神经网络基础知识

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1、第二章第二章神经网络基础知识神经网络基础知识人工神经网络人工神经网络是对人脑的模拟是对人脑的模拟人工神经元人工神经元模拟模拟生物神经元生物神经元人工神经网络人工神经网络模拟模拟生物神经网络生物神经网络1第二章第二章神经网络基础知识神经网络基础知识生物神经元与生物神经网络生物神经元与生物神经网络人工神经元模型人工神经元模型人工神经网络模型人工神经网络模型神经网络的学习神经网络的学习2.12.1人工神经网络的生物学基础人工神经网络的生物学基础人类大脑大约包含有1.41011个神经元，每个神经元与大约103～105个其它神经元相连接，构成

2、一个极为庞大而复杂的网络，即生物神经网络。32.12.1人工神经网络的生物学基础人工神经网络的生物学基础神经生理学和神经解剖学的研究结果表明，神经元是脑组织的基本单元，是神经系统结构与功能的单位。42.12.1人工神经网络的生物学基础人工神经网络的生物学基础2.1.1生物神经元的结构生物神经元在结构上由：细胞体(Cellbody)树突(Dendrite)轴突(Axon)突触(Synapse)四部分组成。用来完成神经元间信息的接收、传递和处理。5672.12.1人工神经网络的生物学基础人工神经网络的生物学基础2.1.2生物神经元的信息处理机理一、信息的

3、产生神经元间信息的产生、传递和处理是一种电化学活动。神经元状态：膜电位：静息静息极极化化兴奋兴奋去极化去极化抑制抑制超极化超极化892.12.1人工神经网络的生物学基础人工神经网络的生物学基础2.1.2生物神经元的信息处理机理二信轴突息的传递突触前突触间隙与接突触后树突或胞体收102.12.1人工神经网络的生物学基础人工神经网络的生物学基础2.1.22.1.2生物神经元的信息处理机理生物神经元的信息处理机理三、信息的整合三、信息的整合空间整合：同一时刻产生的刺激所引起的膜电位变化，大致等于各单独刺激引起的膜电位变化的代数和。时间整合：各输入脉冲抵达神

4、经元的时间先后不一样。总的突触后膜电位为一段时间内的累积。11生物神经元——信息处理单元信息输入12生物神经元——信息处理单元信息传播与处理13生物神经元——信息处理单元信息传播与处理（整合）14生物神经元——信息处理单元信息传播与处理结果：兴奋与抑制15生物神经元——信息处理单元信息输出162.12.1人工神经网络的生物学基础人工神经网络的生物学基础2.1.3生物神经网络由多个生物神经元以确定方式和拓扑结构相互连接即形成生物神经网络。17生物神经网络18生物神经网络192.12.1人工神经网络的生物学基础人工神经网络的生物学基础2.1.3生物神经网

5、络生物神经网络的功能不是单个神经元信息处理功能的简单叠加。202.12.1人工神经网络的生物学基础人工神经网络的生物学基础2.1.3生物神经网络神经元之间的突触连接方式和连接强度不同并且具有可塑性，这使神经网络在宏观呈现出千变万化的复杂的信息处理能力。21人人--社会关系网社会关系网--人类社会人类社会22人人--社会关系网社会关系网--人类社会人类社会232.22.2神经元的人工模型神经元的人工模型神经元及其突触是神经网络的基本器件。因此，模拟生物神经网络应首先模拟生物神经元。在人工神经网络中，神经元常被称为“处理单元”。有时从网络的观点出发常把它

6、称为“节点”。人工神经元是对生物神经元的一种形式化描述。242.2.1神经元的建模模型的六点假设：(1)每个神经元都是一个多输入单输出的信息处理单元；(2)神经元输入分兴奋性输入和抑制性输入两种类型；(3)神经元具有空间整合特性和阈值特性；(4)神经元输入与输出间有固定的时滞,主要取决于突触延搁；(5)忽略时间整合作用和不应期；(6)神经元本身是非时变的，即其突触时延和突触强度均为常数。25xxw111j┆oj┆wijojxxii┆┆wnjxxnn(a)多输入单输出(b)输入加权xwxw11j11j┆wijo┆wijojjxI∑xI∑f┆wnj┆wn

7、jxxnn(c)输入加权求和(d)输入-输出函数262.2.2神经元的数学模型noj(t)f{[wijxi(tij)]Tj}(2.1)i1τij——输入输出间的突触时延；T——神经元j的阈值；jw——神经元i到j的突触连接系数或称ij权重值；f()——神经元转移函数。noj(t1)f{[wijxi(t)]Tj}(2.2)i1272.2.2神经元的数学模型nnetj(t)wijxi(t)(2.3)i1TW=(ww…w)j12nTX=(xx…x)12nT(2.4)net’=WXjj282.2.22.2.2神经元的数学模型神经

8、元的数学模型令x=-1，w=T00j则有-T=xwj00nTnetjTjnetjwijxiWjX