第一章 人工神经网络概述
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人工神经网络学习总结笔记主要侧重点:1.概念清晰2.进行必要的查询时能从书本上找到答案第一章:绪论1.1人工神经网络的概述“认识脑”和“仿脑”:人工智能科学家在了解人脑的工作机理和思维的本质的基础上,探索具有人类智慧的人工智能系统,以模拟延伸和扩展脑功能。
我认为这是人工神经网络研究的前身。
形象思维:不易被模拟人脑思维抽象推理逻辑思维:过程:信息概念最终结果特点:按串行模式人脑与计算机信息处理能力的不同点:方面类型人脑计算机记忆与联想能力可存储大量信息,对信息有筛选、回忆、巩固的联想记忆能力无回忆与联想能力,只可存取信息学习与认知能力具备该能力无该能力信息加工能力具有信息加工能力可认识事物的本质与规律仅限于二值逻辑,有形式逻辑能力,缺乏辩证逻辑能力信息综合能力可以对知识进行归纳类比和概括,是一种对信息进行逻辑加工和非逻辑加工相结合的过程缺乏该能力信息处理速度数值处理等只需串行算法就能解决的应用问题方便,计算机比人脑快,但计算机在处理文字图像、声音等类信息的能力远不如人脑1.1.2人脑与计算机信息处理机制的比较人脑与计算机处理能力的差异最根本的原因就是信息处理机制的不同,主要有四个方面方面类型人脑计算机系统结构有数百亿神经元组成的神经网络由二值逻辑门电路构成的按串行方式工作的逻辑机器信号形式模拟量(特点:具有模糊性。
离散的二进制数和二值逻辑容易被机器模拟的思维方式难以被机器模拟)和脉冲两种形式形式信息储存人脑中的信息分布存储于整个系统,所存储的信息是联想式的有限集中的串行处理机制信息处理机制高度并行的非线性信息处理系统(体现在结构上、信息存储上、信息处理的运行过程中)1.1.3人工神经网络的概念:在对人脑神经网络的基本认识的基础上,用数理方法从信息处理的角度对人脑神经网络进行抽象,并建立某种简化模型,称之为人工神经网络,是对人脑的简化、抽象以及模拟,是一种旨在模仿人脑结构及其功能的信息处理系统。
其他定义:由非常多个非常简单的处理单元彼此按某种方式相互连接而形成的计算系统,外部输入信息之后,系统产生动态响应从而处理信息。
人工神经网络简介本文主要对人工神经网络基础进行了描述,主要包括人工神经网络的概念、发展、特点、结构、模型。
本文是个科普文,来自网络资料的整理。
一、人工神经网络的概念人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)简称神经网络(NN),是基于生物学中神经网络的基本原理,在理解和抽象了人脑结构和外界刺激响应机制后,以网络拓扑知识为理论基础,模拟人脑的神经系统对复杂信息的处理机制的一种数学模型。
该模型以并行分布的处理能力、高容错性、智能化和自学习等能力为特征,将信息的加工和存储结合在一起,以其独特的知识表示方式和智能化的自适应学习能力,引起各学科领域的关注。
它实际上是一个有大量简单元件相互连接而成的复杂网络,具有高度的非线性,能够进行复杂的逻辑操作和非线性关系实现的系统。
神经网络是一种运算模型,由大量的节点(或称神经元)之间相互联接构成。
每个节点代表一种特定的输出函数,称为激活函数(activation function)。
每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值,称之为权重(weight),神经网络就是通过这种方式来模拟人类的记忆。
网络的输出则取决于网络的结构、网络的连接方式、权重和激活函数。
而网络自身通常都是对自然界某种算法或者函数的逼近,也可能是对一种逻辑策略的表达。
神经网络的构筑理念是受到生物的神经网络运作启发而产生的。
人工神经网络则是把对生物神经网络的认识与数学统计模型相结合,借助数学统计工具来实现。
另一方面在人工智能学的人工感知领域,我们通过数学统计学的方法,使神经网络能够具备类似于人的决定能力和简单的判断能力,这种方法是对传统逻辑学演算的进一步延伸。
人工神经网络中,神经元处理单元可表示不同的对象,例如特征、字母、概念,或者一些有意义的抽象模式。
网络中处理单元的类型分为三类:输入单元、输出单元和隐单元。
输入单元接受外部世界的信号与数据;输出单元实现系统处理结果的输出;隐单元是处在输入和输出单元之间,不能由系统外部观察的单元。
人工神经网络知识概述人工神经网络(Artificial Neural Networks,ANN)系统是20世纪40年代后出现的。
它是由众多的神经元可调的连接权值连接而成,具有大规模并行处理、分布式信息存储、良好的自组织自学习能力等特点。
BP(Back Propagation)算法又称为误差反向传播算法,是人工神经网络中的一种监督式的学习算法。
BP 神经网络算法在理论上可以逼近任意函数,基本的结构由非线性变化单元组成,具有很强的非线性映射能力。
而且网络的中间层数、各层的处理单元数及网络的学习系数等参数可根据具体情况设定,灵活性很大,在优化、信号处理与模式识别、智能控制、故障诊断等许多领域都有着广泛的应用前景。
人工神经元的研究起源于脑神经元学说。
19世纪末,在生物、生理学领域,Waldeger等人创建了神经元学说。
人们认识到复杂的神经系统是由数目繁多的神经元组合而成。
大脑皮层包括有100亿个以上的神经元,每立方毫米约有数万个,它们互相联结形成神经网络,通过感觉器官和神经接受来自身体内外的各种信息,传递至中枢神经系统内,经过对信息的分析和综合,再通过运动神经发出控制信息,以此来实现机体与内外环境的联系,协调全身的各种机能活动。
神经元也和其他类型的细胞一样,包括有细胞膜、细胞质和细胞核。
但是神经细胞的形态比较特殊,具有许多突起,因此又分为细胞体、轴突和树突三部分。
细胞体内有细胞核,突起的作用是传递信息。
树突是作为引入输入信号的突起,而轴突是作为输出端的突起,它只有一个。
树突是细胞体的延伸部分,它由细胞体发出后逐渐变细,全长各部位都可与其他神经元的轴突末梢相互联系,形成所谓“突触”。
在突触处两神经元并未连通,它只是发生信息传递功能的结合部,联系界面之间间隙约为(15~50)×10米。
突触可分为兴奋性与抑制性两种类型,它相应于神经元之间耦合的极性。
每个神经元的突触数目正常,最高可达10个。
各神经元之间的连接强度和极性有所不同,并且都可调整、基于这一特性,人脑具有存储信息的功能。