国将“脑的十年”变为全球行为。在日本的“真实世界计算(RWC)”项目中,人工智能的研究成了一个重要的组成部分。
人工神经网络
网络模型
人工神经网络模型主要考虑网络连接的拓扑结构、神经元的特征、学习规则等。目前,已有近40种神经网络模型,其中有反传网络、感知器、自组织映射、Hopfield网络、波耳兹曼机、适应谐振理论等。根据连接的拓扑结构,神经网络模型可以分为:[1]
人工神经网络
前向网络
网络中各个神经元接受前一级的输入,并输出到下一级,网络中没有反馈,可以用一个有向无环路图表示。这种网络实现信号从输入空间到输出空间的变换,它的信息处理能力来自于简单非线性函数的多次复合。网络结构简单,易于实现。反传网络是一种典型的前向网络。[2]
反馈网络
网络内神经元间有反馈,可以用一个无向的完备图表示。这种神经网络的信息处理是状态的变换,可以用动力学系统理论处理。系统的稳定性与联想记忆功能有密切关系。Hopfield网络、波耳兹曼机均属于这种类型。
学习类型
学习是神经网络研究的一个重要内容,它的适应性是通过学习实现的。根据环境的变化,对权值进行调整,改善系统的行为。由Hebb提出的Hebb学习规则为神经网络的学习算法奠定了基础。Hebb规则认为学习过程最终发生在神经元之间的突触部位,突触的联系强度随着突触前后神经元的活动而变化。在此基础上,人们提出了各种学习规则和算法,以适应不同网络模型的需要。有效的学习算法,使得神经网络能够通过连接权值的调整,构造客观世界的内在表示,形成具有特色的信息处理方法,信息存储和处理体现在网络的连接中。
人工神经网络
分类
根据学习环境不同,神经网络的学习方式可分为监督学习和非监督学习。在监督学习中,将训练样本的数据加到网络输入端,同时将相应的期望输出与网络输出相比较,得到误差信号,以此控制权值连接强度的调整,经多次训练后收敛到一个确定的权值。当样本情况发生变化时,经学习可以修改权值以适应新的环境。使用监督学习的神经网络模型有反传网络、感知器等。非监督学习时,事先不给定标准样本,直接将网络置于环境之中,学习阶段与工作阶段成为一体。此时,学习规律的变化服从连接权值的演变方程。非监督学习最简单的例子是Hebb学习规则。竞争学习规则是一个更复杂的非监督学习的例子,它是根据已建立的聚类进行权值调整。自组织映射、适应谐振理论网络等都是与竞争学习有关的典型模型。
分析方法
研究神经网络的非线性动力学性质,主要采用动力学系统理论、非线性规划理论和统计理论,来分析神经网络的演化过程和吸引子的性质,探索神经网络的协同行为和集体计算功能,了解神经信息处理机制。为了探讨神经网络在整体性和模糊性方面处理信息的可能,混沌理论的概念和方法将会发挥作用。混沌是一个相当难以精确定义的数学概念。一般而言,“混沌”是指由确定性方程描述的动力学系统中表现出的非确定性行为,或称之为确定的随机性。“确定性”是因为它由内在的原因而不是外来的噪声或干扰所产生,而“随机性”是指其不规则的、不能预测的行为,只可能用统计的方法描述。
10. 神经网络 的四个基本属性是什么
神经网络 的四个基本属性:
(1)非线性:非线性是自然界的普遍特征。脑智能是一种非线性现象。人工神经元处于两种不同的激活或抑制状态,它们在数学上是非线性的。由阈值神经元组成的网络具有更好的性能,可以提高网络的容错性和存储容量。
(2)无限制性:神经网络通常由多个连接广泛的神经元组成。一个系统的整体行为不仅取决于单个神经元的特性,而且还取决于单元之间的相互作用和互连。通过单元之间的大量连接来模拟大脑的非限制性。联想记忆是一个典型的无限制的例子。
(3)非常定性:人工神经网络具有自适应、自组织和自学习的能力。神经网络处理的信息不仅会发生变化,而且非线性动态系统本身也在发生变化。迭代过程通常用来描述动态系统的演化。
(4)非凸性:在一定条件下,系统的演化方向取决于特定的状态函数。例如,能量函数的极值对应于系统的相对稳定状态。非凸性是指函数具有多个极值,系统具有多个稳定平衡态,从而导致系统演化的多样性。
(10)神经网络是哪个方向下的扩展阅读:
神经网络的特点优点:
人工神经网络的特点和优越性,主要表现在三个方面:
第一,具有自学习功能。例如实现图像识别时,只在先把许多不同的图像样板和对应的应识别的结果输入人工神经网络,网络就会通过自学习功能,慢慢学会识别类似的图像。自学习功能对于预测有特别重要的意义。预期未来的人工神经网络计算机将为人类提供经济预测、市场预测、效益预测,其应用前途是很远大的。
第二,具有联想存储功能。用人工神经网络的反馈网络就可以实现这种联想。
第三,具有高速寻找优化解的能力。寻找一个复杂问题的优化解,往往需要很大的计算量,利用一个针对某问题而设计的反馈型人工神经网络,发挥计算机的高速运算能力,可能很快找到优化解。