人工神经网络类型有哪些,人工神经网络类型包括

本文详细介绍了人工神经网络的类型,包括BP神经网络、Hopfield网络和Kohonen网络,以及它们在遥感图像分类中的应用。神经网络的结构形式有前向神经网络、反馈神经网络等,其中前向神经网络如径向基函数网络在数据挖掘中广泛应用。此外,文章还阐述了人工神经网络在深度学习中的地位,以及其作为非线性、自适应信息处理系统的基本特征,如非线性、非局限性、非常定性和非凸性。最后,讨论了神经网络的拓扑结构,如层次型和互连型网络,以及神经元间的连接权值如何影响网络处理信息的方式。

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 人工神经网络分类方法

从20世纪80年代末期,人工神经网络方法开始应用于遥感图像的自动分类。

目前,在遥感图像的自动分类方面,应用和研究比较多的人工神经网络方法主要有以下几种:(1)BP(BackPropagation)神经网络,这是一种应用较广泛的前馈式网络,属于有监督分类算法,它将先验知识融于网络学习之中,加以最大限度地利用,适应性好,在类别数少的情况下能够得到相当高的精度,但是其网络的学习主要采用误差修正算法,识别对象种类多时,随着网络规模的扩大,需要的计算过程较长,收敛缓慢而不稳定,且识别精度难以达到要求。

(2)Hopfield神经网络。属于反馈式网络。主要采用Hebb规则进行学习,一般情况下计算的收敛速度较快。

这种网络是美国物理学家J.J.Hopfield于1982年首先提出的,它主要用于模拟生物神经网络的记忆机理。

Hopfield神经网络状态的演变过程是一个非线性动力学系统,可以用一组非线性差分方程来描述。

系统的稳定性可用所谓的“能量函数”进行分析,在满足一定条件下,某种“能量函数”的能量在网络运行过程中不断地减少,最后趋于稳定的平衡状态。

Hopfield网络的演变过程是一种计算联想记忆或求解优化问题的过程。(3)Kohonen网络。

这是一种由芬兰赫尔辛基大学神经网络专家Kohonen(1981)提出的自组织神经网络,其采用了无导师信息的学习算法,这种学习算法仅根据输入数据的属性而调整权值,进而完成向环境学习、自动分类和聚类等任务。

其最大的优点是最终的各个相邻聚类之间是有相似关系的,即使识别时把样本映射到了一个错误的节点,它也倾向于被识别成同一个因素或者一个相近的因素,这就十分接近人的识别特性。

简述人工神经网络的结构形式

神经网络有多种分类方式,例如,按网络性能可分为连续型与离散型网络,确定型与随机型网络:按网络拓扑结构可分为前向神经网络与反馈神经网络爱发猫 www.aifamao.com。本章土要简介前向神经网络、反馈神经网络和自组织特征映射神经网络。

前向神经网络是数据挖掘中广为应用的一种网络,其原理或算法也是很多神经网络模型的基础。径向基函数神经网络就是一种前向型神经网络。Hopfield神经网络是反馈网络的代表。

Hvpfi}ld网络的原型是一个非线性动力学系统,目前,已经在联想记忆和优化计算中得到成功应用。模拟退火算法是为解决优化计算中局部极小问题提出的。

Baltzmann机是具有随机输出值单元的随机神经网络,串行的Baltzmann机可以看作是对二次组合优化问题的模拟退火算法的具体实现,同时它还可以模拟外界的概率分布,实现概率意义上的联想记忆。

自组织竞争型神经网络的特点是能识别环境的特征并自动聚类。自组织竟争型神经网络已成功应用于特征抽取和大规模数据处理。

深度学习中什么是人工神经网络?

人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork,即ANN)是从信息处理角度对人脑神经元网络进行抽象,是20世纪80年代以来人工智能领域兴起的研究热点,其本质是一种运算模型,由大量的节点(或称神经元)之间相互联接构成,在模式识别、智能机器人、自动控制、生物、医学、经济等领域已成功地解决了许多现代计算机难以解决的实际问题,表现出了良好的智能特性。

人工神经网络是由大量处理单元互联组成的非线性、自适应信息处理系统,它是在现代神经科学研究成果的基础上提出的,试图通过模拟大脑神经网络处理、记忆信息的方式进行信息处理。

人工神经网络具有四个基本特征:(1)非线性–非线性关系是自然界的普遍特性,人工神经元处于激活或抑制二种不同的状态,这种行为在数学上表现为一种非线性人工神经网络关系。

具有阈值的神经元构成的网络具有更好的性能,可以提高容错性和存储容量。(2)非局限性–一个神经网络通常由多个神经元广泛连接而成。

一个系统的整体行为不仅取决于单个神经元的特征,而且可能主要由单元之间的相互作用、相互连接所决定。通过单元之间的大量连接模拟大脑的非局限性。联想记忆是非局限性的典型例子。

(3)非常定性–人工神经网络具有自适应、自组织、自学习能力。神经网络不但处理的信息可以有各种变化,而且在处理信息的同时,非线性动力系统本身也在不断变化。经常采用迭代过程描写动力系统的演化过程。

(4)非凸性–一个系统的演化方向,在一定条件下将取决于某个特定的状态函数。例如能量函数,它的极值相应于系统比较稳定的状态。

非凸性是指这种函数有多个极值,故系统具有多个较稳定的平衡态,这将导致系统演化的多样性。人工神经网络中,神经元处理单元可表示不同的对象,例如特征、字母、概念,或者一些有意义的抽象模式。

网络中处理单元的类型分为三类:输入单元、输出单元和隐单元。输入单元接受外部世界的信号与数据;输出单元实现系统处理结果的输出;隐单元是处在输入和输出单元之间,不能人工神经网络由系统外部观察的单元。

神经元间的连接权值反映了单元间的连接强度,信息的表示和处理体现在网络处理单元的连接关系中。

总结:人工神经网络是一种非程序化、适应性、大脑风格的信息处理,其本质是通过网络的变换和动力学行为得到一种并行分布式的信息处理功能,并在不同程度和层次上模仿人脑神经系统的信息处理功能。

人工神经元网络的拓扑结构主要有哪几种?谢谢大侠~~~

神经网络的拓扑结构包括网络层数、各层神经元数量以及各神经元之间相互连接的方式。人工神经网络的模型从其拓扑结构角度去看,可分为层次型和互连型。

层次型模型是将神经网络分为输入层(InputLayer)、隐层(HiddenLayer)和输出层(OutputLayer),各层顺序连接。

其中,输入层神经元负责接收来自外界的输入信息,并将其传递给隐层神经元。隐层负责神经网络内部的信息处理、信息变换。通常会根据变换的需要,将隐层设计为一层或多层。

扩展资料:人工神经网络模型主要考虑网络连接的拓扑结构、神经元的特征、学习规则等。目前,已有近40种神经网络模型,其中有反传网络、感知器、自组织映射、Hopfield网络、波耳兹曼机、适应谐振理论等。

人工神经网络采用了与传统人工智能和信息处理技术完全不同的机理,克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷,具有自适应、自组织和实时学习的特点。

参考资料来源:百度百科-人工神经网络。

人工神经网络,人工神经网络是什么意思

一、人工神经网络的概念人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork,ANN)简称神经网络(NN),是基于生物学中神经网络的基本原理,在理解和抽象了人脑结构和外界刺激响应机制后,以网络拓扑知识为理论基础,模拟人脑的神经系统对复杂信息的处理机制的一种数学模型。

该模型以并行分布的处理能力、高容错性、智能化和自学习等能力为特征,将信息的加工和存储结合在一起,以其独特的知识表示方式和智能化的自适应学习能力,引起各学科领域的关注。

它实际上是一个有大量简单元件相互连接而成的复杂网络,具有高度的非线性,能够进行复杂的逻辑操作和非线性关系实现的系统。神经网络是一种运算模型,由大量的节点(或称神经元)之间相互联接构成。

每个节点代表一种特定的输出函数,称为激活函数(activationfunction)。

每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值,称之为权重(weight),神经网络就是通过这种方式来模拟人类的记忆。网络的输出则取决于网络的结构、网络的连接方式、权重和激活函数。

而网络自身通常都是对自然界某种算法或者函数的逼近,也可能是对一种逻辑策略的表达。神经网络的构筑理念是受到生物的神经网络运作启发而产生的。

人工神经网络则是把对生物神经网络的认识与数学统计模型相结合,借助数学统计工具来实现。

另一方面在人工智能学的人工感知领域,我们通过数学统计学的方法,使神经网络能够具备类似于人的决定能力和简单的判断能力,这种方法是对传统逻辑学演算的进一步延伸。

人工神经网络中,神经元处理单元可表示不同的对象,例如特征、字母、概念,或者一些有意义的抽象模式。网络中处理单元的类型分为三类:输入单元、输出单元和隐单元。

输入单元接受外部世界的信号与数据;输出单元实现系统处理结果的输出;隐单元是处在输入和输出单元之间,不能由系统外部观察的单元。

神经元间的连接权值反映了单元间的连接强度,信息的表示和处理体现在网络处理单元的连接关系中。

人工神经网络是一种非程序化、适应性、大脑风格的信息处理,其本质是通过网络的变换和动力学行为得到一种并行分布式的信息处理功能,并在不同程度和层次上模仿人脑神经系统的信息处理功能。

神经网络,是一种应用类似于大脑神经突触连接结构进行信息处理的数学模型,它是在人类对自身大脑组织结合和思维机制的认识理解基础之上模拟出来的,它是根植于神经科学、数学、思维科学、人工智能、统计学、物理学、计算机科学以及工程科学的一门技术。

二、人工神经网络的发展神经网络的发展有悠久的历史。其发展过程大致可以概括为如下4个阶段。

1.第一阶段----启蒙时期(1)、M-P神经网络模型:20世纪40年代,人们就开始了对神经网络的研究。

1943年,美国心理学家麦克洛奇(Mcculloch)和数学家皮兹(Pitts)提出了M-P模型,此模型比较简单,但是意义重大。

在模型中,通过把神经元看作个功能逻辑器件来实现算法,从此开创了神经网络模型的理论研究。

(2)、Hebb规则:1949年,心理学家赫布(Hebb)出版了《TheOrganizationofBehavior》(行为组织学),他在书中提出了突触连接强度可变的假设。

这个假设认为学习过程最终发生在神经元之间的突触部位,突触的连接强度随之突触前后神经元的活动而变化。这一假设发展成为后来神经网络中非常著名的Hebb规则。

这一法则告诉人们,神经元之间突触的联系强度是可变的,这种可变性是学习和记忆的基础。Hebb法则为构造有学习功能的神经网络模型奠定了基础。

(3)、感知器模型:1957年,罗森勃拉特(Rosenblatt)以M-P模型为基础,提出了感知器(Perceptron)模型。

感知器模型具有现代神经网络的基本原则,并且它的结构非常符合神经生理学。

这是一个具有连续可调权值矢量的MP神经网络模型,经过训练可以达到对一定的输入矢量模式进行分类和识别的目的,它虽然比较简单,却是第一个真正意义上的神经网络。

Rosenblatt证明了两层感知器能够对输入进行分类,他还提出了带隐层处理元件的三层感知器这一重要的研究方向。

Rosenblatt的神经网络模型包含了一些现代神经计算机的基本原理,从而形成神经网络方法和技术的重大突破。

(4)、ADALINE网络模型:1959年,美国著名工程师威德罗(B.Widrow)和霍夫(M.Hoff)等人提出了自适应线性元件(Adaptivelinearelement,简称Adaline)和Widrow-Hoff学习规则(又称最小均方差算法或称δ规则)的神经网络训练方法,并将其应用于实际工程,成为第一个用于解决实际问题的人工神经网络,促进了神经网络的研究应用和发展。

ADALINE网络模型是一种连续取值的自适应线性神经元网络模型,可以用于自适应系统。

2.第二阶段----低潮时期人工智能的创始人之一Minsky和Papert对以感知器为代表的网络系统的功能及局限性从数学上做了深入研究,于1969年发表了轰动一时《Perceptrons》一书,指出简单的线性感知器的功能是有限的,它无法解决线性不可分的两类样本的分类问题,如简单的线性感知器不可能实现“异或”的逻辑关系等。

这一论断给当时人工神经元网络的研究带来沉重的打击。开始了神经网络发展史上长达10年的低潮期。

(1)、自组织神经网络SOM模型:1972年,芬兰的KohonenT.教授,提出了自组织神经网络SOM(Self-Organizingfeaturemap)。

后来的神经网络主要是根据KohonenT.的工作来实现的。SOM网络是一类无导师学习网络,主要用于模式识别﹑语音识别及分类问题。

它采用一种“胜者为王”的竞争学习算法,与先前提出的感知器有很大的不同,同时它的学习训练方式是无指导训练,是一种自组织网络。

这种学习训练方式往往是在不知道有哪些分类类型存在时,用作提取分类信息的一种训练。

(2)、自适应共振理论ART:1976年,美国Grossberg教授提出了著名的自适应共振理论ART(AdaptiveResonanceTheory),其学习过程具有自组织和自稳定的特征。

3.第三阶段----复兴时期(1)、Hopfield模型:1982年,美国物理学家霍普菲尔德(Hopfield)提出了一种离散神经网络,即离散Hopfield网络,从而有力地推动了神经网络的研究。

在网络中,它首次将李雅普诺夫(Lyapunov)函数引入其中,后来的研究学者也将Lyapunov函数称为能量函数。证明了网络的稳定性。

1984年,Hopfield又提出了一种连续神经网络,将网络中神经元的激活函数由离散型改为连续型。

1985年,Hopfield和Tank利用Hopfield神经网络解决了著名的旅行推销商问题(TravellingSalesmanProblem)。Hopfield神经网络是一组非线性微分方程。

Hopfield的模型不仅对人工神经网络信息存储和提取功能进行了非线性数学概括,提出了动力方程和学习方程,还对网络算法提供了重要公式和参数,使人工神经网络的构造和学习有了理论指导,在Hopfield模型的影响下,大量学者又激发起研究神经网络的热情,积极投身于这一学术领域中。

因为Hopfield神经网络在众多方面具有巨大潜力,所以人们对神经网络的研究十分地重视,更多的人开始了研究神经网络,极大地推动了神经网络的发展。

(2)、Boltzmann机模型:1983年,Kirkpatrick等人认识到模拟退火算法可用于NP完全组合优化问题的求解,这种模拟高温物体退火过程来找寻全局最优解的方法最早由Metropli等人1953年提出的。

1984年,Hinton与年轻学者Sejnowski等合作提出了大规模并行网络学习机,并明确提出隐单元的概念,这种学习机后来被称为Boltzmann机。

Hinton和Sejnowsky利用统计物理学的感念和方法,首次提出的多层网络的学习算法,称为Boltzmann机模型。

(3)、BP神经网络模型:1986年,儒默哈特(melhart)等人在多层神经网络模型的基础上,提出了多层神经网络权值修正的反向传播学习算法----BP算法(ErrorBack-Propagation),解决了多层前向神经网络的学习问题,证明了多层神经网络具有很强的学习能力,它可以完成许多学习任务,解决许多实际问题。

(4)、并行分布处理理论:1986年,由Rumelhart和McCkekkand主编的《ParallelDistributedProcessing:ExplorationintheMicrostructuresofCognition》,该书中,他们建立了并行分布处理理论,主要致力于认知的微观研究,同时对具有非线性连续转移函数的多层前馈网络的误差反向传播算法即BP算法进行了详尽的分析,解决了长期以来没有权值调整有效算法的难题。

可以求解感知机所不能解决的问题,回答了《Perceptrons》一书中关于神经网络局限性的问题,从实践上证实了人工神经网络有很强的运算能力。

(5)、细胞神经网络模型:1988年,Chua和Yang提出了细胞神经网络(CNN)模型,它是一个细胞自动机特性的大规模非线性计算机仿真系统。

Kosko建立了双向联想存储模型(BAM),它具有非监督学习能力。(6)、Darwinism模型:Edelman提出的Darwinism模型在90年代初产生了很大的影响,他建立了一种神经网络系统理论。

(7)、1988年,Linsker对感知机网络提出了新的自组织理论,并在Shanon信息论的基础上形成了最大互信息理论,从而点燃了基于NN的信息应用理论的光芒。

(8)、1988年,Broomhead和Lowe用径向基函数(Radialbasisfunction,RBF)提出分层网络的设计方法,从而将NN的设计与数值分析和线性适应滤波相挂钩。

(9)、1991年,Haken把协同引入神经网络,在他的理论框架中,他认为,认知过程是自发的,并断言模式识别过程即是模式形成过程。

(10)、1994年,廖晓昕关于细胞神经网络的数学理论与基础的提出,带来了这个领域新的进展。

通过拓广神经网络的激活函数类,给出了更一般的时滞细胞神经网络(DCNN)、Hopfield神经网络(HNN)、双向联想记忆网络(BAM)模型。

(11)、90年代初,Vapnik等提出了支持向量机(Supportvectormachines,SVM)和VC(Vapnik-Chervonenkis)维数的概念。

经过多年的发展,已有上百种的神经网络模型被提出。

什么是人工神经网络

人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork,即ANN),是20世纪80年代以来人工智能领域兴起的研究热点。

它从信息处理角度对人脑神经元网络进行抽象,建立某种简单模型,按不同的连接方式组成不同的网络。在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。

神经网络是一种运算模型,由大量的节点(或称神经元)之间相互联接构成。每个节点代表一种特定的输出函数,称为激励函数(activationfunction)。

每两个节点间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值,称之为权重,这相当于人工神经网络的记忆。网络的输出则依网络的连接方式,权重值和激励函数的不同而不同。

而网络自身通常都是对自然界某种算法或者函数的逼近,也可能是对一种逻辑策略的表达。

最近十多年来,人工神经网络的研究工作不断深入,已经取得了很大的进展,其在模式识别、智能机器人、自动控制、预测估计、生物、医学、经济等领域已成功地解决了许多现代计算机难以解决的实际问题,表现出了良好的智能特性。

 

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