(讲课稿)BP神经网络详解与实例
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.BP神经网络实例第一章BP神经网络基本原理一、BP神经网络基本概念1、人工神经网络人工神经网络ANN(Artificial Neural Network),是对人类大脑系统的一阶特性的一种描述。
简单地讲,它是一个数学模型,可以用电子线路来实现,也可以用计算机程序来模拟,是人工智能研究地一种方法。
近年来发展迅速并逐渐成熟的一种人工智能技术,其来源于对神经元细胞的模拟。
人工神经网络具有以下三个特点:信息分布表示,运算全局并行与局部操作,信息非线性处理。
由于这三个特点,使得由人工神经网络构成的分类器具有强大的数据拟和与泛化能力,因而广泛运用于模式识别与机器学习领域。
神经网络模式识别的过程分为两步:首先是学习过程,通过大量的训练样本,对网络进行训练,根据某种学习规则不断对连接权值进行调节,然后使网络具有某种期望的输出,这种输出就可以将训练样本正确分类到其所属类别中去,此时可以认为网络是学习到了输入数据或样本间的内在规律。
接下来是分类过程,应用前面学习过程所训练好的权值,对任意送入网络的样本进行分类。
人工神经网络模型各种各样,目前已有数十种。
他们从各个角度对生物神经系统的不同层次进行了描述和模拟。
代表模型有感知机、多层映射BP网、RBF 网络、HoPfiled模型、Boit~机等等。
虽然人工神经网络有很多模型,但按神经元的连接方式只有两种型态:没有反馈的前向网络和相互结合型网络。
前向网络是多层映射网络,每一层中的神经元只接受来自前一层神经元的信号,因此信号的传播是单方向的。
BP网络是这类网络中最典型的例子。
在相互结合型网络中,任意两个神经元都可能有连接,因此输入信号要在网络中往返传递,从某一初态开始,经过若干变化,渐渐趋于某一稳定状态或进入周期震荡等其它状态,这方面典型的网络有Hopfiled模型等。
2、BP 神经网络BP 算法是利用输出层的误差来估计输出层的直接前导层的误差,再用这个误差 估计更前一层的误差。
BP神经网络的简要介绍及应用BP神经网络(Backpropagation Neural Network,简称BP网络)是一种基于误差反向传播算法进行训练的多层前馈神经网络模型。
它由输入层、隐藏层和输出层组成,每层都由多个神经元(节点)组成,并且每个神经元都与下一层的神经元相连。
BP网络的训练过程可以分为两个阶段:前向传播和反向传播。
前向传播时,输入数据从输入层向隐藏层和输出层依次传递,每个神经元计算其输入信号的加权和,再通过一个激活函数得到输出值。
反向传播时,根据输出结果与期望结果的误差,通过链式法则将误差逐层反向传播至隐藏层和输入层,并通过调整权值和偏置来减小误差,以提高网络的性能。
BP网络的应用非常广泛,以下是一些典型的应用领域:1.模式识别:BP网络可以用于手写字符识别、人脸识别、语音识别等模式识别任务。
通过训练网络,将输入样本与正确的输出进行匹配,从而实现对未知样本的识别。
2.数据挖掘:BP网络可以用于分类、聚类和回归分析等数据挖掘任务。
例如,可以用于对大量的文本数据进行情感分类、对客户数据进行聚类分析等。
3.金融领域:BP网络可以用于预测股票价格、外汇汇率等金融市场的变动趋势。
通过训练网络,提取出对市场变动有影响的因素,从而预测未来的市场走势。
4.医学诊断:BP网络可以用于医学图像分析、疾病预测和诊断等医学领域的任务。
例如,可以通过训练网络,从医学图像中提取特征,帮助医生进行疾病的诊断。
5.机器人控制:BP网络可以用于机器人的自主导航、路径规划等控制任务。
通过训练网络,机器人可以通过感知环境的数据,进行决策和规划,从而实现特定任务的执行。
总之,BP神经网络是一种强大的人工神经网络模型,具有较强的非线性建模能力和适应能力。
它在模式识别、数据挖掘、金融预测、医学诊断和机器人控制等领域有广泛的应用,为解决复杂问题提供了一种有效的方法。
然而,BP网络也存在一些问题,如容易陷入局部最优解、训练时间较长等,因此在实际应用中需要结合具体问题选择适当的神经网络模型和训练算法。