神经网络结构优化设计方法与研究
1.研究背景
- BP算法与RBF算法
BP全称BackPropagation,也就是误差反向传播算法,它的基本思想是梯度下降法,采用梯度搜索技术,通过链式求导法则,最终使得网络输出和期望输出的误差方差最小,是由学习过程由信号的正向传播与误差的反向传播两个过程组成。由于多层前馈网络的训练经常采用误差反向传播算法,人们也常把将多层前馈网络直接称为BP网络。
径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络是一种三层网络。其学习过程和BP算法类似,二者主要区别在于隐藏层的激活函数不同,BP算法的是sigmod函数,RBF的是高斯基函数;还有就是BP算法是全局的逼近,每次学习都要进行所有网络连接的权重迭代更新,RBF是一种局部逼近,其输入层到输层是非线性映射,但其隐藏层到输出层是线性映射的,且输入层到隐藏层直接求和,不需要参数迭代。但综合而言,BP算法应用较为广泛。
- 神经网络目前存在的最大问题是泛化
当我们找到一些训练样本对神经网络进行训练后,通常存在两个问题:训练样本分布不均匀,并不能代表全部样本;网络训练得到的经验只是对训练样本温和。所以面对测试样本时会有测试误差,面对未知样本时,则会有泛化误差。而我们目前最大的问题就是提高神经网络的泛化性能。而优化神经网络如果能和生物学机制相结合,将有很大的进步。
2.基于信息熵的子网络结构设计
3.局部互连BP神经网络结构设计
4.自组织模块化神经网络结构设计
5.相关名词解释
- 类脑:利用神经形态计算来模拟人类大脑处理信息的过程,它是人工智能的终极目标。
- PID:比例积分微分控制,简称PID控制,是最早发展起来的控制策略之一,由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高,被广泛应用于工业过程控制,至今仍有90%左右的控制回路具有PID结构。
- 误差曲面:误差函数在数据集确定的情况下可以看做是权重的函数,在权重空间的基础上加入误差维度,然后所有<权重,误差>点组成的曲面即为误差曲面。通常情况下,示意图中纵坐标用于指示误差,而横坐标表示权重。
- 模块化神经网络:是一个由多个模块组成的神经网络,每个模块承担神经网络的全局任务的一个子任务,通过各个网络之间的竞争或协作来提高系统的整体性。
- 软测量:软测量把是生产过程知识有机的结合起来,应用计算机技术对难以测量或者暂时不能测量的重要变量,选择另外一些容易测量的变量,通过构成某种数学关系来推断或者估计,以软件来替代硬件的功能。
- 宽度神经网络:研究较少,常用于视频处理。
- 空间网络:神经网络结构有基于深度的和宽度的,也可以基于空间网络。
- dynamic core theory(动态核心理论)
- 时变数据流:数据流最初是通信领域使用的概念,代表传输中所使用的信息的数字编码信号序列。相对而言,有静态数据流
- 子网络结构设计:子网络是一个较大网络中可辨识的一个单独部分,子网络结构设计是值得研究的领域。
- ESN:Electronic Serial Number,电子序列号。