第十九章神经网络模型教材ppt课件.ppt

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1、第十九章神经网络模型一个引例1981年生物学家格若根（W.Grogan）和维什（W.Wirth）发现了两类蚊子(或飞蠓midges)．他们测量了这两类蚊子每个个体的翼长和触角长，数据如下：翼长触角长类别1.641.38Af1.821.38Af1.901.38Af1.701.40Af1.821.48Af1.821.54Af2.081.56Af翼长触角长类别1.781.14Apf1.961.18Apf1.861.20Apf1.721.24Af2.001.26Apf2.001.28Apf1.961.30Apf1.741.36Af问题：现抓到三只新的蚊子，它们的触角长

2、和翼长分别为(l.24,1.80);(l.28，1.84)；（1.40，2.04）．问它们应分别属于哪一个种类？方法：把翼长作纵坐标，触角长作横坐标；那么每个蚊子的翼长和触角决定了坐标平面的一个点.其中6个蚊子属于APf类；用黑点“·”表示；9个蚊子属Af类；用小圆圈“。”表示，得到的结果见下图：图飞蠓的触角长和翼长根据图示，可考虑作一直线，就可将两类飞蠓分开。例如；取A＝（1.44，2.10）和B＝(1.10，1.16)，过A、B两点作一条直线：y＝1.47x-0.017其中x表示触角长；y表示翼长．分类规则：设一个蚊子的数据为（x,y）如果y≥1.47x-

3、0.017，则判断蚊子属Apf类如果y＜1.47x-0.017；则判断蚊子属Af类．分类直线图分类结果：(1.24，1.80)，(1.28，1.84)属于Af类；(1.40，2.04）属于Apf类．缺陷：根据什么原则确定分类直线？若取A=(1.46,2.10),B=(1.1,1.6)不变，则分类直线变为y=1.39x+0.071分类结果变为：(1.24,1.80)，(1.40,2.04)属于Apf类；(1.28,1.84)属于Af类哪一分类直线才是正确的呢？因此如何来确定这个判别直线是一个值得研究的问题．一般地讲，应该充分利用已知的数据信息来确定判别直线．再如

4、，如下的情形已经不能用分类直线的办法：新思路：将问题看作一个系统，飞蠓的数据作为输入，飞蠓的类型作为输出，研究输入与输出的关系。神经网络模型的生物学背景人类大脑大约包含有1011~1012个神经元，每个神经元与大约103～105个其它神经元相连接，构成一个极为庞大而复杂的网络，即生物神经网络。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。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。生物神经元的信息处

5、理机理：神经元间信息的产生、传递和处理是一种电化学活动。信息输入信息传播与处理信息传播与处理（整合）信息传播与处理结果：兴奋与抑制信息输出突触是神经元之间相互连接的接口部分，即一个神经元的神经末梢与另一个神经元的树突相接触的交界面，位于神经元的神经末梢尾端。突触是轴突的终端。神经元的功能特性（1）时空整合功能。（2）神经元的动态极化性。（3）兴奋与抑制状态。（4）结构的可塑性。（5）脉冲与电位信号的转换。（6）突触延期和不应期。（7）学习、遗忘和疲劳。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。生物神经网络的功能不是单个神经元

6、信息处理功能的简单叠加,而且神经元之间的突触连接方式和连接强度也是不同的并且具有可塑性（这点非常重要），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。人工神经网络是集脑科学、神经心理学和信息科学等多学科的交叉研究领域，属于仿生学的一部分，是近年来高科技领域的一个研究热点。它的研究目标是通过研究人脑的组成机理和思维方式，探索人类智能的奥秘，进而通过模拟人脑的结构和工作模式，使机器具有类似人类的智能。已在模式识别、机器学习、计算机图像处理、专家系统等各个方面得到广泛的应用，成为人工智能研究中的活跃领域。人工神经网络人工神经元模拟生物神经元人工神经网络模拟生

7、物神经网络神经元的人工模型（MP模型）人工神经网络的组成与结构人工神经网络的组成人工神经网络是由大量处理单元经广泛互连而组成的人工网络，用来模拟脑神经系统的结构和功能。而这些处理单元我们把它称作人工神经元。人工神经网络可看成是以人工神经元为节点，用有向加权弧连接起来的有向图。在此有向图中，人工神经元就是对生物神经元的模拟，而有向弧则是轴突—突触—树突对的模拟。有向弧的权值表示相互连接的两个人工神经元间相互作用的强弱。处理单元（人工神经元）结构示意图人工神经网络的结构更一般的人工神经元示意图（MP模型）称为作用函数或激发函数作用函数求和操作对于第i个处理单元（神

8、经元）来说，假设来自其他处理单元（神经