人工神经网络的发展及应用
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人工神经网络的研究进展与应用人工神经网络是一种基于神经元模型的计算机模型,它能够通过学习和适应提高自己的性能,从而解决各种复杂的问题。
近年来,随着科学技术的不断进步,人工神经网络的研究和应用也越来越广泛,本文将以此为主题,探讨其研究进展和应用。
一、人工神经网络的发展历程人工神经网络的概念最早可以追溯到1943年,当时生物学家麦卡洛克和数学家皮茨在研究海马的神经元模型时,提出了“神经元网络”的概念。
然而,由于当时计算机技术的不发达,研究进展缓慢,直到20世纪80年代,人工神经网络才开始进入蓬勃发展期。
在接下来的几十年里,人工神经网络不断得到完善和改进。
1986年,加利福尼亚大学教授里夫金首次提出了反向传播算法,从理论上提高了神经网络的学习能力;1998年,Yan LeCun等人在训练卷积神经网络上取得了突破性的进展,为语音识别、图像识别等领域的应用奠定了基础;2006年,西谷和众人提出了深层神经网络,在语音识别、自然语言处理、图像处理等领域取得了重大突破。
二、人工神经网络的应用领域1. 图像识别人工神经网络在图像识别领域的应用非常广泛。
以2012年ImageNet大规模视觉识别挑战赛为例,该比赛采用卷积神经网络进行图像识别,识别准确率达到了85.4%,远高于传统算法。
2. 语音识别人工神经网络在语音识别领域也有广泛的应用。
在过去的十年里,深度神经网络被广泛用于语音识别,取得了显著的进展。
例如,微软研究院的DeepSpeech就是一种深度神经网络模型,能够通过学习进行语音识别并生成相应的文本。
3. 金融分析人工神经网络在金融领域也有广泛的应用。
例如,在股票交易中,人工神经网络能够通过学习历史股价数据,预测未来的股票价格走势。
此外,人工神经网络还可以用于信用评估、风险管理等方面,为金融决策提供有力的辅助。
4. 医学诊断人工神经网络在医学诊断领域也有广泛的应用。
例如,在疾病诊断方面,人工神经网络能够通过学习医学数据,对病情进行准确的判断和诊断。
人工神经网络历史发展及应用综述1、引言人类为了生存在改造探索自然的过程中,学会利用机械拓展自身的体力,随着对自然认识的不断深入,创造语言,符号,算盘、计算工具等来强化自身脑力。
复杂的数字计算原本是靠人脑来完成的,为了摆脱这种脑力束缚发明了计算机。
其数字计算能力比人脑更强,更快、更准。
计算机的出现,人类开始真正有了一个可以模拟人类思维的工具,期盼可以实现人工智能,构造人脑替代人类完成相应工作。
要模拟人脑的活动,就要研究人脑是如何工作的,要怎样模拟人脑的神经元。
人脑的信息处理具有大规模并行处理、强容错性和自适应能力、善于联想、概括、类比和推广的特点,多少年以来,人们从生物学、医学、生理学、哲学、信息学、计算机科学、认知学、组织协同学等各个角度企图获悉人脑的工作奥秘,寻求神经元的模拟方法。
在寻找上述问题答案的研究过程中,从20世纪40年代开始逐渐形成了一个新兴的边缘性交叉学科,称之为“神经网络”,是人工智能、认知科学、神经生理学、非线性动力学、信息科学、和数理科学的“热点”。
关于神经网络的研究包含众多学科领域,涉及数学、计算机、人工智能、微电子学、自动化、生物学、生理学、解剖学、认知科学等学科,这些领域彼此结合、渗透,相互推动神经网络研究和应用的发展。
2、定义思维学普遍认为,人类大脑的思维有三种基本方式,分为抽象(逻辑)思维、形象(直观)思维和灵感(顿悟)思维。
逻辑性的思维是根据逻辑规则进行推理的过程,这一过程可以写成指令,让计算机执行,获得结果。
而直观性(形象)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。
这种思维方式的有以下两个特点:一是信息通过神经元上的兴奋模式分布储在网络上;二是信息处理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第二种人类思维方式。
人工神经网络是由大量具备简单功能的人工神经元相互联接而成的自适应非线性动态系统。
虽然单个神经元的结构和功能比较简单,但大量神经元连接构成的网络系统行为却异常复杂。
人工神经网络技术及其应用从识别文字、图像、语音到推荐系统,人工神经网络技术已经深刻影响我们的日常生活,未来更是会在人类的发展进程中扮演重要的角色。
在本文中,我们将解释人工神经网络技术的工作原理,并介绍它在各种领域的应用。
一、神经元的工作原理及网络架构人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)是一种模仿生物神经系统的计算模型。
不同于传统的计算模型在完成任务时需要事先编写代码,ANN可以通过学习数据中的模式和关系来自适应的调整,从而实现解决一些问题的目的。
ANN中的神经元是模拟人类神经元的基本工作单元——接受一系列输入信号,进行处理后产生输出信号。
在神经网络中,神经元通过层次结构进行组织,由输入层、隐藏层和输出层组成。
输入层接受来自外部的信号,隐藏层负责中间处理,输出层则输出最终结果。
每个神经元之间都有连接权重,代表着神经元之间的影响大小。
二、人工神经网络的应用2.1 文字识别通过深度学习算法,人工神经网络可以识别文字,从而为OCR 技术提供了相对稳定的理论支持,也应用于语音语义分析。
在图像双向编码(Bi-directional Encoding)和CNN的基础上,神经网络实现了将文字与其上下文联系起来的功能。
2.2 图像识别通过卷积神经网络(CNN),人工神经网络可以识别形状、轮廓和特定物体。
如人脸识别技术,通过抽取人面部的高维特征,可以简单而准确的识别人脸。
2.3 语音识别通过循环神经网络和CNN,人工神经网络可以实现语音信号的识别。
人工神经网络的语音识别应用最早出现在Apple的语音助理Siri,通过神经网络分析用户的语音并发布响应结果。
2.4 推荐系统通过人工神经网络学习推荐系统中的用户和产品之间的交互关系,可以预测给出的产品可能具有的习惯用户行为,进而为用户提供更加符合兴趣和需求的产品推荐结果。
三、未来展望未来,随着数据量的增加和计算能力的提高,人工神经网络技术在应用中的市场和科技应用广度都将得到进一步的扩展与发展。
神经网络的现状与发展趋势一、引言人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)是一种通过模拟人类神经系统实现信息处理、表达和识别的计算模型。
自 1943 年 McCulloch 和 Pitts 提出 ANNs 模型以来,神经网络成为了人工智能领域研究的热点之一,并在计算机视觉、语音识别、自然语言处理、数据挖掘、模式识别等方面取得了卓越成果。
随着技术和应用的不断深入,神经网络技术也在不断发展和成熟。
本文将阐述神经网络的现状与发展趋势。
二、神经网络的现状1.神经网络应用领域广泛神经网络现在应用在各个领域中,包括医疗、金融、保险、制造业、游戏等。
在医疗领域中,神经网络广泛应用于癌症筛查、药物研发、疾病预测等方面;在金融领域中,神经网络被用于股票价格预测、风险评估、欺诈检测等方面;在游戏领域中,神经网络被广泛用于图像处理、行为预测等方面。
神经网络在这些领域中具有较高的精度和灵活性,成为了人工智能技术中不可或缺的一部分。
2.深度学习技术的广泛应用深度学习作为神经网络技术的分支之一,逐渐成为了人工智能应用的主流。
深度学习通过多个隐层来逐步提取数据的高层次特征,大幅度提高了模型的准确性和鲁棒性。
目前,深度学习模型已经迅速应用于语音识别、机器翻译、自然语言处理、图像、视频等多个领域中。
深度学习的发展极大地促进了人工智能技术的研究和应用。
3.大数据技术的支持大数据技术是神经网络技术得以快速发展和应用的重要因素。
神经网络需要大量的数据进行训练和调整,而大数据时代的到来使得海量数据的存储和挖掘变得更加容易。
此外,人工智能应用也逐渐从精准分析转向预测和决策,并需要从大规模数据中发现规律和趋势。
大数据技术在神经网络技术的发展和应用中发挥了重要的作用。
三、神经网络的发展趋势1.自适应神经网络的发展传统的神经网络技术需要大量的人工调试和参数设置,而自适应神经网络技术可以根据自身的表现动态调整参数,自我进化。
人工神经网络模型及应用领域分析人工神经网络(Artificial Neural Network)是一种模拟生物神经网络的智能系统。
它由一系列处理单元,即神经元所组成,能够学习、适应和模拟复杂的非线性关系,具有很强的特征提取与分类能力。
其主要应用于机器学习、人工智能等领域,并在图像识别、预测控制、金融风险分析、医学诊断等方面得到广泛应用。
本文将从人工神经网络模型的原理、种类和应用领域三个方面进行探讨。
一、人工神经网络模型的原理人工神经网络模型由模拟人类神经元构成,其基本结构包括输入层、隐藏层和输出层。
其中输入层接受外部输入信息,隐层是神经网络的核心,通过将输入信息转换为内部状态进行处理,并将处理结果传递给输出层。
输出层将最终结果输出给用户。
举个例子,我们可以将输入层视为人类的五官,隐藏层类比于大脑,而输出层则类比人体的手脚。
人工神经网络各层间的信息传递包括两个过程,即正向传递和反向传递。
正向传递过程是指输入信息从输入层流向输出层的过程,即信息的传递方向是输入层-隐藏层-输出层。
反向传递过程是指通过反向误差传递算法计算并更新神经网络中每个权重的值,从而优化神经网络的过程。
二、人工神经网络的种类人工神经网络主要分为三类,分别是前馈神经网络、递归神经网络和自适应神经网络。
一、前馈神经网络(FNN)前馈神经网络是人工神经网络中最为常见的一类,也是最简单的神经网络类型之一。
其功能类似于单向传导信息的系统,例如生物的视网膜和传感器等。
前馈神经网络只有正向传递过程,而没有反向传递过程。
前馈神经网络常用于分类、识别和预测等领域。
二、递归神经网络(RNN)递归神经网络包括输入层、隐藏层和输出层,但隐藏层的神经元可以连接到之前的神经元,使信息得以传递。
与前馈神经网络不同,递归神经网络可以处理时序性数据、自然语言等。
递归神经网络的应用领域主要是非线性有限时序预测、文本分类、语音识别、图像处理、自然语言处理等。
三、自适应神经网络(ANN)自适应神经网络是一种可以自动调整结构和参数的神经网络,包括自组织神经网络和归纳神经网络。
人工神经网络的最新发展在目前的科技时代,人工智能是一个相对热门的话题,其中包含了许多不同的技术和算法。
而人工神经网络,作为其中的一个重要分支,近年来经过不断的发展和进步,在应用领域和算法效果上都取得了不俗的成绩。
一、发展历程人工神经网络的发展历程可以追溯到1943年,当时McCulloch 和Pitts提出了一种类似于神经元模拟的计算模型,这种模型被称为McCulloch-Pitts神经元。
不久之后,Rosenblatt提出了一种全新的感知机模型,并将其应用于图像识别等领域。
然而,由于感知机存在很多限制和缺陷,导致其应用范围十分有限。
直到20世纪80年代,BP神经网络被提出后,人工神经网络才真正进入到了大规模繁荣的时期。
从此,神经网络的领域开始不断扩大,涉及到了机器学习、自然语言处理、计算机视觉、金融预测等多个领域。
二、技术突破近年来,人工神经网络在实践应用和算法研究方面获得了多项技术突破。
其中最重要的是深度学习算法的发展,这种算法结合了神经网络的分层特性和大规模数据的优势,可以处理更加复杂和庞大的数据集,从而实现更精准和有效的模型构建。
在实际应用方面,机器学习和神经网络被广泛应用于金融预测、医疗诊断、自然语言处理、计算机视觉和自动控制等多个领域。
在金融预测中,神经网络能够准确预测股票价格、货币汇率和黄金价格等。
在医疗诊断中,神经网络可以自动识别病理图像和电生理信号等,为医生做出正确的诊断提供有力的支持。
此外,人工神经网络的硬件和软件技术也在不断发展。
例如,GPU的使用能够大幅提高神经网络的计算效率,而新的深度学习框架和模型库能够更加便捷地搭建和应用神经网络模型。
三、应用挑战尽管人工神经网络在应用领域和算法研究方面取得了不俗的成绩,但仍然存在一些应用挑战需要克服。
首先,神经网络需要大量的数据和计算资源支持,这使得许多中小型企业难以使用神经网络技术。
此外,由于神经网络存在黑箱化问题,其内部变量和运作逻辑很难被人类理解和解释,这也制约了神经网络的应用。
人工神经网络的应用领域介绍人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)是一种模板化的计算模型,通过模拟神经元之间的讯息传递来完成信息处理任务,模型类似于人类神经系统。
自从ANN的提出以来,已经发展出了多种神经网络模型,被广泛应用于各种领域。
本文将介绍人工神经网络的应用,以及其在不同领域的效果。
1. 计算机视觉计算机视觉领域可以使用人工神经网络来进行图像分类、识别以及目标检测等任务。
现在的神经网络可以完成人脸识别、图像分割以及文本识别等高级任务,通过深层次的学习,达到人类相似的表现。
在此领域中,最流行的是卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型,它可以有效地识别图像中的特征,例如边缘、形状、颜色等,使得神经网络可以快速地准确地识别图片中的物体。
2. 语音处理人工神经网络在语音处理领域也有广泛的应用,例如语音识别、语音合成、语音信号分析等。
在这个领域中,反向传播神经网络(Backpropagation Neural Network,BNN)和长短时记忆网络(Long-short term memory,LSTM)等模型都被广泛应用。
这些模型可以学习语音信号的不同特征,并将语音信号转化为文本,以帮助人们快速地理解口语交流。
3. 金融领域人工神经网络在金融领域中也有广泛的应用,例如预测股票价格、信用评级以及风险控制等。
神经网络可以通过学习大量的历史数据,并根据这些数据来预测未来的趋势。
往往人工神经网络到所产生的预测结果会比传统的统计预测准确度更高。
4. 工业控制工业控制是人工神经网络的另一种应用领域。
神经网络可以帮助系统自动控制,例如自动化生产线上的物品分类、质量检测等任务。
神经网络能够通过学习各种现有系统的运作方式,并从海量数据中提取规律和关系,进而优化生产流程和控制系统。
5. 医疗行业在医疗行业中,人工神经网络可以用于病理判断、癌症筛查以及模拟手术等领域,从而实现更准确的诊断、治疗以及手术操作。
人工神经网络的研究现状及发展趋势1人工神经网络的定义2人工神经网络的发展3人工神经网络的优点4人工神经网络的应用5人工神经网络的发展趋势1人工神经网络的定义自从认识到人脑的计算与传统的计算机相比是完全不同的方式开始,关于人工神经网络的研究就开始了。
人工神经网络(ArtfiicialNeuralNewtokr,ANN)至今还没有一个公认权威的定义。
人脑是一个高度复杂的、非线性的和并行的计算机器(信息处理系统)。
神经元是人脑的基本组成部分,一个发展中的神经元是与可塑的人脑同义的。
可塑性允许一个发展中的神经系统适应它周围的环境。
可塑性是人脑中作为信息处理单元的功能的关键,同样它在人工神经元组成的神经网络中也是如此。
最普通形式的神经网络就是对人脑完成特定任务进行建模的机器。
神经网络使用一个很庞大的简单计算单元间的相互连接。
这些简单计算单元称为“神经元”或“处理单元”。
据此给出将神经网络看作一种自适应器的定义:一个神经网络是一个由简单处理单元构成的规模宏大的并行分布处理器。
天然具有存储经验知识和使之可用的特性。
神经网络在两个方面与人脑相似:(1)神经网络获取的知识是从外界环境中学习得来的。
(2)互连神经元的连接强度,即突触权值,用于储存获取的知识。
用于完成学习过程的程序称为学习算法,其功能是以有序的方式改变网络的突触权值以获得想要的设计目标。
突触权值修改提供神经网络设计的传统方法。
这种方法和线性自适应滤波器理论很接近。
滤波器理论已经很好地建立起来并成功应用在很多领域。
神经网络也可以修改它自身的拓扑结构,这和人脑的神经元会死亡和新的突触连接会生长的情况相适应。
神经网络在文献中也称为神经计算机、连接主义网络、并行分布式处理器等。
2人工神经网络的发展人工神经网络的研究有半个世纪的历史,中间有过很长时期的低潮期。
大体上分四个为阶段。
(1)理论研究期。
1943年美国心理学家认厄订enSmoeulloeh与数学家认厄lertHPitts合作,用逻辑的数学工具,研究客观事件在形式神经网络中的表述,从此开创了对神经网络的理论研究。
人工神经网络的研究和应用随着科技的不断发展,我们进入了一个智能化的时代,人工神经网络成为了人们讨论的重点。
人工神经网络是一种仿生学的技术手段,它能够模拟人类大脑的神经网络结构,实现像人类一样学习、决策和预测的功能。
本文将探讨人工神经网络的研究和应用。
一、人工神经网络的基本原理人工神经网络是由许多个“神经元”组成的,每个神经元接受多个输入信号,经过运算后输出一个结果。
简单的神经元通常由加权求和运算和一个阈值函数组成,它将输入信号与其对应的权重相乘并求和,再将结果输入到激活函数中,最后输出一个结果。
在人工神经网络中,我们将多组神经元组织成多层网络,每一层由若干个神经元组成。
每个神经元的输出将作为下一层神经元的输入,最终的输出结果将由输出层神经元组成。
二、人工神经网络的分类人工神经网络可以分为多种类型,如前馈神经网络、反馈神经网络、卷积神经网络等。
其中前馈神经网络是最为常见的一种,它没有反馈回路,信息只能从输入层到输出层流动。
反馈神经网络则允许信息沿着回路反向传播,这样神经网络就可以学习时间上的相关性,例如预测时间序列数据。
卷积神经网络是一种专门用来处理图像和视频数据的神经网络。
它通过卷积核对图像进行卷积运算,提取出图像中的特征,并经过多层池化操作后进行分类或识别。
三、人工神经网络的应用人工神经网络在各个领域都有广泛的应用,例如:1. 语音识别语言识别是人工智能领域的一个重要应用方向,人工神经网络在语音识别上也有广泛的应用。
通过学习音频输入和其对应的文字标注,神经网络可以准确地识别不同人的发音,并将其转化为文字。
2. 图像识别人工神经网络可以对图像进行分类、识别和分割等操作,例如在自动驾驶汽车、医疗图像识别、安防监控等领域中都有广泛的应用。
3. 自然语言处理自然语言处理技术是人工智能领域的另一个研究热点,它涉及到文字自动翻译、情感分析、问答系统等多个方向。
人工神经网络可以通过学习大量的语言数据,对自然语言信息进行自动处理和解析。
人工神经网络的发展及其应用随着科技的不断发展,人工神经网络成为一种越来越被广泛应用于各个领域的技术。
人工神经网络是一种基于生物神经网络原理的计算模型,其应用领域如机器学习、计算机视觉、自然语言处理、语音识别、控制系统等方面均有广泛应用。
一、人工神经网络的发展历史人工神经网络最早来源于1940年代末期的哈佛大学神经学家Warren McCulloch与Walter Pitts提出的“神经元模型”,其设计初衷是为了实现人类神经元结构与信息处理的模拟。
随后的几十年里,人工神经网络模型得到了不断改进和发展。
例如,1950年Rossenblatt博士提出了“感知器模型”,1980年代Hopfield等学者提出了“反馈神经网络模型”等。
20世纪80年代到90年代,人工神经网络进入了快速发展阶段。
1992年,Yann LeCun等人提出了用于图像识别的反向传播神经网络,实现了在MNIST数据集上的手写数字识别,开始了卷积神经网络(CNN)的时代。
20世纪90年代后期,支持向量机和其他新兴技术使得“智能”系统的应用迅猛发展。
二、人工神经网络的工作原理人工神经网络的工作原理仿照人类大脑神经元的工作原理,由神经元、突触和神经网络三个组成部分组成。
神经元是神经网络的基本单位,每个神经元接收到其他神经元传来的信息,并通过一个激活函数处理这些信息,以确定继续向下传递的信息是否被激活。
突触是连接不同神经元之间的通道。
人工神经网络的目的是通过训练模型对输入数据进行分类、预测、识别等操作。
训练模型的过程一般可分为前馈和反向传播两个过程。
前馈指将输入信号在神经网络中传递至输出端的过程,反向传播则是通过误差反向传递回神经网络中的每个神经元,并根据误差进行权重调整的过程。
三、人工神经网络在各领域中的应用1.机器学习人工神经网络是最为常见的机器学习算法之一。
在机器学习中,人工神经网络常被用于进行物体识别、分类和预测,这些任务包括模式识别、语音识别、手写文字识别等。
新型人工神经网络及其应用随着时代发展和科技进步,人工智能的应用越来越广泛。
其中,新型人工神经网络技术是人工智能领域的重要研究方向之一。
本文将介绍新型人工神经网络技术及其应用。
一、什么是新型人工神经网络人工神经网络是一种模仿自然神经系统的计算系统。
传统的人工神经网络是基于神经元的模型,通过加权连接模拟神经元之间的连接方式。
然而,传统的神经网络存在许多问题,如收敛速度慢、容易陷入局部最优解等。
新型人工神经网络则采用了不同的模型,如深度神经网络和卷积神经网络。
这些新型的神经网络具有更强的学习能力和更好的性能,可以用于更为复杂的任务。
二、新型人工神经网络的原理深度神经网络是新型人工神经网络中的一种模型。
它采用了层次结构,每一层都由多个神经元组成。
神经元之间的连接根据权重分配不同的强度,从而实现信息传递。
卷积神经网络则是用于图像和语音识别等任务的一种神经网络。
它采用了卷积层和池化层的结构,能够有效地提取图像和语音中的特征。
新型人工神经网络的训练过程通常采用梯度下降法。
梯度下降法通过反向传播,根据误差不断更新权重和偏置,从而使神经网络不断优化。
三、新型人工神经网络的应用1、图像识别深度神经网络和卷积神经网络在图像识别领域有着很广泛的应用。
Google的Inception和FaceNet是两个典型的深度神经网络模型,通过学习大量图像,可以实现人脸识别等多种任务。
2、自然语言处理自然语言处理是一种将人类语言转化为计算机可以处理的形式的技术。
深度神经网络在自然语言处理领域中也有着广泛的应用。
比如,Google的Word2Vec模型可以将单词表示为向量,从而实现语义相似度计算等任务。
3、智能驾驶新型人工神经网络技术还可以应用于智能驾驶领域。
DeepDrive是一个由斯坦福大学开发的自动驾驶模拟系统,采用了深度神经网络来进行道路指示和障碍物识别。
四、结语新型人工神经网络技术已经在很多领域得到了应用,它为计算机视觉、语音识别、自然语言处理等技术的发展提供了有力的支持。
人工神经网络的发展及应用人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)是一种模拟生物神经网络的计算模型,其结构与人脑的神经元系统相似。
它由输入层、隐藏层和输出层等多层神经元组成,通过学习和训练来进行模式识别、分类、回归等任务。
在发展历程中,神经网络经历了多次进化和突破,并在各个领域展示出了广泛的应用。
人工神经网络的发展可以追溯到上世纪40年代,当时混合电路公司创始人沃伦·斯密斯和心理学家理查德·莫波斯首次提出了用电子电路来模拟人脑神经网络的想法。
随后,神经元计算模型被提出,并在上世纪50年代逐渐发展成为人工神经网络的基础理论。
然而,在当时的计算能力和数据量限制下,神经网络的应用受到了很大的限制。
直到上世纪80年代,随着计算机技术和数据存储能力的快速发展,神经网络重新引起了人们的关注。
此时,多层前馈神经网络(Multilayer Perceptron,MLP)模型被提出,通过反向传播算法可以对神经网络进行训练和优化,使神经网络能够解决更加复杂的问题。
这一突破使得神经网络在模式识别、图像处理、语音识别等领域取得了一系列的成功应用。
然而,在上世纪90年代,神经网络的发展遇到了瓶颈,因为神经网络训练过程中存在着局部极小值和过拟合等问题。
这导致了神经网络的研究陷入低谷,并且在一段时间内被其他机器学习算法所取代。
直到2024年,加拿大多伦多大学的Geoffrey Hinton等人提出了深度置信网络(Deep Belief Network,DBN),通过逐层训练和贪婪逐层预训练等技术,成功应对了神经网络的训练问题,重新点燃了研究人员对神经网络的兴趣。
在其他领域中,神经网络也取得了一系列的应用。
例如,在医学图像处理中,神经网络可以帮助医生自动检测和诊断疾病;在金融领域中,神经网络可以用于股票预测和交易策略优化;在自然语言处理中,神经网络可以用于机器翻译、情感分析等任务。
人工智能神经网络论文随着科学技术的发展,人工神经网络技术得到了空前的发展,并且在诸多领域得到了广泛的应用,为人工智能化的发展提供了强大的动力。
以下是店铺整理分享的人工智能神经网络论文的相关资料,欢迎阅读!人工智能神经网络论文篇一人工神经网络的发展及应用摘要随着科学技术的发展,人工神经网络技术得到了空前的发展,并且在诸多领域得到了广泛的应用,为人工智能化的发展提供了强大的动力。
人工神经网络的发展经历了不同的阶段,是人工智能的重要组成部分,并且在发展过程中形成了自身独特的特点。
文章对人工神经网络的发展历程进行回顾,并对其在各个领域的应用情况进行探讨。
关键词人工神经网络;发展;应用随着科学技术的发展,各个行业和领域都在进行人工智能化的研究工作,已经成为专家学者研究的热点。
人工神经网络就是在人工智能基础上发展而来的重要分支,对人工智能的发展具有重要的促进作用。
人工神经网络从形成之初发展至今,经历了不同的发展阶段,并且在经济、生物、医学等领域得到了广泛的应用,解决了许多技术上的难题。
1人工神经网络概述关于人工神经网络,到目前为止还没有一个得到广泛认可的统一定义,综合各专家学者的观点可以将人工神经网络简单的概括为是模仿人脑的结构和功能的计算机信息处理系统[1]。
人工神经网络具有自身的发展特性,其具有很强的并行结构以及并行处理的能力,在实时和动态控制时能够起到很好的作用;人工神经网络具有非线性映射的特性,对处理非线性控制的问题时能给予一定的帮助;人工神经网络可以通过训练掌握数据归纳和处理的能力,因此在数学模型等难以处理时对问题进行解决;人工神经网络的适应性和集成性很强,能够适应不同规模的信息处理和大规模集成数据的处理与控制;人工神经网络不但在软件技术上比较成熟,而且近年来在硬件方面也得到了较大发展,提高了人工神经网络系统的信息处理能力。
2人工神经网络的发展历程2.1 萌芽时期在20世纪40年代,生物学家McCulloch与数学家Pitts共同发表文章,第一次提出了关于神经元的模型M-P模型,这一理论的提出为神经网络模型的研究和开发奠定了基础,在此基础上人工神经网络研究逐渐展开。
人工神经网络的发展与应用
神经网络发展
启蒙时期
启蒙时期开始于1980年美国著名心理学家W.James关于人脑结构与功能的研究,结束于1969年Minsky和Pape~发表的《感知器》(Perceptron)一书。
早在1943年,心理学家McCulloch和数学家Pitts合作提出了形式神经元的数学模型(即M—P模型),该模型把神经细胞的动作描述为:1神经元的活动表现为兴奋或抑制的二值变化;2任何兴奋性突触有输入激励后,使神经元兴奋与神经元先前的动作状态无关;3任何抑制性突触有输入激励后,使神经元抑制;4突触的值不随时间改变;5突触从感知输入到传送出一个输出脉冲的延迟时问是0.5ms。
可见,M—P模型是用逻辑的数学工具研究客观世界的事件在形式神经网络中的表述。
现在来看M—P 模型尽管过于简单,而且其观点也并非完全正确,但是其理论有一定的贡献。
因此,M—P模型被认为开创了神经科学理论研究的新时代。
1949年,心理学家D.0.Hebb 提出了神经元之间突触联系强度可变的假设,并据此提出神经元的学习规则——Hebb规则,为神经网络的学习算法奠定了基础。
1957年,计算机学家FrankRosenblatt提出了一种具有三层网络特性的神经网络结构,称为“感知器”(Perceptron),它是由阈值性神经元组成,试图模拟动物和人脑的感知学习能力,Rosenblatt认为信息被包含在相互连接或联合之中,而不是反映在拓扑结构的表示法中;另外,对于如何存储影响认知和行为的信息问题,他认为,存储的信息在神经网络系统内开始形成新的连接或传递链路后,新
的刺激将会通过这些新建立的链路自动地激活适当的响应部分,而不是要求任何识别或坚定他们的过程。
1962年Widrow提出了自适应线性元件(Ada—line),它是连续取值的线性网络,主要用于自适应信号处理和自适应控制。
低潮期
人工智能的创始人之一Minkey和pape~经过数年研究,对以感知器为代表的网络系统的功能及其局限性从数学上做了深入的研究,于1969年出版了很有影响的《Perceptron)一书,该书提出了感知器不可能实现复杂的逻辑函数,这对当时的人工神经网络研究产生了极大的负面影响,从而使神经网络研究处于低潮时期。
引起低潮的更重要的原因是:20世纪7O年代以来集成电路和微电子技术的迅猛发展,使传统的冯·诺伊曼型计算机进入发展的全盛时期,因此暂时掩盖了发展新型计算机和寻求新的神经网络的必要性和迫切性。
但是在此时期,波士顿大学的S.Grossberg教授和赫尔辛基大学的Koho—nen教授,仍致力于神经网络的研究,分别提出了自适应共振理论(Adaptive Resonance Theory)和自组织特征映射模型(SOM)。
以上开创性的研究成果和工作虽然未能引起当时人们的普遍重视,但其科学价值却不可磨灭,它们为神经网络的进一步发展奠定了基础。
复兴时期
20世纪80年代以来,由于以逻辑推理为基础的人工智能理论和冯·诺伊曼型计算机在处理诸如视觉、听觉、联想记忆等智能信息处理问题上受到挫折,促使人们
怀疑当前的冯·诺伊曼型计算机是否能解决智能问题,同时也促使人们探索更接近人脑的计算模型,于是又形成了对神经网络研究的热潮。
1982年,美国加州理工学院的物理学家JohnJ.Hopfield博士发表了一篇对神经网络研究的复苏起了重要作用的文章,他总结与吸取前人对神经网络研究的成果与经验,把网络的各种结构和各种算法概括起来,塑造出一种新颖的强有力的网络模型,称为Hopfield网络。
他引入了“计算能量函数”的概念,给出了网络稳定性依据。
从而有力地推动了神经网络的研究与发展。
1986年,Rumelhart及.Cun等学者提出了多层感知器的反向传插算法,克服了当初阻碍感知器模型继续发展的重要障碍。
这一时期,大量而深入的开拓性工作大大发展了神经网络的模型和学习算法,增强了对神经网络特性的进一步认识,使人们对模仿脑信息处理的智能计算机的研究重新充满了希望。
新时期
1987年6月,首届国际神经网络学术会议在美国加州圣地亚哥召开,这标志着世界范围内掀起了神经网络开发研究的热潮。
在这次会上成立了国际神经网络学会(INNS),并于1988年在美国波士顿召开了年会,会议讨论的议题涉及到生物、电子、计算机、物理、控制、信号处理及人工智能等各个领域。
自1988年起,国际神经网络学会和国际电气工程师与电子工程师学会(IEEE)联合召开了每年一次的国际学术会议。
这次会议后不久,美国波士顿大学的StephenGrossberg教授、芬兰赫尔辛基技术大学的Teuvo Kohonen教授及日本东京大学的甘利俊一教授,主持创办了世界第一份神经网络杂志《Neural Network)。
随后,IEEE也成立了神经网络协会并于1990年3月开始出版神经网络会刊,各种学术期刊的神经网络特刊也层出不穷。
从1987年以来,神经网络的理论、应用、实现及开发工具均以令人振奋的速度快速发展。
神经网络理论已成为涉及神经生理科学、认知科学、数理科学、心理学、信息科学、计算机科学、微电子学、光学、生物电子学等多学科交叉、综合的前沿学科。
神经网络的应用已渗透到模式识别、图像处理、非线性优化、语音处理、自然语言理解、自动目标识别、机器人专家系统等各个领域,并取得了令人瞩目的成果。
人工神经网络的应用
信息领域
信息领域神经网络作为一种新型智能信息处理系统,其应用贯穿信息的获取、传输、接收与加工利用等各个环节。
1)信号处理神经网络广泛应用于自适应信号处理和非线性信号处理。
前者如信号的自适应滤波、时间序列预测、谱估计、噪声消除等;后者如非线性滤波、非线性预测、非线性编码、调制解调等。
2)模式识别模式识别涉及模式的预处理变换和将一种模式映射为其他类型的操作。
神经网络不仅可以处理静态模式如固定图像、固定能谱等,还可以处理动态模式如视频图像、连续语音等。
3)数据压缩在数据传送存储时,数据压缩至关重要。
神经网络可对待传送的数据提取模式特征,只将该特征传出,接收后再将其恢复成原始模式。
自动化领域
神经网络和控制理论与控制技术相结合,发展为神经网络控制。
为解决复杂的非线性不确定、不确知系统的控制问题开辟了一条新的途径。
1)系统辨识在自动控制问题中,系统辨识的目的是为了建立被控对象的数学模型。
多年来控制领域对于复杂的非线性对象的辨识,一直未能很好的解决。
神经网络所具有的非线性特性和学习能力,使其在系统辨识方面有很大的潜力,为解决具有复杂的非线性、不确定性和确知对象的辨识问题开辟了一条有效途径。
2)神经控制器控制器在实时控制系统中起着“大脑”的作用,神经网络具有自学习和自适应等智能特点,因而非常适合于做控制器。
对于复杂非线性系统神经控制器所达到的控制效果往往明显好于常规控制器。
3)智能检测所谓智能检测一般包括干扰量的处理,传感器输入特性的非线性补偿,零点和量程的自动校正以及自动诊断等。
这些智能检测功能可以通过传感元件和信号处理元件的功能集成来实现。
在综合指标的检测(例如对环境舒适度这类综合指标的检测)中,以神经网络作为智能检测中的信息处理元件便于对多个传感器的相关信息(如温度、湿度、风向和风速等)进行复合、集成、融合、联想等数据融合处理,从而实现单一传感器所不具备的功能。
工程领域
1)汽车工程汽车在不同状态参数下运行时,能获得最佳动力性与经济性的档位称为最佳档位。
利用神经网络的非线性映射能力,通过学习优秀驾驶员的换档经验数据,可自动提取蕴含在其中的最佳换档规律。
另外,神经网络在汽车刹车自动控制系统中也有成功的应用,该系统能在给定刹车距离、车速和最大减速度的情况下一人体感受到最小冲击实现平稳刹车而不受路面坡度和车重的影响。
神经网络在载重车柴油机燃烧系统方案优化中也得到了应用,有效的降低了油耗和排烟度,获得了良好的社会经济效益。
2)军事工程神经网络同红外搜索与跟踪系统配合后,可发现和跟踪飞行器。
例如借助于神经网络可以检测空间卫星的动作状态是稳定、倾斜、旋转还是摇摆,一般正确率可达95%。
3)化学工程神经网络在制药、生物化学、化学工程等领域的研究与应用蓬勃开展,取得了不少成果。
例如在谱分析方面,应用神经网络在红外谱、紫外谱、折射光谱和质谱与化合物的化学结构问建立某种确定的对应关系方面的成功应用。