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RBF神经网络的优缺点

RBF神经网络的优缺点
RBF神经网络的优缺点

优点——

神经网络有很强的非线性拟合能力,可映射任意复杂的非线性关系,而且学习规则简单,便于计算机实现。具有很强的鲁棒性、记忆能力、非线性映射能力以及强大的自学习能力,因此有很大的应用市场。

具有局部逼近的优点

RBF神经网络是一种性能优良的前馈型神经网络,RBF网络可以任意精度逼近任意的非线性函数,且具有全局逼近能力,从根

本上解决了BP网络的局部最优问题,而且拓扑结构紧凑,结构参数可实现分离学习,收敛速度快。RBF网络和模糊逻辑能够实现很

好的互补,提高神经网络的学习泛化能力。

RBF网络的特点

1.前向网络

2.隐单元的激活函数通常为具有局部接受域的函数,即仅当输入落在输入空间中一个很小的指定区域中时,隐单元才作出有意义的非零响应。因此,RBF网络有时也称为局部接受域网络(Localized Receptive Field Network)。

3.RBF网络的局部接受特性使得其决策时隐含了距离的概念,即只有当输入接近RBF网络的接受域时,网络才会对之作出响应。这就避免了BP网络超平面分割所带来的任意划分特性。在RBF 网络中,输入层至输出层之间的所有权重固定为1,隐层RBF单元的中心及半径通常也预先确定,仅隐层至输出层之间的权重可调。RBF网络的隐层执行一种固定不变的非线性变换,将输入空间Rn映射到一个新的隐层空间Rh,输出层在该新的空间中实现线性组合。显然由于输出单元的线性特性,其参数调节极为简单,且不存在局部极小问题。

4.另外,研究还表明,一般RBF网络所利用的非线性激活函数形式对网络性能的影响并非至关重要,关键因素是基函数中心的选取。

RBF网络的优点:

①它具有唯一最佳逼近的特性,且无局部极小问题存在。

②RBF神经网络具有较强的输入和输出映射功能,并且理论证明在前向网络中RBF网络是完成映射功能的最优网络。

③网络连接权值与输出呈线性关系。

④分类能力好。

⑤学习过程收敛速度快。

RBF神经网络除了具有一般神经网络的优点,如多维非线性映射能力,泛化能力,并行信息处理能力等,还具有很强的聚类分析能力,学习算法简单方便等优点;

径向基函数(RBF) 神经网络是一种性能良好的前向网络L利用在多维空间中插值的传统技术, 可以对几

乎所有的系统进行辩识和建模L它不仅在理论上有着任意逼近性能和最佳逼近性能, 而且在应用中具有很多

优势[1 ]L 如和Sigmo id 函数作为激活函数的神经网络相比, 算法速度大大高于一般的BP 算法。

]LRBF 神经网络同BP 网络相比, 不但在理论上它是前向网络中最优的网络, 而且学习方法也避免了局部最优的问题[3 ]L

已经证明:一个RBF网络,在隐层节点足够多的情况下,经过充分学习,可以用任意精度逼近任意非线性函数,而且具有最优泛函数逼近能力,另外,它具有较快的收敛速度和强大的抗噪和修复能力。

在理论上,RBF网络和BP网络一样能以任意精度逼近任何非线性函数。但由于它们使用的

激励函数不同,其逼近性能也不相同。Poggio和Girosi已经证明,RBF网络是连续函数的最佳逼近,而BP网络不是。BP网络使用的Sigmoid函数具有全局特性,它在输入值的很大范围内每个节点都对输出值产生影响,并且激励函数在输入值的很大范围内相互重叠,因而相互影响,因此BP网络训练过程很长。此外,由于BP算法的固有特性,BP网络容易陷入局部极小的问题不可能从根本上避免,并且BP网络隐层节点数目的确定依赖于经验和试凑,很难得到最优网络。采用局部激励函数的RBF网络在很大程度上克服了上述缺点,RBF不仅有良好的泛化能力,而且对于每个输入值,只有很少几个节点具有非零激励值,因此只需很少部分节点及权值改变。学习速度可以比通常的BP算法提高上千倍,容易适应新数据,其隐层节点的数目也在训练过程中确定,并且其收敛性也较BP网络易于保证,因此可以得到最优解。

缺点——

(1)最严重的问题是没能力来解释自己的推理过程和推理依据。

(2)不能向用户提出必要的询问,而且当数据不充分的时候,神经网络就无法进行工作。

(3)把一切问题的特征都变为数字,把一切推理都变为数值计算,其结果势必是丢失信息。

(4)理论和学习算法还有待于进一步完善和提高。

LRBF 神经网络的非线性映射能力体现在隐层基函数上, 而基函数的特性主要由基函数的中心确定,从数据点中任意选取中心构造出来的RBF 神经网络的性能显然是不能令人满意的目的

(5)RBF 神经网络用于非线性系统建模需要解决的关键问题是样本数据的选

择L 在实际工业过程中, 系统的信息往往只能从系统运行的操作数据中分析得到, 因此如何从系统运行的操作数据中提取系统运行状况信息, 以降低网络对训练样本的依赖, 在实际应用中具有重要的价值。

隐层基函数的中心是在输入样本集中选取的, 这在许多情况下难以反

映出系统真正的输入输出关系, 并且初始中心点数太多; 另外优选过程会出现数据病态现象

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