人工神经元网络介绍.ppt

* * * * * * * 神经网络的学习方式是决定神经网络信息处理性能的第三大要素，因此有关学习的研究在神经网络研究中具有重要地位。改变权值的规则称为学习规则或学习算法（亦称训练规则或训练算法）。在单个处理单元层次，无论采用哪种学习规则进行调整，其算法都十分简单。但当大量处理单元集体进行权值调整时，网络就呈现出“智能”特性，其中有意义的信息就分布地存储在调节后的权值矩阵中。 神经网络的学习算法很多，一种广泛采用的分类方法是将神经网络的学习算法归纳为3类。 有导师学习也称为有监督学习，这种学习模式采用的是纠错规则。在学习训练过程中需要不断给网络成对提供一个输入模式和一个期望网络正确输出的模式，称为“教师信号”。将神经网络的实际输出同期望输出进行比较，当网络的输出与期望的教师信号不符时，根据差错的方向和大小按一定的规则调整权值。当网络对于各种给定的输入均能产生所期望的输出时，即认为网络已经在导师的训练下“学会”了训练数据集中包含的知识和规则，可以用来进行工作了。 无导师学习也称为无监督学习，学习过程中，需要不断给网络提供动态输入信息，网络能根据特有的内部结构和学习规则，在输入信息流中发现任何可能存在的模式和规律，同时能根据网络的功能和输入信息调整权值，这个过程称为网络的自组织，其结果是使网络能对属于同一类的模式进行自动分类。在这种学习模式中，网络的权值调整不取决于外来教师信号的影响，可以认为网络的学习评价标准隐含于网络的内部。 死记式学习是指网络事先设计成能记忆特别的例子，以后当给定有关该例子的输入信息时，例子便被回忆起来。死记式学习中网络的权值一旦设计好了就不再变动，因此其学习是一次性的，而不是一个训练过程。 神经元节点分为两类，即输入节点和计算节点，每一个计算节点可有多个输入，但只有一个输出。 12 单层神经网络结构 单层神经网络结构是由 个输入单元和 个输出单元组成 输入层神经元 输出层神经元 13 如何利用硬件实现神经网络？ 1) 神经网络的软件模拟和硬件实现。 在通用计算机、专用计算机或者并行计算机上进行软件模拟，或由专用数字信号处理芯片构成神经网络仿真器。 由模拟集成电路、数字集成电路或者光器件在硬件上实现神经芯片。软件模拟的优点是网络的规模可以较大，适合于用来验证新的模型和复杂的网络特性。硬件实现的优点是处理速度快，但由于受器件物理因素的限制，根据目前的工艺条件，网络规模不可能做得太大。仅几千个神经元。但代表了未来的发展方向，因此特别受到人们的重视。 2) 神经网络计算机的实现。 计算机仿真系统。 专用神经网络并行计算机系统。 数字、模拟、数—模混合、光电互连等。 光学实现。 生物实现。 关于智能本质的研究是自然科学和哲学的重大课题之一，对于智能的模拟和机器再现肯定可以开发拓展出一代新兴产业。由于智能本质的复杂性，现代智能研究已超越传统的学科界限，成为脑生理学、神经科学、心理学、认知科学、信息科学、计算机科学、微电子学，乃至数理科学共同关心的“焦点”学科。人工神经网络的重大研究进展有可能使包括信息科学在内的其他学科产生重大突破和变革。展望人工神经网络的成功应用，人类智能有可能产生一次新的飞跃。 相互结合型网络（前馈内层互联网络）。 外部看还是一个前向网络，内部有很多自组织网络在层内互联着。这种神经网络模型隐层任意两个神经元之间都可能存在连接。 14 相互结合性网络同层之间是否存在反馈？ 15 人脑信息处理机制 生物神经系统是一个有高度组织和相互作用的数量巨大的细胞组织群体。人类大脑的神经细胞大约在 个左右。神经细胞也称神经元，是神经系统的基本单元，它们按不同的结合方式构成了复杂的神经网络。通过神经元及其联接的可塑性，使得大脑具有学习、记忆和认知等各种智能。 人工神经网络的研究出发点是以生物神经元学说为基础的。生物神经元学说认为，神经细胞即神经元是神经系统中独立的营养和功能单元。生物神经系统．包括中枢神经系统和大脑，均是由各类神经元组成。其独立性是指每一个神经元均有自己的核和自己的分界线或原生质膜。 生物神经元之间的相互连接从而让信息传递的部位披称为突触(Synapse)。突触按其传递信息的不同机制，可分为化学突触和电突触、其中化学突触占大多数，其神经冲动传递借助于化学递质的作用。生物神经元的结构大致描述如下图所示。 神经元由细胞体和延伸部分组成。延伸部分按功能分有两类，一种称为树突，占延伸部分的大多数，用来接受来自其他神经元的信息；另一种用来传递和输出信息，称为轴突。神经元对信息的接受和传递都