《神经网络导论》实验二 双向联想记忆
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大脑神经网络重塑过程与学习记忆关系分析概述:大脑是人体最重要的器官之一,它包含充满奇思妙想的神经网络,通过这些网络实现了人类的学习和记忆过程。
本文将探讨大脑神经网络的重塑过程以及与学习记忆的关系。
我们将首先介绍大脑神经网络的基本构造,然后探讨神经网络的重塑过程,最后讨论学习和记忆如何与神经网络相互作用。
一、大脑神经网络的基本构造人脑是由数十亿个神经元以及众多的神经连接组成的。
神经元通过突触相互连接,形成了复杂的神经网络。
每个神经元可以通过突触与其他神经元相互传递信息,从而产生学习和记忆。
二、神经网络的重塑过程大脑神经网络的重塑是一个持续的过程,即神经可塑性。
神经可塑性是指神经元在特定的刺激下可以改变其结构和功能的能力。
这种可塑性主要由突触强度和突触连接的改变所驱动。
1. 突触强度改变突触强度改变是神经网络重塑的重要机制之一。
当一个神经元反复接收到某种刺激时,其与其他神经元之间的连接变得更强。
这种突触强度的增强称为长时程增强(LTP)。
相反,如果一个神经元反复接收到相反的刺激,其与其他神经元之间的连接将变得更弱,这种突触强度的减弱称为长时程减弱(LTD)。
2. 突触连接的改变除了突触强度的改变,神经网络的重塑还包括突触连接的改变。
当某个神经元和其他神经元之间的连接被频繁激活时,突触连接将变得更强。
相反,如果某个神经元与其他神经元之间的连接很少被激活,突触连接将变得更弱或甚至消失。
三、学习和记忆与神经网络的关系学习和记忆是大脑神经网络重塑的重要结果。
这两个过程通过神经网络中的突触强度和连接的改变来实现。
1. 学习与神经网络学习是一种获取新知识和技能的过程。
当我们学习新的知识或技能时,大脑中的神经网络将发生变化,新的连接会被建立,突触强度会发生改变。
这使得我们能够更有效地处理信息,提高学习效果。
2. 记忆与神经网络记忆是指保存和提取信息的过程。
当我们经历某件事情或学习新的知识时,神经网络中的连接和突触强度会发生变化,这种变化被称为记忆的编码。
神经网络实验报告神经网络实验报告引言:神经网络是一种模仿人脑神经元网络结构和功能的计算模型,它通过学习和训练来实现模式识别、分类和预测等任务。
本次实验旨在探索神经网络的基本原理和应用,并通过实践验证其效果。
一、神经网络的基本原理1.1 神经元模型神经元是神经网络的基本单元,它接收来自其他神经元的输入信号,并通过激活函数进行处理后输出。
我们采用的是Sigmoid函数作为激活函数,它能够将输入信号映射到0到1之间的值。
1.2 神经网络结构神经网络由输入层、隐藏层和输出层组成。
输入层接收外部输入的数据,隐藏层用于处理和提取特征,输出层给出最终的预测结果。
隐藏层的数量和每层神经元的数量是根据具体问题而定的。
1.3 反向传播算法反向传播算法是神经网络中最常用的训练算法,它通过计算误差和调整权重来不断优化网络的预测能力。
具体而言,它首先进行前向传播计算得到预测结果,然后计算误差,并通过链式法则将误差反向传播到每个神经元,最后根据误差调整权重。
二、实验设计2.1 数据集选择本次实验选择了一个手写数字识别的数据集,其中包含了大量的手写数字图片和对应的标签。
这个数据集是一个经典的机器学习数据集,可以用来评估神经网络的分类能力。
2.2 神经网络参数设置为了探究神经网络的性能和泛化能力,我们设置了不同的参数组合进行实验。
主要包括隐藏层数量、每层神经元数量、学习率和训练轮数等。
2.3 实验步骤首先,我们将数据集进行预处理,包括数据归一化和标签编码等。
然后,将数据集划分为训练集和测试集,用于训练和评估网络的性能。
接下来,根据不同的参数组合构建神经网络,并使用反向传播算法进行训练。
最后,通过测试集评估网络的分类准确率和损失函数值。
三、实验结果与分析3.1 参数优化我们通过对不同参数组合的实验进行比较,找到了在手写数字识别任务上表现最好的参数组合。
具体而言,我们发现增加隐藏层数量和神经元数量可以提高网络的分类准确率,但同时也会增加训练时间。
第5章Hopfield神经网络与联想记忆前面介绍了前向网络及其学习算法,对于所介绍的前向网络,从学习的观点来看,它是一个强有力的学习系统,系统结构简单、易于编程;从系统的观点来看,它是一个静态非线性映射,通过简单非线性处理单元的复合映射可获得复杂系统的非线性处理能力;从计算的观点来看,它并不是一强有力系统,缺乏丰富的动力学行为。
反馈神经网络是一个反馈动力学系统,具有更强的计算能力。
1982年美国物理学家J. Hopfield提出的单层全互连含有对称突触连接的反馈网络是最典型的反馈网络模型。
Hopfield 用能量函数的思想形成了一种新的计算方法,阐明了神经网络与动力学的关系,并用非线性动力学的方法来研究这种神经网络的特性,建立了神经网络稳定性判据,并指出信息存储在网络中神经元之间的连接上,形成了所谓的Hopfield网络,称之为离散Hopfield网络。
而且Hopfield还将该反馈网络同统计物理中的Ising模型相类比,把磁旋的向上和向下方向看成神经元的激活和抑制两种状态,把磁旋的的相互作用看成神经元的突触权值。
这种类推为大量的物理学理论和许多的物理学家进入神经网络领域铺平了道路。
1984年,Hopfield设计与研制了Hopfield网络模型的电路,指出神经元可以用运算放大器来实现,所有神经元的连接可用电子线路来模拟,称之为连续Hopfield网络。
用该电路Hopfield成功的解决了旅行商(TSP)计算难题(优化问题)。
Hopfield网络是神经网络发展历史上的一个重要的里程碑。
把神经网络看作一种非线性的动力学系统,并特别注意其稳定性研究的学科,被称为神经动力学(Neurodynamics)。
Hopfield神经网络可看作一种非线性的动力学系统,所以为了方便介绍Hopfield神经网络,本章首先简单介绍神经动力学。
前面介绍的单层前向网络和多层前向网络,其思路均是先介绍网络模型再介绍相应的学习算法。
联想记忆网络的学习:基本思路和实现
汪涛;俞瑞钊
【期刊名称】《高技术通讯》
【年(卷),期】1995(005)004
【摘要】提出了一种神经网络学习算法设计的基本思路,即首先将神经网络的设计目标形式化,建立合适的数学模型;然后将其转化为易于处理的最优化问题,对网络参数以及网络结构进行优化.
【总页数】4页(P29-32)
【作者】汪涛;俞瑞钊
【作者单位】浙江大学计算机系,杭州,310027;浙江大学计算机系,杭州,310027【正文语种】中文
【中图分类】TP39
【相关文献】
1.双向联想记忆神经网络的开关电流技术实现 [J], 覃景繁
2.新型联想记忆神经网络的硬件实现研究 [J], 王剑;万冬梅;毛宗源
3.相空间压缩法实现混沌神经网络联想记忆 [J], 缪志强;王耀南
4.基于联想记忆的Hopfield神经网络的设计与实现 [J], 张少平;徐晓钟;马燕
5.基于形态学和模糊运算的新联想记忆网络--模糊形态学联想记忆网络 [J], 王敏;王士同;吴小俊
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基于Hopfield神经网络概念设计中联想记忆
夏君铁;马庆忠;任玉杰;赵婷婷
【期刊名称】《辽宁工程技术大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2005(24)1
【摘要】对复杂产品的功能需求进行可计算的 0-1 向量表示,以及通过 Hopfield 神经网络的联想记忆功能,实现了产品概念设计过程中的联想记忆。
避免了对图像检索的庞大计算量以及建立知识推理库的复杂过程。
并且对 Hopfield 神经网络实现联想记忆的算法进行了改进,最后以液压泵的需求选型为例对此算法进行了验证,计算结果表明此算法能够较好地实现联想记忆过程。
【总页数】3页(P115-117)
【关键词】联想记忆;神经网络;概念设计;需求表达
【作者】夏君铁;马庆忠;任玉杰;赵婷婷
【作者单位】大连大学物理学院;大连职业技术学校;大连轻工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.72
【相关文献】
1.基于类Hopfield脉冲神经网络模型由突触缺失导致海马CA3区联想记忆功能障碍的建模仿真研究 [J], 赵旺兄;乔清理;王丹
2.基于MapReduce模型的Hopfield神经网络联想记忆算法 [J], 曾俊
3.基于离散型Hopfield神经网络的联想记忆能力研究 [J], 余洋;傅成华
4.基于联想记忆的Hopfield神经网络的设计与实现 [J], 张少平;徐晓钟;马燕
5.基于离散型Hopfield神经网络的联想记忆能力研究 [J], 余洋;傅成华
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一种基于联想记忆系统实现图像压缩的新方法
李云栋;张其善
【期刊名称】《北京航空航天大学学报》
【年(卷),期】2004(030)012
【摘要】针对传统神经网络用于图像压缩时存在的训练时间长、泛化能力弱等问题,提出一种基于联想记忆型神经网络的图像压缩新方法.利用牛顿前向插值多项式构建联想记忆系统,对图像数据进行建模.首先将图像数据分为多个数据块,然后利用数据块对联想记忆系统进行训练,训练结束后得到该数据块的特征数据,特征数据的数量小于原始数据块,且数值大多在零附近.最后对所有数据块的特征数据重新排序,进行熵编码,从而实现图像数据的压缩.实验结果表明该方法是可行的和有效的,相比传统神经网络,联想记忆系统无需预先训练,不依赖训练集数据和初始值,可以实时编码.
【总页数】4页(P1208-1211)
【作者】李云栋;张其善
【作者单位】北京航空航天大学,电子信息工程学院,北京,100083;北京航空航天大学,电子信息工程学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.8
【相关文献】
1.一种基于切比雪夫插值的联想记忆系统 [J], 阎守峰;柳重堪;毛士艺
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3.一种新的联想记忆系统的学习收敛性(II) [J], 邢春峰;柳重堪
4.模糊联想记忆系统规则提取的新方法 [J], 魏立梅;谢维信
5.一个基于SDM改进模型的手写体汉字联想记忆系统的实现 [J], 徐涛;胡振宁;骆明
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