3、神经网络模型在动物行为研究中的应用与发展

神经网络模型在动物行为研究中的应用与发展

1. 神经网络模型概述

神经网络模型受生物神经网络启发，可模拟动物神经系统架构。以小龙虾为例，其飞行反应的神经网络一端是尾部的触觉感受器，另一端是连接肌肉的运动神经元，中间的中间神经元处理感受器传来的信息，当触觉刺激足够强时，会向运动神经元发送指令，使小龙虾迅速远离刺激源。

神经网络模型通过连接类似神经元的基本单元（节点）来模仿神经系统结构。每个节点通常与多个其他节点相连，能像神经元一样相互刺激或抑制活动。刺激通过人工感受器和感觉器官输入网络，输出单元的活动代表行为模式或肌肉收缩。

1.1 神经网络模型的架构

神经网络模型有多种架构，常见的前馈网络由输入层、零个或多个中间层和输出层组成。节点活动通常是一个数值，可为连续值（如 0 到 1 之间）或离散值（如 1 表示“活跃”，0 表示“不活跃”）。节点 i 的活动表示为 zi，其活动是该节点从网络中其他节点接收的总输入 yi 的增函数，即：
[z_i = f(y_i)]
总输入 yi 是其他节点活动的加权和，公式为：
[y_i = \sum_{j} W_{ij}z_j]
其中 Wij 是节点 j 到节点 i 的连接强度（权重），类似于生物突触的强度。若两个节点之间无连接，则 Wij = 0。

1.2 简单行为建模示例

以动物基于饥饿和食物可用性决定是否进食为例，网络模型有两个输入节点（“饥饿”节点和“食物”节点）直接连接到一个输出节点。输入节点活动 xi 为 1 或 0，分别表示活跃或不活跃。当总输入 W1x1 + W2x2 超过阈值 θ 时，输出节点活跃，表示进食。该网络通过调整