神经网络理论基础PPT课件.ppt

模糊控制在处理数值数据、自学习能力等方面还远没有达到人脑的境界。人工神经网络从另一个角度出发，即从人恼的生理学和心理学着手，通过人工模拟人脑的工作机理来实现机器的部分智能行为。; 人工神经网络（简称神经网络，Neural Network）是模拟人脑思维方式的数学模型。 神经网络是在现代生物学研究人脑组织成果的基础上提出的，用来模拟人类大脑神经网络的结构和行为。神经网络反映了人脑功能的基本特征，如并行信息处理、学习、联想、模式分类、记忆等。; 20世纪80年代以来，人工神经网络（ANN，Artificial Neural Network）研究所取得的突破性进展。神经网络控制是将神经网络与控制理论相结合而发展起来的智能控制方法。它已成为智能控制的一个新的分支，为解决复杂的非线性、不确定、未知系统的控制问题开辟了新途径。; 神经网络的发展历程经过4个阶段。 1 启蒙期（1890-1969年） 1890年，W.James发表专著《心理学》，讨论了脑的结构和功能。 1943年，心理学家和数学家W.Pitts提出了描述脑神经细胞动作的数学模型，即M-P模型（第一个神经网络模型）。;;; 在美、日等国有少数学者继续着神经网络模型和学习算法的研究，提出了许多有意义的理论和方法。例如，1969年，S.Groisberg和A.Carpentet提出了至今为止最复杂的ART网络，该网络可以对任意复杂的二维模式进行自组织、自稳定和大规模并行处理。1972年，Kohonen提出了自组织映射的SOM模型。 3 复兴期（1982-1986）;在常规的控制系统中，常遇到求解约束优化问题，神经网络为这类问题的解决提供了有效的途径。 2 低潮期（1969-1982） （3）轴突：为细胞体传出信息，其末端是轴突末梢，含传递信息的化学物质； Kohonen认为，当神经网络在接受外界输入时，网络将会分成不同的区域，不同区域具有不同的响应特征，即不同的神经元以最佳方式响应不同性质的信号激励，从而形成一种拓扑意义上的特征图，该图实际上是一种非线性映射。 人脑能完成智能、思维等高级活动，为了能利用数学模型来模拟人脑的活动，导致了神经网络的研究。 在各神经元之间不存在反馈。 典型的神经网络有多层前向传播网?? （BOP网络）、Hopfield网络、CMAC小脑模型、ART网络、BAM双向联想记忆网络、SOM自组织网络、Blotzman机网络和Madaline网络等。 (2)?神经元之间相互连接的形式—拓扑结构； （4）突触：是神经元之间的接口（104~105个/每个神经元）。 Groisberg和A. 神经网络主要应用领域有：模式识别与图象处理（语音、指纹、故障检测和图象压缩等）、控制与优化、预测与管理（市场预测、风险分析）、通信等。 神经元细胞体将接收到的所有信号进行简单地处理后，由轴突输出。 Pitts提出了描述脑神经细胞动作的数学模型，即M-P模型（第一个神经网络模型）。 目前神经网络的学习算法有多种，按有无导师分类，可分为有教师学习（Supervised Learning）、无教师学习（Unsupervised Learning）和再励学习（Reinforcement Learning）等几大类。 (3) 可以多输入、多输出； 人工神经网络（简称神经网络，Neural Network）是模拟人脑思维方式的数学模型。 Kohonen网络通过无导师的学习方式进行权值的学习，稳定后的网络输出就对输入模式生成自然的特征映射，从而达到自动聚类的目的。 （5）能进行学习，以适应环境的变化。 神经网络主要应用领域有：模式识别与图象处理（语音、指纹、故障检测和图象压缩等）、控制与优化、预测与管理（市场预测、风险分析）、通信等。 (2) 神经网络控制器;4 新连接机制时期（1986-现在） 神经网络从理论走向应用领域，出现了神经网络芯片和神经计算机。 神经网络主要应用领域有：模式识别与图象处理（语音、指纹、故障检测和图象压缩等）、控制与优化、预测与管理（市场预测、风险分析）、通信等。;1 .2 神经网络原理 神经生理学和神经解剖学的研究表明，人脑极其复杂，由一千多亿个神经元交织在一起的网状结构构成，其中大脑皮层约140亿个神经元，小脑皮层约1000亿个神经元。 人脑能完成智能、思维等高级活动，为了能利用数学模型来模拟人脑的活动，导致了神经网络的研究。; 神经系统的基本构造是神经元(神经细胞)，它是处理人体内各部分之间相互信息传递的基本单元。 每个神经元都由一个细胞体，一个连接其他神经元的轴突和一些向外伸出的其它较短分支—树突组成。 轴突功能是将本神经元的输出信号(兴奋)传递给别