解决多种优化问题的递归神经网络方法
1. 引言
人工神经网络是一种基于生物神经系统的信息处理数学模型,具有存储经验知识并使其可被使用的自然倾向。其主要优势在于能够近似函数关系,尤其是非线性关系。神经网络已被应用于多种优化问题,且在有效解决这些问题方面展现出了潜力。
传统的神经网络模型大多只能解决特定类型的优化问题,而本文提出的网络使用一种独特的架构,能够处理多种优化问题。该方法采用了一种改进的Hopfield网络,其平衡点代表优化问题的解。此网络的优化过程分两个阶段进行,由两个能量函数表示,即Econf和Eop。Econf是一个约束项,将与问题相关的所有结构约束组合在一起;Eop是一个优化项,引导网络输出到达对应最优解的平衡点。
使用改进的Hopfield网络的主要优点包括:
- 网络的内部参数可通过有效子空间技术明确获得,无需使用训练算法进行调整。
- 有效子空间技术的应用能够找到可行解,这些解源自Econf对所有结构约束的限制。
- 优化和约束项不使用惩罚参数加权,避免影响平衡点的精度和收敛过程。
- 对于所有类型的优化问题,采用相同的方法推导网络的内部参数。
- 在工业应用中,该网络在模拟硬件(使用运算放大器)和数字硬件(使用数字信号处理器)中都易于实现。
2. 改进的Hopfield网络
Hopfield网络是单层网络,节点之间存在反馈连接。在标准情况下,节点完全连接。连续时间网络中第i个神经元的节点方程为:
[
\dot{u} i(t) = - \eta u_i(t) + \sum {j=1}^{N} T_{ij} v_j(t) + b
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