❶ Hopfield 神經網路有哪幾種訓練方法
人工神經網路模型主要考慮網路連接的拓撲結構、神經元的特徵、學習規則等。目前,已有近40種神經網路模型,其中有反傳網路、感知器、自組織映射、Hopfield網路、波耳茲曼機、適應諧振理論等。根據連接的拓撲結構,神經網路模型可以分為:
(1)前向網路 網路中各個神經元接受前一級的輸入,並輸出到下一級,網路中沒有反饋,可以用一個有向無環路圖表示。這種網路實現信號從輸入空間到輸出空間的變換,它的信息處理能力來自於簡單非線性函數的多次復合。網路結構簡單,易於實現。反傳網路是一種典型的前向網路。
(2)反饋網路 網路內神經元間有反饋,可以用一個無向的完備圖表示。這種神經網路的信息處理是狀態的變換,可以用動力學系統理論處理。系統的穩定性與聯想記憶功能有密切關系。Hopfield網路、波耳茲曼機均屬於這種類型。
學習是神經網路研究的一個重要內容,它的適應性是通過學習實現的。根據環境的變化,對權值進行調整,改善系統的行為。由Hebb提出的Hebb學習規則為神經網路的學習演算法奠定了基礎。Hebb規則認為學習過程最終發生在神經元之間的突觸部位,突觸的聯系強度隨著突觸前後神經元的活動而變化。在此基礎上,人們提出了各種學習規則和演算法,以適應不同網路模型的需要。有效的學習演算法,使得神經網路能夠通過連接權值的調整,構造客觀世界的內在表示,形成具有特色的信息處理方法,信息存儲和處理體現在網路的連接中。
根據學習環境不同,神經網路的學習方式可分為監督學習和非監督學習。在監督學習中,將訓練樣本的數據加到網路輸入端,同時將相應的期望輸出與網路輸出相比較,得到誤差信號,以此控制權值連接強度的調整,經多次訓練後收斂到一個確定的權值。當樣本情況發生變化時,經學習可以修改權值以適應新的環境。使用監督學習的神經網路模型有反傳網路、感知器等。非監督學習時,事先不給定標准樣本,直接將網路置於環境之中,學習階段與工作階段成為一體。此時,學習規律的變化服從連接權值的演變方程。非監督學習最簡單的例子是Hebb學習規則。競爭學習規則是一個更復雜的非監督學習的例子,它是根據已建立的聚類進行權值調整。自組織映射、適應諧振理論網路等都是與競爭學習有關的典型模型。
研究神經網路的非線性動力學性質,主要採用動力學系統理論、非線性規劃理論和統計理論,來分析神經網路的演化過程和吸引子的性質,探索神經網路的協同行為和集體計算功能,了解神經信息處理機制。為了探討神經網路在整體性和模糊性方面處理信息的可能,混沌理論的概念和方法將會發揮作用。混沌是一個相當難以精確定義的數學概念。一般而言,「混沌」是指由確定性方程描述的動力學系統中表現出的非確定性行為,或稱之為確定的隨機性。「確定性」是因為它由內在的原因而不是外來的雜訊或干擾所產生,而「隨機性」是指其不規則的、不能預測的行為,只可能用統計的方法描述。混沌動力學系統的主要特徵是其狀態對初始條件的靈敏依賴性,混沌反映其內在的隨機性。混沌理論是指描述具有混沌行為的非線性動力學系統的基本理論、概念、方法,它把動力學系統的復雜行為理解為其自身與其在同外界進行物質、能量和信息交換過程中內在的有結構的行為,而不是外來的和偶然的行為,混沌狀態是一種定態。混沌動力學系統的定態包括:靜止、平穩量、周期性、准同期性和混沌解。混沌軌線是整體上穩定與局部不穩定相結合的結果,稱之為奇異吸引子。
❷ 請問如何實現不同神經網路層之間的連接
輸出的數量取決於你的target怎麼設置,比如你的輸入是一個5行n列的數據,輸出是一個4行n列的數據,你用這個數據初始化並且訓練神經網路,得到的當然是5個輸入值4個輸出值的神經網路。
函數怎麼寫的話,去看matlab 幫助,搜索newff,你就能看到用法了。
❸ 神經網路演算法原理
一共有四種演算法及原理,如下所示:
1、自適應諧振理論(ART)網路
自適應諧振理論(ART)網路具有不同的方案。一個ART-1網路含有兩層一個輸入層和一個輸出層。這兩層完全互連,該連接沿著正向(自底向上)和反饋(自頂向下)兩個方向進行。
2、學習矢量量化(LVQ)網路
學習矢量量化(LVQ)網路,它由三層神經元組成,即輸入轉換層、隱含層和輸出層。該網路在輸入層與隱含層之間為完全連接,而在隱含層與輸出層之間為部分連接,每個輸出神經元與隱含神經元的不同組相連接。
3、Kohonen網路
Kohonen網路或自組織特徵映射網路含有兩層,一個輸入緩沖層用於接收輸入模式,另一個為輸出層,輸出層的神經元一般按正則二維陣列排列,每個輸出神經元連接至所有輸入神經元。連接權值形成與已知輸出神經元相連的參考矢量的分量。
4、Hopfield網路
Hopfield網路是一種典型的遞歸網路,這種網路通常只接受二進制輸入(0或1)以及雙極輸入(+1或-1)。它含有一個單層神經元,每個神經元與所有其他神經元連接,形成遞歸結構。
(3)有效連接神經網路擴展閱讀:
人工神經網路演算法的歷史背景:
該演算法系統是 20 世紀 40 年代後出現的。它是由眾多的神經元可調的連接權值連接而成,具有大規模並行處理、分布式信息存儲、良好的自組織自學習能力等特點。
BP演算法又稱為誤差反向傳播演算法,是人工神經網路中的一種監督式的學習演算法。BP 神經網路演算法在理論上可以逼近任意函數,基本的結構由非線性變化單元組成,具有很強的非線性映射能力。
而且網路的中間層數、各層的處理單元數及網路的學習系數等參數可根據具體情況設定,靈活性很大,在優化、信號處理與模式識別、智能控制、故障診斷等許 多領域都有著廣泛的應用前景。
❹ 神經網路Hopfield模型
一、Hopfield模型概述
1982年,美國加州工學院J.Hopfield發表一篇對人工神經網路研究頗有影響的論文。他提出了一種具有相互連接的反饋型人工神經網路模型——Hopfield人工神經網路。
Hopfield人工神經網路是一種反饋網路(Recurrent Network),又稱自聯想記憶網路。其目的是為了設計一個網路,存儲一組平衡點,使得當給網路一組初始值時,網路通過自行運行而最終收斂到所存儲的某個平衡點上。
Hopfield網路是單層對稱全反饋網路,根據其激活函數的選取不同,可分為離散型Hopfield網路(Discrete Hopfield Neural Network,簡稱 DHNN)和連續型 Hopfield 網路(Continue Hopfield Neural Network,簡稱CHNN)。離散型Hopfield網路的激活函數為二值型階躍函數,主要用於聯想記憶、模式分類、模式識別。這個軟體為離散型Hopfield網路的設計、應用。
二、Hopfield模型原理
離散型Hopfield網路的設計目的是使任意輸入矢量經過網路循環最終收斂到網路所記憶的某個樣本上。
正交化的權值設計
這一方法的基本思想和出發點是為了滿足下面4個要求:
1)保證系統在非同步工作時的穩定性,即它的權值是對稱的,滿足
wij=wji,i,j=1,2…,N;
2)保證所有要求記憶的穩定平衡點都能收斂到自己;
3)使偽穩定點的數目盡可能地少;
4)使穩定點的吸引力盡可能地大。
正交化權值的計算公式推導如下:
1)已知有P個需要存儲的穩定平衡點x1,x2…,xP-1,xP,xp∈RN,計算N×(P-1)階矩陣A∈RN×(P-1):
A=(x1-xPx2-xP…xP-1-xP)T。
2)對A做奇異值分解
A=USVT,
U=(u1u2…uN),
V=(υ1υ2…υP-1),
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Σ=diαg(λ1,λ2,…,λK),O為零矩陣。
K維空間為N維空間的子空間,它由K個獨立的基組成:
K=rαnk(A),
設{u1u2…uK}為A的正交基,而{uK+1uK+2…uN}為N維空間的補充正交基。下面利用U矩陣來設計權值。
3)構造
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總的連接權矩陣為:
Wt=Wp-T·Wm,
其中,T為大於-1的參數,預設值為10。
Wp和Wm均滿足對稱條件,即
(wp)ij=(wp)ji,
(wm)ij=(wm)ji,
因而Wt中分量也滿足對稱條件。這就保證了系統在非同步時能夠收斂並且不會出現極限環。
4)網路的偏差構造為
bt=xP-Wt·xP。
下面推導記憶樣本能夠收斂到自己的有效性。
(1)對於輸入樣本中的任意目標矢量xp,p=1,2,…,P,因為(xp-xP)是A中的一個矢量,它屬於A的秩所定義的K個基空間的矢量,所以必存在系數α1,α2,…,αK,使
xp-xP=α1u1+α2u2+…+αKuK,
即
xp=α1u1+α2u2+…+αKuK+xP,
對於U中任意一個ui,有
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由正交性質可知,上式中
當i=j,
當i≠j,
對於輸入模式xi,其網路輸出為
yi=sgn(Wtxi+bt)
=sgn(Wpxi-T·Wmxi+xP-WpxP+T·WmxP)
=sgn[Wp(xi-xP)-T·Wm(xi-xP)+xP]
=sgn[(Wp-T·Wm)(xi-xP)+xP]
=sgn[Wt(xi-xP)+xP]
=sgn[(xi-xP)+xP]
=xi。
(2)對於輸入模式xP,其網路輸出為
yP=sgn(WtxP+bt)
=sgn(WtxP+xP-WtxP)
=sgn(xP)
=xP。
(3)如果輸入一個不是記憶樣本的x,網路輸出為
y=sgn(Wtx+bt)
=sgn[(Wp-T·Wm)(x-xP)+xP]
=sgn[Wt(x-xP)+xP]。
因為x不是已學習過的記憶樣本,x-xP不是A中的矢量,則必然有
Wt(x-xP)≠x-xP,
並且再設計過程中可以通過調節Wt=Wp-T·Wm中的參數T的大小來控制(x-xP)與xP的符號,以保證輸入矢量x與記憶樣本之間存在足夠的大小余額,從而使sgn(Wtx+bt)≠x,使x不能收斂到自身。
用輸入模式給出一組目標平衡點,函數HopfieldDesign( )可以設計出 Hopfield 網路的權值和偏差,保證網路對給定的目標矢量能收斂到穩定的平衡點。
設計好網路後,可以應用函數HopfieldSimu( ),對輸入矢量進行分類,這些輸入矢量將趨近目標平衡點,最終找到他們的目標矢量,作為對輸入矢量進行分類。
三、總體演算法
1.Hopfield網路權值W[N][N]、偏差b[N]設計總體演算法
應用正交化權值設計方法,設計Hopfield網路;
根據給定的目標矢量設計產生權值W[N][N],偏差b[N];
使Hopfield網路的穩定輸出矢量與給定的目標矢量一致。
1)輸入P個輸入模式X=(x[1],x[2],…,x[P-1],x[P])
輸入參數,包括T、h;
2)由X[N][P]構造A[N][P-1]=(x[1]-x[P],x[2]-x[P],…,x[P-1]-x[P]);
3)對A[N][P-1]作奇異值分解A=USVT;
4)求A[N][P-1]的秩rank;
5)由U=(u[1],u[2],…,u[K])構造Wp[N][N];
6)由U=(u[K+1],…,u[N])構造Wm[N][N];
7)構造Wt[N][N]=Wp[N][N]-T*Wm[N][N];
8)構造bt[N]=X[N][P]-Wt[N][N]*X[N][P];
9)構造W[N][N](9~13),
構造W1[N][N]=h*Wt[N][N];
10)求W1[N][N]的特徵值矩陣Val[N][N](對角線元素為特徵值,其餘為0),特徵向量矩陣Vec[N][N];
11)求Eval[N][N]=diag{exp[diag(Val)]}[N][N];
12)求Vec[N][N]的逆Invec[N][N];
13)構造W[N][N]=Vec[N][N]*Eval[N][N]*Invec[N][N];
14)構造b[N],(14~15),
C1=exp(h)-1,
C2=-(exp(-T*h)-1)/T;
15)構造
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Uˊ——U的轉置;
16)輸出W[N][N],b[N];
17)結束。
2.Hopfield網路預測應用總體演算法
Hopfield網路由一層N個斜坡函數神經元組成。
應用正交化權值設計方法,設計Hopfield網路。
根據給定的目標矢量設計產生權值W[N][N],偏差b[N]。
初始輸出為X[N][P],
計算X[N][P]=f(W[N][N]*X[N][P]+b[N]),
進行T次迭代,
返回最終輸出X[N][P],可以看作初始輸出的分類。
3.斜坡函數
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輸出范圍[-1,1]。
四、數據流圖
Hopfield網數據流圖見附圖3。
五、調用函數說明
1.一般實矩陣奇異值分解
(1)功能
用豪斯荷爾德(Householder)變換及變形QR演算法對一般實矩陣進行奇異值分解。
(2)方法說明
設A為m×n的實矩陣,則存在一個m×m的列正交矩陣U和n×n的列正交矩陣V,使
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成立。其中
Σ=diag(σ0,σ1,…σp)p⩽min(m,n)-1,
且σ0≥σ1≥…≥σp>0,
上式稱為實矩陣A的奇異值分解式,σi(i=0,1,…,p)稱為A的奇異值。
奇異值分解分兩大步:
第一步:用豪斯荷爾德變換將A約化為雙對角線矩陣。即
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其中
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j具有如下形式:
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其中ρ為一個比例因子,以避免計算過程中的溢出現象與誤差的累積,Vj是一個列向量。即
Vj=(υ0,υ1,…,υn-1),
則
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其中
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第二步:用變形的QR演算法進行迭代,計算所有的奇異值。即:用一系列的平面旋轉變換對雙對角線矩陣B逐步變換成對角矩陣。
在每一次的迭代中,用變換
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其中變換
在每次迭代時,經過初始化變換V01後,將在第0列的主對角線下方出現一個非0元素。在變換V01中,選擇位移植u的計算公式如下:
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最後還需要對奇異值按非遞增次序進行排列。
在上述變換過程中,若對於某個次對角線元素ej滿足
|ej|⩽ε(|sj+1|+|sj|)
則可以認為ej為0。
若對角線元素sj滿足
|sj|⩽ε(|ej-1|+|ej|)
則可以認為sj為0(即為0奇異值)。其中ε為給定的精度要求。
(3)調用說明
int bmuav(double*a,int m,int n,double*u,double*v,double eps,int ka),
本函數返回一個整型標志值,若返回的標志值小於0,則表示出現了迭代60次還未求得某個奇異值的情況。此時,矩陣的分解式為UAVT;若返回的標志值大於0,則表示正常返回。
形參說明:
a——指向雙精度實型數組的指針,體積為m×n。存放m×n的實矩陣A;返回時,其對角線給出奇異值(以非遞增次序排列),其餘元素為0;
m——整型變數,實矩陣A的行數;
n——整型變數,實矩陣A的列數;
u——指向雙精度實型數組的指針,體積為m×m。返回時存放左奇異向量U;
υ——指向雙精度實型數組的指針,體積為n×n。返回時存放右奇異向量VT;
esp——雙精度實型變數,給定的精度要求;
ka——整型變數,其值為max(m,n)+1。
2.求實對稱矩陣特徵值和特徵向量的雅可比過關法
(1)功能
用雅可比(Jacobi)方法求實對稱矩陣的全部特徵值與相應的特徵向量。
(2)方法說明
雅可比方法的基本思想如下。
設n階矩陣A為對稱矩陣。在n階對稱矩陣A的非對角線元素中選取一個絕對值最大的元素,設為apq。利用平面旋轉變換矩陣R0(p,q,θ)對A進行正交相似變換:
A1=R0(p,q,θ)TA,
其中R0(p,q,θ)的元素為
rpp=cosθ,rqq=cosθ,rpq=sinθ,
rqp=sinθ,rij=0,i,j≠p,q。
如果按下式確定角度θ,
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則對稱矩陣A經上述變換後,其非對角線元素的平方和將減少
綜上所述,用雅可比方法求n階對稱矩陣A的特徵值及相應特徵向量的步驟如下:
1)令S=In(In為單位矩陣);
2)在A中選取非對角線元素中絕對值最大者,設為apq;
3)若|apq|<ε,則迭代過程結束。此時對角線元素aii(i=0,1,…,n-1)即為特徵值λi,矩陣S的第i列為與λi相應的特徵向量。否則,繼續下一步;
4)計算平面旋轉矩陣的元素及其變換後的矩陣A1的元素。其計算公式如下
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5)S=S·R(p,q,θ),轉(2)。
在選取非對角線上的絕對值最大的元素時用如下方法:
首先計算實對稱矩陣A的非對角線元素的平方和的平方根
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然後設置關口υ1=υ0/n,在非對角線元素中按行掃描選取第一個絕對值大於或等於υ1的元素αpq進行平面旋轉變換,直到所有非對角線元素的絕對值均小於υ1為止。再設關口υ2=υ1/n,重復這個過程。以此類推,這個過程一直作用到對於某個υk<ε為止。
(3)調用說明
void cjcbj(double*a,int n,double*v,double eps)。
形參說明:
a——指向雙精度實型數組的指針,體積為n×n,存放n階實對稱矩陣A;返回時,其對角線存放n個特徵值;
n——整型變數,實矩陣A的階數;
υ——指向雙精度實型數組的指針,體積為n×n,返回特徵向量,其中第i列為與λi(即返回的αii,i=0,1,……,n-1)對應的特徵向量;
esp——雙精度實型變數。給定的精度要求。
3.矩陣求逆
(1)功能
用全選主元高斯-約當(Gauss-Jordan)消去法求n階實矩陣A的逆矩陣。
(2)方法說明
高斯-約當法(全選主元)求逆的步驟如下:
首先,對於k從0到n-1做如下幾步:
1)從第k行、第k列開始的右下角子陣中選取絕對值最大的元素,並記住此元素所在的行號和列號,再通過行交換和列交換將它交換到主元素位置上,這一步稱為全選主元;
2)
3)
4)αij-
5)-
最後,根據在全選主元過程中所記錄的行、列交換的信息進行恢復,恢復原則如下:在全選主元過程中,先交換的行、列後進行恢復;原來的行(列)交換用列(行)交換來恢復。
圖8-4 東昆侖—柴北緣地區基於HOPFIELD模型的銅礦分類結果圖
(3)調用說明
int brinv(double*a,int n)。
本函數返回一個整型標志位。若返回的標志位為0,則表示矩陣A奇異,還輸出信息「err**not inv」;若返回的標志位不為0,則表示正常返回。
形參說明:
a——指向雙精度實型數組的指針,體積為n×n。存放原矩陣A;返回時,存放其逆矩陣A-1;
n——整型變數,矩陣的階數。
六、實例
實例:柴北緣—東昆侖地區銅礦分類預測。
選取8種因素,分別是重砂異常存在標志、水化異常存在標志、化探異常峰值、地質圖熵值、Ms存在標志、Gs存在標志、Shdadlie到區的距離、構造線線密度。
構置原始變數,並根據原始數據構造預測模型。
HOPFIELD模型參數設置:訓練模式維數8,預測樣本個數774,參數個數8,迭代次數330。
結果分44類(圖8-4,表8-5)。
表8-5 原始數據表及分類結果(部分)
續表
❺ 有人可以介紹一下什麼是"神經網路"嗎
由於神經網路是多學科交叉的產物,各個相關的學科領域對神經網路
都有各自的看法,因此,關於神經網路的定義,在科學界存在許多不同的
見解。目前使用得最廣泛的是T.Koholen的定義,即"神經網路是由具有適
應性的簡單單元組成的廣泛並行互連的網路,它的組織能夠模擬生物神經
系統對真實世界物體所作出的交互反應。"
如果我們將人腦神經信息活動的特點與現行馮·諾依曼計算機的工作方
式進行比較,就可以看出人腦具有以下鮮明特徵:
1. 巨量並行性。
在馮·諾依曼機中,信息處理的方式是集中、串列的,即所有的程序指
令都必須調到CPU中後再一條一條地執行。而人在識別一幅圖像或作出一項
決策時,存在於腦中的多方面的知識和經驗會同時並發作用以迅速作出解答。
據研究,人腦中約有多達10^(10)~10^(11)數量級的神經元,每一個神經元
具有103數量級的連接,這就提供了巨大的存儲容量,在需要時能以很高的
反應速度作出判斷。
2. 信息處理和存儲單元結合在一起。
在馮·諾依曼機中,存儲內容和存儲地址是分開的,必須先找出存儲器的
地址,然後才能查出所存儲的內容。一旦存儲器發生了硬體故障,存儲器中
存儲的所有信息就都將受到毀壞。而人腦神經元既有信息處理能力又有存儲
功能,所以它在進行回憶時不僅不用先找存儲地址再調出所存內容,而且可
以由一部分內容恢復全部內容。當發生"硬體"故障(例如頭部受傷)時,並
不是所有存儲的信息都失效,而是僅有被損壞得最嚴重的那部分信息丟失。
3. 自組織自學習功能。
馮·諾依曼機沒有主動學習能力和自適應能力,它只能不折不扣地按照
人們已經編制好的程序步驟來進行相應的數值計算或邏輯計算。而人腦能夠
通過內部自組織、自學習的能力,不斷地適應外界環境,從而可以有效地處
理各種模擬的、模糊的或隨機的問題。
神經網路研究的主要發展過程大致可分為四個階段:
1. 第一階段是在五十年代中期之前。
西班牙解剖學家Cajal於十九世紀末創立了神經元學說,該學說認為神經
元的形狀呈兩極,其細胞體和樹突從其他神經元接受沖動,而軸索則將信號
向遠離細胞體的方向傳遞。在他之後發明的各種染色技術和微電極技術不斷
提供了有關神經元的主要特徵及其電學性質。
1943年,美國的心理學家W.S.McCulloch和數學家W.A.Pitts在論文《神經
活動中所蘊含思想的邏輯活動》中,提出了一個非常簡單的神經元模型,即
M-P模型。該模型將神經元當作一個功能邏輯器件來對待,從而開創了神經
網路模型的理論研究。
1949年,心理學家D.O. Hebb寫了一本題為《行為的組織》的書,在這本
書中他提出了神經元之間連接強度變化的規則,即後來所謂的Hebb學習法則。
Hebb寫道:"當神經細胞A的軸突足夠靠近細胞B並能使之興奮時,如果A重
復或持續地激發B,那麼這兩個細胞或其中一個細胞上必然有某種生長或代
謝過程上的變化,這種變化使A激活B的效率有所增加。"簡單地說,就是
如果兩個神經元都處於興奮狀態,那麼它們之間的突觸連接強度將會得到增
強。
五十年代初,生理學家Hodykin和數學家Huxley在研究神經細胞膜等效電
路時,將膜上離子的遷移變化分別等效為可變的Na+電阻和K+電阻,從而建
立了著名的Hodykin-Huxley方程。
這些先驅者的工作激發了許多學者從事這一領域的研究,從而為神經計
算的出現打下了基礎。
2. 第二階段從五十年代中期到六十年代末。
1958年,F.Rosenblatt等人研製出了歷史上第一個具有學習型神經網路
特點的模式識別裝置,即代號為Mark I的感知機(Perceptron),這一重
大事件是神經網路研究進入第二階段的標志。對於最簡單的沒有中間層的
感知機,Rosenblatt證明了一種學習演算法的收斂性,這種學習演算法通過迭代
地改變連接權來使網路執行預期的計算。
稍後於Rosenblatt,B.Widrow等人創造出了一種不同類型的會學習的神經
網路處理單元,即自適應線性元件Adaline,並且還為Adaline找出了一種有
力的學習規則,這個規則至今仍被廣泛應用。Widrow還建立了第一家神經計
算機硬體公司,並在六十年代中期實際生產商用神經計算機和神經計算機軟
件。
除Rosenblatt和Widrow外,在這個階段還有許多人在神經計算的結構和
實現思想方面作出了很大的貢獻。例如,K.Steinbuch研究了稱為學習矩陣
的一種二進制聯想網路結構及其硬體實現。N.Nilsson於1965年出版的
《機器學習》一書對這一時期的活動作了總結。
3. 第三階段從六十年代末到八十年代初。
第三階段開始的標志是1969年M.Minsky和S.Papert所著的《感知機》一書
的出版。該書對單層神經網路進行了深入分析,並且從數學上證明了這種網
絡功能有限,甚至不能解決象"異或"這樣的簡單邏輯運算問題。同時,他們
還發現有許多模式是不能用單層網路訓練的,而多層網路是否可行還很值得
懷疑。
由於M.Minsky在人工智慧領域中的巨大威望,他在論著中作出的悲觀結論
給當時神經網路沿感知機方向的研究潑了一盆冷水。在《感知機》一書出版
後,美國聯邦基金有15年之久沒有資助神經網路方面的研究工作,前蘇聯也
取消了幾項有前途的研究計劃。
但是,即使在這個低潮期里,仍有一些研究者繼續從事神經網路的研究工
作,如美國波士頓大學的S.Grossberg、芬蘭赫爾辛基技術大學的T.Kohonen
以及日本東京大學的甘利俊一等人。他們堅持不懈的工作為神經網路研究的
復興開辟了道路。
4. 第四階段從八十年代初至今。
1982年,美國加州理工學院的生物物理學家J.J.Hopfield採用全互連型
神經網路模型,利用所定義的計算能量函數,成功地求解了計算復雜度為
NP完全型的旅行商問題(Travelling Salesman Problem,簡稱TSP)。這
項突破性進展標志著神經網路方面的研究進入了第四階段,也是蓬勃發展
的階段。
Hopfield模型提出後,許多研究者力圖擴展該模型,使之更接近人腦的
功能特性。1983年,T.Sejnowski和G.Hinton提出了"隱單元"的概念,並且
研製出了Boltzmann機。日本的福島邦房在Rosenblatt的感知機的基礎上,
增加隱層單元,構造出了可以實現聯想學習的"認知機"。Kohonen應用3000
個閾器件構造神經網路實現了二維網路的聯想式學習功能。1986年,
D.Rumelhart和J.McClelland出版了具有轟動性的著作《並行分布處理-認知
微結構的探索》,該書的問世宣告神經網路的研究進入了高潮。
1987年,首屆國際神經網路大會在聖地亞哥召開,國際神經網路聯合會
(INNS)成立。隨後INNS創辦了刊物《Journal Neural Networks》,其他
專業雜志如《Neural Computation》,《IEEE Transactions on Neural
Networks》,《International Journal of Neural Systems》等也紛紛
問世。世界上許多著名大學相繼宣布成立神經計算研究所並制訂有關教育
計劃,許多國家也陸續成立了神經網路學會,並召開了多種地區性、國際性
會議,優秀論著、重大成果不斷涌現。
今天,在經過多年的准備與探索之後,神經網路的研究工作已進入了決
定性的階段。日本、美國及西歐各國均制訂了有關的研究規劃。
日本制訂了一個"人類前沿科學計劃"。這項計劃為期15-20年,僅
初期投資就超過了1萬億日元。在該計劃中,神經網路和腦功能的研究佔有
重要地位,因為所謂"人類前沿科學"首先指的就是有關人類大腦以及通過
借鑒人腦而研製新一代計算機的科學領域。
在美國,神經網路的研究得到了軍方的強有力的支持。美國國防部投資
4億美元,由國防部高級研究計劃局(DAPRA)制訂了一個8年研究計劃,
並成立了相應的組織和指導委員會。同時,海軍研究辦公室(ONR)、空軍
科研辦公室(AFOSR)等也紛紛投入巨額資金進行神經網路的研究。DARPA認
為神經網路"看來是解決機器智能的唯一希望",並認為"這是一項比原子彈
工程更重要的技術"。美國國家科學基金會(NSF)、國家航空航天局(NASA)
等政府機構對神經網路的發展也都非常重視,它們以不同的形式支持了眾多
的研究課題。
歐共體也制訂了相應的研究計劃。在其ESPRIT計劃中,就有一個項目是
"神經網路在歐洲工業中的應用",除了英、德兩國的原子能機構外,還有多
個歐洲大公司卷進這個研究項目,如英國航天航空公司、德國西門子公司等。
此外,西歐一些國家還有自己的研究計劃,如德國從1988年就開始進行一個
叫作"神經資訊理論"的研究計劃。
我國從1986年開始,先後召開了多次非正式的神經網路研討會。1990年
12月,由中國計算機學會、電子學會、人工智慧學會、自動化學會、通信學
會、物理學會、生物物理學會和心理學會等八個學會聯合在北京召開了"中
國神經網路首屆學術會議",從而開創了我國神經網路研究的新紀元。
❻ 神經網路連接方式分為哪幾類每一類有哪些特點
神經網路模型的分類
人工神經網路的模型很多,可以按照不同的方法進行分類。其中,常見的兩種分類方法是,按照網路連接的拓樸結構分類和按照網路內部的信息流向分類。
1 按照網路拓樸結構分類
網路的拓樸結構,即神經元之間的連接方式。按此劃分,可將神經網路結構分為兩大類:層次型結構和互聯型結構。
層次型結構的神經網路將神經元按功能和順序的不同分為輸出層、中間層(隱層)、輸出層。輸出層各神經元負責接收來自外界的輸入信息,並傳給中間各隱層神經元;隱層是神經網路的內部信息處理層,負責信息變換。根據需要可設計為一層或多層;最後一個隱層將信息傳遞給輸出層神經元經進一步處理後向外界輸出信息處理結果。
而互連型網路結構中,任意兩個節點之間都可能存在連接路徑,因此可以根據網路中節點的連接程度將互連型網路細分為三種情況:全互連型、局部互連型和稀疏連接型
2 按照網路信息流向分類
從神經網路內部信息傳遞方向來看,可以分為兩種類型:前饋型網路和反饋型網路。
單純前饋網路的結構與分層網路結構相同,前饋是因網路信息處理的方向是從輸入層到各隱層再到輸出層逐層進行而得名的。前饋型網路中前一層的輸出是下一層的輸入,信息的處理具有逐層傳遞進行的方向性,一般不存在反饋環路。因此這類網路很容易串聯起來建立多層前饋網路。
反饋型網路的結構與單層全互連結構網路相同。在反饋型網路中的所有節點都具有信息處理功能,而且每個節點既可以從外界接受輸入,同時又可以向外界輸出。
❼ 什麼是全連接神經網路,怎麼理解「全連接」
1、全連接神經網路解析:對n-1層和n層而言,n-1層的任意一個節點,都和第n層所有節點有連接。即第n層的每個節點在進行計算的時候,激活函數的輸入是n-1層所有節點的加權。
2、全連接的神經網路示意圖:
3、「全連接」是一種不錯的模式,但是網路很大的時候,訓練速度回很慢。部分連接就是認為的切斷某兩個節點直接的連接,這樣訓練時計算量大大減小。
❽ 怎麼去驗證神經網路的有效性
第一步:先看訓練數據的誤差,如果大,那肯定是不行。 若果你只有一個輸出,可以畫圖看一下預測的結果和輸出的結果相差多少。
第二步:在訓練前一般會留20%的數據出來作檢驗。 如果在第一步中檢驗了訓練數據的預測結果不錯。,那麼接下來檢驗檢驗數據的預測結果如何,用檢驗數據作為輸入 , 看下預測出來的結果和實際的相多少。 如果OK,那就OK了, 恭喜,投入使用!
《神經網路之家》