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神经元网络系统的涌现是什么

发布时间:2022-06-16 09:24:22

什么是神经网络

神经网络可以指向两种,一个是生物神经网络,一个是人工神经网络。
生物神经网络:一般指生物的大脑神经元,细胞,触点等组成的网络,用于产生生物的意识,帮助生物进行思考和行动。
人工神经网络(Artificial
Neural
Networks,简写为ANNs)也简称为神经网络(NNs)或称作连接模型(Connection
Model),它是一种模仿动物神经网络行为特征,进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度,通过调整内部大量节点之间相互连接的关系,从而达到处理信息的目的。
人工神经网络:是一种应用类似于大脑神经突触联接的结构进行信息处理的数学模型。在工程与学术界也常直接简称为“神经网络”或类神经网络。

㈡ 人工神经网络的发展

现代意义上对神经网络(特指人工神经网络)的研究一般认为从1943年美国芝加哥大学的生理学家W.S. McCulloch和W.A. Pitts提出M-P神经元模型开始,到今年正好六十年。在这六十年中,神经网络的发展走过了一段曲折的道路。1965年M. Minsky和S. Papert在《感知机》一书中指出感知机的缺陷并表示出对这方面研究的悲观态度,使得神经网络的研究从兴起期进入了停滞期,这是神经网络发展史上的第一个转折。到了20世纪80年代初,J.J. Hopfield的工作和D. Rumelhart等人的PDP报告显示出神经网络的巨大潜力,使得该领域的研究从停滞期进入了繁荣期,这是神经网络发展史上的第二个转折。
到了20世纪90年代中后期,随着研究者们对神经网络的局限有了更清楚的认识,以及支持向量机等似乎更有前途的方法的出现,“神经网络”这个词不再象前些年那么“火爆”了。很多人认为神经网络的研究又开始陷入了低潮,并认为支持向量机将取代神经网络。有趣的是,着名学者C.-J. Lin于2003年1月在德国马克斯·普朗克研究所所做的报告中说,支持向量机虽然是一个非常热门的话题,但目前最主流的分类工具仍然是决策树和神经网络。由着名的支持向量机研究者说出这番话,显然有一种特殊的意味。
事实上,目前神经网络的境遇与1965年之后真正的低潮期相比有明显的不同。在1965年之后的很长一段时期里,美国和前苏联没有资助任何一项神经网络的研究课题,而今天世界各国对神经网络的研究仍然有大量的经费支持;1965年之后90%以上的神经网络研究者改变了研究方向,而今天无论是国际还是国内都有一支相对稳定的研究队伍。实际上,神经网络在1965年之后陷入低潮是因为当时该领域的研究在一定意义上遭到了否定,而今天的相对平静是因为该领域已经走向成熟,很多技术开始走进生产和生活,从而造成了原有研究空间的缩小。
在科学研究中通常有这么一个现象,当某个领域的论文大量涌现的时候,往往正是该领域很不成熟、研究空间很大的时候,而且由于这时候人们对该领域研究的局限缺乏清楚的认识,其热情往往具有很大的盲目性。从这个意义上说,过去若干年里各领域研究者一拥而上、各种专业刊物满眼“神经网络”的风光,其实是一种畸形繁荣的景象,而对神经网络的研究现在才进入了一个比较理智、正常的发展期。在这段时期中,通过对以往研究中存在的问题和局限进行反思,并适当借鉴相关领域的研究进展,将可望开拓新的研究空间,为该领域的进一步发展奠定基础。

㈢ 什么是人体神经网络

神经系统
概述
神经系统nervous system是机体内起主导作用的系统。内、外环境的各种信息,由感受器接受后,通过周围神经传递到脑和脊髓的各级中枢进行整合,再经周围神经控制和调节机体各系统器官的活动,以维持机体与内、外界环境的相对平衡。

人体各器官、系统的功能都是直接或间接处于神经系统的调节控制之下,神经系统是整体内起主导作用的调节系统。人体是一个复杂的机体,各器官、系统的功能不是孤立的,它们之间互相联系、互相制约;同时,人体生活在经常变化的环境中,环境的变化随时影响着体内的各种功能。这就需要对体内各种功能不断作出迅速而完善的调节,使机体适应内外环境的变化。实现这一调节功能的系统主要就是神经系统。

神经系的基本结构
神经系统是由神经细胞(神经元)和神经胶质所组成。

1.神经元。

神经元neuron是一种高度特化的细胞,是神经系统的基本结构和功能单位,它具有感受刺激和传导兴奋的功能。神经元由胞体和突起两部分构成。胞体的中央有细胞核,核的周围为细胞质,胞质内除有一般细胞所具有的细胞器如线粒体、内质网等外,还含有特有的神经原纤维及尼氏体。神经元的突起根据形状和机能又分为树突dendrite和轴突axon。树突较短但分支较多,它接受冲动,并将冲动传至细胞体,各类神经元树突的数目多少不等,形态各异。每个神经元只发出一条轴突,长短不一,胞体发生出的冲动则沿轴突传出。

根据突起的数目,可将神经元从形态上分为假单极神经元、双极神经元和多极神经元三大类。

根据神经元的功能,可分为感觉神经元、运动神经元和联络神经元。感觉神经元又称传入神经元,一般位于外周的感觉神经节内,为假单极或双极神经元,感觉神经元的周围突接受内外界环境的各种刺激,经胞体和中枢突将冲动传至中枢;运动神经元又名传出神经元,一般位于脑、脊髓的运动核内或周围的植物神经节内,为多极神经元,它将冲动从中枢传至肌肉或腺体等效应器;联络神经元又称中间神经元,是位于感觉和运动神经元之间的神经元,起联络、整合等作用,为多极神经元。

2.神经胶质。

神经胶质neuroglia数目较神经元,突起无树突、轴突之分,胞体较小,胞浆中无神经原纤维和尼氏体,不具有传导冲动的功能。神经胶质对神经元起着支持、绝缘、营养和保护等作用,并参与构成血脑屏障。

3.突触。

神经元间联系方式是互相接触,而不是细胞质的互相沟通。该接触部位的结构特化称为突触synapse,通常是一个神经元的轴突与另一个神经元的树突或胞体借突触发生机能上的联系,神经冲动由一个神经元通过突触传递到另一个神经元。

神经系统的构成
神经系统分为中枢神经系统和周围神经系统两大部分。中枢神经系统包括脑和脊髓。脑和脊髓位于人体的中轴位,它们的周围有头颅骨和脊椎骨包绕。这些骨头质地很硬,在人年龄小时还富有弹性,因此可以使脑和脊髓得到很好的保护。脑分为端脑、间脑、小脑和脑干四部分。脊髓主要是传导通路,能把外界的刺激及时传送到脑,然后再把脑发出的命令及时传送到周围器官,起到了上通下达的桥梁作用。周围神经系统包括脑神经、脊神经和植物神经。脑神经共有12对,主要支配头面部器官的感觉和运动。人能看到周围事物,听见声音,闻出香臭,尝出滋味,以及有喜怒哀乐的表情等,都必须依靠这12对脑神经的功能。 脊神经共有31对,其中包括颈神经8对,胸神经12对,腰神经5对,骶神经5对,尾神经 1对。脊神经由脊髓发出,主要支配身体和四肢的感觉、运动和反射。植物神经也称为内脏神经,主要分布于内脏、心血管和腺体。心跳、呼吸和消化活动都受它的调节。植物神经分为交感神经和副交感神经两类,两者之间相互桔抗又相互协调,组成一个配合默契的有机整体,使内脏活动能适应内外环境的需要。

神经系统

神经系统是人体内由神经组织构成的全部装置。主要由神经元组成。神经系统由中枢神经系统和遍布全身各处的周围神经系统两部分组成。中枢神经系统包括脑和脊髓,分别位于颅腔和椎管内,是神经组织最集中、构造最复杂的部位。存在有控制各种生理机能的中枢。周围神经系统包括各种神经和神经节。其中同脑相连的称为脑神经,与脊髓相连的为脊神经,支配内脏器官的称植物性神经。各类神经通过其末梢与其他器官系统相联系。神经系统具有重要的功能,是人体内起主导作用的系统。一方面它控制与调节各器官、系统的活动,使人体成为一个统一的整体。另一方面通过神经系统的分析与综合,使机体对环境变化的刺激作出相应的反应,达到机体与环境的统一。神经系统对生理机能调节的基本活动形式是反射。人的大脑的高度发展,使大脑皮质成为控制整个机体功能的最高级部位,并具有思维、意识等生理机能。神经系统发生于胚胎发育的早期,由外胚层发育而来。

小脑、大脑和神经系统

大脑的功能主要有:进行理论性的思考、判断事物、说话、掌管本能以及掌管情感。神经的功能是传递脑部的指令到身体各部位,再由末梢神经和中枢神经将身体各部位所收集的情报回传到大脑进行资料分析的。

小脑的功能是由旧小脑负责保持身体的平衡,例如站立、行走、运动。而新小脑是负责将大脑所传达的粗略运动指令进行仔细调整后,通过神经细胞,以电脑的速度和准确性,传到身体的每个部位。小脑皮质每1mm2聚集了50万个神经细胞,之所以我们能够使全身的肌肉协调地进行各种动作,例如挥杆自如,全部都是因为新小脑,即神经细胞的聚合体,以千分之一秒的速度来准确地处理了大脑发出的运动指令,如果这里出了问题,就无法巧妙用手握住物体,又或无法做到协调的动作了。

保护脑部的正常运作

大家对脑部和神经粗略地了解了一些主要功能,现在我们要学习如何去保护及保证脑部及神经系统能发挥正常的功能。因为当它们正常操作时,我们的高尔夫球和生活才能好好享受。首先要了解脑部会有机会出现一些疾病和原因,脑部常见的疾病有脑血管阻塞或破裂即是脑中风,但它并不是单一的疾病,而是脑梗塞、脑出血、蜘蛛膜下出血等会使脑血管产生障碍的各种疾病的总称。而这些病的背景都是动脉硬化,再加上精神过度紧张、饮酒、身体过度疲劳而身体已到了最危险的时候,一触即发而造成出血的结果。

而神经有可能出现的疾病就是神经痛,例如三叉神经痛、枕神经痛、肋间神经痛和坐骨神经痛等等,根据一些医书的解释是由于某些部位的神经受到压迫,例如:肌肉的过份紧张收缩和骨的移位而令某些神经受到过大的压力而痛,又或者由于颈椎、腰椎、脊椎变形、又或者由于肿痛等原因而导致神经痛,而引起这些病的根本原因通常是由于长期身体处于高度的精神紧张、饮食不健康、长期缺乏运动,而长期累积太多有害物质又排不出体外,加上工作的压力就很容易令身体去到危险程度。

希望大家能够提醒自己,用聪明的方法消除精神和身体的疲劳,同时要让身体摄取各种营养素、维他命、氨基酸、矿物质等等,以及多做运动去消除精神上的压力,令坏胆固醇无法在身体囤积,同时听音乐或出去旅行,又或者种种花草、浸浸温泉、做做运动按摩和多做伸展运动和多在清新空气的地方做深呼吸,以达到最健康。

㈣ 涌现理论

涌现理论的主要奠基人约翰霍兰德(John Henry Holland)在《涌现:从混沌到秩序》一书中这样描述“涌现”现象:

“在复杂的自适应系统中,‘涌现’现象俯拾皆是:蚂蚁社群、神经网络、免疫系统、互联网乃至世界经济等。但凡一个过程的整体的行为远比构成它的部分复杂,皆可称为‘涌现’。”

通常说来,“涌现”指一个系统中个体间预设的简单互动行为所造就的无法预知的复杂样态的现象。

(4)神经元网络系统的涌现是什么扩展阅读:

一、《涌现:从混沌到秩序》是对涌现现象进行深入探索的第一部着作。在本书中,作者比较了显示涌现现象的不同系统和模型。

展现了它们之间共同的规则或规律,讲述了从“蕴含着规范、能够生成像巨大的红杉和普通的雏菊那样复杂而独特结构”的微小种子,到能够通过自学习在西洋跳棋游戏中让设计者一败涂地的计算机。

从能够修建桥梁、跨越深沟和驾驭树叶之舟在溪流上航行的蚁群,到诗人充满感情的创作等涌现现象的具体表现。

二、约翰霍兰德1929年生于印第安娜,在俄亥俄州西部长大。小的时候,约翰就对表现出了强烈的求知欲。他的数学和物理都非常好。高三那一年,在全州的数理考试中,他以仅比第一名低两分的成绩获得第三名,并赢得了进入麻省理工学院学习的全额奖学金。

从那时起,他就开始了用计算机来模拟自然界生物进化的探索。“这种研究花了他二十年的时间才取得成果,也让人们二十多年以后才开始认识到其重要性”霍兰德的第一个博士学位是计算机科学。

他十分着迷于基于程序的人工智能神经网络(以神经元细胞构成网络,借以产生记忆和复杂的行为的想法),因为这种方法和他人造生命智能的思路不谋而合。

㈤ 有人可以介绍一下什么是"神经网络"吗

由于神经网络是多学科交叉的产物,各个相关的学科领域对神经网络
都有各自的看法,因此,关于神经网络的定义,在科学界存在许多不同的
见解。目前使用得最广泛的是T.Koholen的定义,即"神经网络是由具有适
应性的简单单元组成的广泛并行互连的网络,它的组织能够模拟生物神经
系统对真实世界物体所作出的交互反应。"

如果我们将人脑神经信息活动的特点与现行冯·诺依曼计算机的工作方
式进行比较,就可以看出人脑具有以下鲜明特征:

1. 巨量并行性。
在冯·诺依曼机中,信息处理的方式是集中、串行的,即所有的程序指
令都必须调到CPU中后再一条一条地执行。而人在识别一幅图像或作出一项
决策时,存在于脑中的多方面的知识和经验会同时并发作用以迅速作出解答。
据研究,人脑中约有多达10^(10)~10^(11)数量级的神经元,每一个神经元
具有103数量级的连接,这就提供了巨大的存储容量,在需要时能以很高的
反应速度作出判断。

2. 信息处理和存储单元结合在一起。
在冯·诺依曼机中,存储内容和存储地址是分开的,必须先找出存储器的
地址,然后才能查出所存储的内容。一旦存储器发生了硬件故障,存储器中
存储的所有信息就都将受到毁坏。而人脑神经元既有信息处理能力又有存储
功能,所以它在进行回忆时不仅不用先找存储地址再调出所存内容,而且可
以由一部分内容恢复全部内容。当发生"硬件"故障(例如头部受伤)时,并
不是所有存储的信息都失效,而是仅有被损坏得最严重的那部分信息丢失。

3. 自组织自学习功能。
冯·诺依曼机没有主动学习能力和自适应能力,它只能不折不扣地按照
人们已经编制好的程序步骤来进行相应的数值计算或逻辑计算。而人脑能够
通过内部自组织、自学习的能力,不断地适应外界环境,从而可以有效地处
理各种模拟的、模糊的或随机的问题。

神经网络研究的主要发展过程大致可分为四个阶段:

1. 第一阶段是在五十年代中期之前。

西班牙解剖学家Cajal于十九世纪末创立了神经元学说,该学说认为神经
元的形状呈两极,其细胞体和树突从其他神经元接受冲动,而轴索则将信号
向远离细胞体的方向传递。在他之后发明的各种染色技术和微电极技术不断
提供了有关神经元的主要特征及其电学性质。

1943年,美国的心理学家W.S.McCulloch和数学家W.A.Pitts在论文《神经
活动中所蕴含思想的逻辑活动》中,提出了一个非常简单的神经元模型,即
M-P模型。该模型将神经元当作一个功能逻辑器件来对待,从而开创了神经
网络模型的理论研究。

1949年,心理学家D.O. Hebb写了一本题为《行为的组织》的书,在这本
书中他提出了神经元之间连接强度变化的规则,即后来所谓的Hebb学习法则。
Hebb写道:"当神经细胞A的轴突足够靠近细胞B并能使之兴奋时,如果A重
复或持续地激发B,那么这两个细胞或其中一个细胞上必然有某种生长或代
谢过程上的变化,这种变化使A激活B的效率有所增加。"简单地说,就是
如果两个神经元都处于兴奋状态,那么它们之间的突触连接强度将会得到增
强。

五十年代初,生理学家Hodykin和数学家Huxley在研究神经细胞膜等效电
路时,将膜上离子的迁移变化分别等效为可变的Na+电阻和K+电阻,从而建
立了着名的Hodykin-Huxley方程。

这些先驱者的工作激发了许多学者从事这一领域的研究,从而为神经计
算的出现打下了基础。

2. 第二阶段从五十年代中期到六十年代末。

1958年,F.Rosenblatt等人研制出了历史上第一个具有学习型神经网络
特点的模式识别装置,即代号为Mark I的感知机(Perceptron),这一重
大事件是神经网络研究进入第二阶段的标志。对于最简单的没有中间层的
感知机,Rosenblatt证明了一种学习算法的收敛性,这种学习算法通过迭代
地改变连接权来使网络执行预期的计算。

稍后于Rosenblatt,B.Widrow等人创造出了一种不同类型的会学习的神经
网络处理单元,即自适应线性元件Adaline,并且还为Adaline找出了一种有
力的学习规则,这个规则至今仍被广泛应用。Widrow还建立了第一家神经计
算机硬件公司,并在六十年代中期实际生产商用神经计算机和神经计算机软
件。

除Rosenblatt和Widrow外,在这个阶段还有许多人在神经计算的结构和
实现思想方面作出了很大的贡献。例如,K.Steinbuch研究了称为学习矩阵
的一种二进制联想网络结构及其硬件实现。N.Nilsson于1965年出版的
《机器学习》一书对这一时期的活动作了总结。

3. 第三阶段从六十年代末到八十年代初。

第三阶段开始的标志是1969年M.Minsky和S.Papert所着的《感知机》一书
的出版。该书对单层神经网络进行了深入分析,并且从数学上证明了这种网
络功能有限,甚至不能解决象"异或"这样的简单逻辑运算问题。同时,他们
还发现有许多模式是不能用单层网络训练的,而多层网络是否可行还很值得
怀疑。

由于M.Minsky在人工智能领域中的巨大威望,他在论着中作出的悲观结论
给当时神经网络沿感知机方向的研究泼了一盆冷水。在《感知机》一书出版
后,美国联邦基金有15年之久没有资助神经网络方面的研究工作,前苏联也
取消了几项有前途的研究计划。

但是,即使在这个低潮期里,仍有一些研究者继续从事神经网络的研究工
作,如美国波士顿大学的S.Grossberg、芬兰赫尔辛基技术大学的T.Kohonen
以及日本东京大学的甘利俊一等人。他们坚持不懈的工作为神经网络研究的
复兴开辟了道路。

4. 第四阶段从八十年代初至今。

1982年,美国加州理工学院的生物物理学家J.J.Hopfield采用全互连型
神经网络模型,利用所定义的计算能量函数,成功地求解了计算复杂度为
NP完全型的旅行商问题(Travelling Salesman Problem,简称TSP)。这
项突破性进展标志着神经网络方面的研究进入了第四阶段,也是蓬勃发展
的阶段。

Hopfield模型提出后,许多研究者力图扩展该模型,使之更接近人脑的
功能特性。1983年,T.Sejnowski和G.Hinton提出了"隐单元"的概念,并且
研制出了Boltzmann机。日本的福岛邦房在Rosenblatt的感知机的基础上,
增加隐层单元,构造出了可以实现联想学习的"认知机"。Kohonen应用3000
个阈器件构造神经网络实现了二维网络的联想式学习功能。1986年,
D.Rumelhart和J.McClelland出版了具有轰动性的着作《并行分布处理-认知
微结构的探索》,该书的问世宣告神经网络的研究进入了高潮。

1987年,首届国际神经网络大会在圣地亚哥召开,国际神经网络联合会
(INNS)成立。随后INNS创办了刊物《Journal Neural Networks》,其他
专业杂志如《Neural Computation》,《IEEE Transactions on Neural
Networks》,《International Journal of Neural Systems》等也纷纷
问世。世界上许多着名大学相继宣布成立神经计算研究所并制订有关教育
计划,许多国家也陆续成立了神经网络学会,并召开了多种地区性、国际性
会议,优秀论着、重大成果不断涌现。

今天,在经过多年的准备与探索之后,神经网络的研究工作已进入了决
定性的阶段。日本、美国及西欧各国均制订了有关的研究规划。

日本制订了一个"人类前沿科学计划"。这项计划为期15-20年,仅
初期投资就超过了1万亿日元。在该计划中,神经网络和脑功能的研究占有
重要地位,因为所谓"人类前沿科学"首先指的就是有关人类大脑以及通过
借鉴人脑而研制新一代计算机的科学领域。

在美国,神经网络的研究得到了军方的强有力的支持。美国国防部投资
4亿美元,由国防部高级研究计划局(DAPRA)制订了一个8年研究计划,
并成立了相应的组织和指导委员会。同时,海军研究办公室(ONR)、空军
科研办公室(AFOSR)等也纷纷投入巨额资金进行神经网络的研究。DARPA认
为神经网络"看来是解决机器智能的唯一希望",并认为"这是一项比原子弹
工程更重要的技术"。美国国家科学基金会(NSF)、国家航空航天局(NASA)
等政府机构对神经网络的发展也都非常重视,它们以不同的形式支持了众多
的研究课题。

欧共体也制订了相应的研究计划。在其ESPRIT计划中,就有一个项目是
"神经网络在欧洲工业中的应用",除了英、德两国的原子能机构外,还有多
个欧洲大公司卷进这个研究项目,如英国航天航空公司、德国西门子公司等。
此外,西欧一些国家还有自己的研究计划,如德国从1988年就开始进行一个
叫作"神经信息论"的研究计划。

我国从1986年开始,先后召开了多次非正式的神经网络研讨会。1990年
12月,由中国计算机学会、电子学会、人工智能学会、自动化学会、通信学
会、物理学会、生物物理学会和心理学会等八个学会联合在北京召开了"中
国神经网络首届学术会议",从而开创了我国神经网络研究的新纪元。

㈥ 神经网络是什么

神经网络是一种模仿动物神经网络行为特征,进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度,通过调整内部大量节点之间相互连接的关系,从而达到处理信息的目的。

生物神经网络主要是指人脑的神经网络,它是人工神经网络的技术原型。人脑是人类思维的物质基础,思维的功能定位在大脑皮层,后者含有大约10^11个神经元,每个神经元又通过神经突触与大约103个其它神经元相连,形成一个高度复杂高度灵活的动态网络。作为一门学科,生物神经网络主要研究人脑神经网络的结构、功能及其工作机制,意在探索人脑思维和智能活动的规律。

人工神经网络是生物神经网络在某种简化意义下的技术复现,作为一门学科,它的主要任务是根据生物神经网络的原理和实际应用的需要建造实用的人工神经网络模型,设计相应的学习算法,模拟人脑的某种智能活动,然后在技术上实现出来用以解决实际问题。因此,生物神经网络主要研究智能的机理;人工神经网络主要研究智能机理的实现,两者相辅相成。

(6)神经元网络系统的涌现是什么扩展阅读:

神经网络的研究内容相当广泛,反映了多学科交叉技术领域的特点。主要的研究工作集中在以下几个方面:

1、生物原型

从生理学、心理学、解剖学、脑科学、病理学等方面研究神经细胞、神经网络、神经系统的生物原型结构及其功能机理。

2、建立模型

根据生物原型的研究,建立神经元、神经网络的理论模型。其中包括概念模型、知识模型、物理化学模型、数学模型等。

3、算法

在理论模型研究的基础上构作具体的神经网络模型,以实现计算机模拟或准备制作硬件,包括网络学习算法的研究。这方面的工作也称为技术模型研究。

神经网络用到的算法就是向量乘法,并且广泛采用符号函数及其各种逼近。并行、容错、可以硬件实现以及自我学习特性,是神经网络的几个基本优点,也是神经网络计算方法与传统方法的区别所在。

㈦ 我想问一下什么是神经网络

神经网络可以指向两种,一个是生物神经网络,一个是人工神经网络。
生物神经网络:一般指生物的大脑神经元,细胞,触点等组成的网络,用于产生生物的意识,帮助生物进行思考和行动。
人工神经网络(Artificial Neural Networks,简写为ANNs)也简称为神经网络(NNs)或称作连接模型(Connection Model),它是一种模仿动物神经网络行为特征,进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度,通过调整内部大量节点之间相互连接的关系,从而达到处理信息的目的。
人工神经网络:是一种应用类似于大脑神经突触联接的结构进行信息处理的数学模型。在工程与学术界也常直接简称为“神经网络”或类神经网络。

㈧ 什么叫神经网络

南搞小孩给出基本的概念: 一.一些基本常识和原理 [什么叫神经网络?] 人的思维有逻辑性和直观性两种不同的基本方式。逻辑性的思维是指根据逻辑规则进行推理的过程;它先将信息化成概念,并用符号表示,然后,根据符号运算按串行模式进行逻辑推理;这一过程可以写成串行的指令,让计算机执行。然而,直观性的思维是将分布式存储的信息综合起来,结果是忽然间产生想法或解决问题的办法。这种思维方式的根本之点在于以下两点:1.信息是通过神经元上的兴奋模式分布储在网络上;2.信息处理是通过神经元之间同时相互作用的动态过程来完成的。 人工神经网络就是模拟人思维的第二种方式。这是一个非线性动力学系统,其特色在于信息的分布式存储和并行协同处理。虽然单个神经元的结构极其简单,功能有限,但大量神经元构成的网络系统所能实现的行为却是极其丰富多彩的。 [人工神经网络的工作原理] 人工神经网络首先要以一定的学习准则进行学习,然后才能工作。现以人工神经网络对手写“A”、“B”两个字母的识别为例进行说明,规定当“A”输入网络时,应该输出“1”,而当输入为“B”时,输出为“0”。 所以网络学习的准则应该是:如果网络作出错误的的判决,则通过网络的学习,应使得网络减少下次犯同样错误的可能性。首先,给网络的各连接权值赋予(0,1)区间内的随机值,将“A”所对应的图象模式输入给网络,网络将输入模式加权求和、与门限比较、再进行非线性运算,得到网络的输出。在此情况下,网络输出为“1”和“0”的概率各为50%,也就是说是完全随机的。这时如果输出为“1”(结果正确),则使连接权值增大,以便使网络再次遇到“A”模式输入时,仍然能作出正确的判断。 如果输出为“0”(即结果错误),则把网络连接权值朝着减小综合输入加权值的方向调整,其目的在于使网络下次再遇到“A”模式输入时,减小犯同样错误的可能性。如此操作调整,当给网络轮番输入若干个手写字母“A”、“B”后,经过网络按以上学习方法进行若干次学习后,网络判断的正确率将大大提高。这说明网络对这两个模式的学习已经获得了成功,它已将这两个模式分布地记忆在网络的各个连接权值上。当网络再次遇到其中任何一个模式时,能够作出迅速、准确的判断和识别。一般说来,网络中所含的神经元个数越多,则它能记忆、识别的模式也就越多。 南搞小孩一个小程序: 关于一个神经网络模拟程序的下载 人工神经网络实验系统(BP网络) V1.0 Beta 作者:沈琦 http://emuch.net/html/200506/de24132.html 作者关于此程序的说明: 从输出结果可以看到,前3条"学习"指令,使"输出"神经元收敛到了值 0.515974。而后3条"学习"指令,其收敛到了值0.520051。再看看处理4和11的指令结果 P *Out1: 0.520051看到了吗? "大脑"识别出了4和11是属于第二类的!怎么样?很神奇吧?再打show指令看看吧!"神经网络"已经形成了!你可以自己任意的设"模式"让这个"大脑"学习分辩哦!只要样本数据量充分(可含有误差的样本),如果能够在out数据上收敛地话,那它就能分辨地很准哦!有时不是绝对精确,因为它具有"模糊处理"的特性.看Process输出的值接近哪个Learning的值就是"大脑"作出的"模糊性"判别! 南搞小孩神经网络研究社区: 人工神经网络论坛 http://www.youngfan.com/forum/index.php http://www.youngfan.com/nn/index.html(旧版,枫舞推荐) 国际神经网络学会(INNS)(英文) http://www.inns.org/ 欧洲神经网络学会(ENNS)(英文) http://www.snn.kun.nl/enns/ 亚太神经网络学会(APNNA)(英文) http://www.cse.cuhk.e.hk/~apnna 日本神经网络学会(JNNS)(日文) http://www.jnns.org 国际电气工程师协会神经网络分会 http://www.ieee-nns.org/ 研学论坛神经网络 http://bbs.matwav.com/post/page?bid=8&sty=1&age=0 人工智能研究者俱乐部 http://www.souwu.com/ 2nsoft人工神经网络中文站 http://211.156.161.210:8888/2nsoft/index.jsp =南搞小孩推荐部分书籍: 人工神经网络技术入门讲稿(PDF) http://www.youngfan.com/nn/ann.pdf 神经网络FAQ(英文) http://www.youngfan.com/nn/FAQ/FAQ.html 数字神经网络系统(电子图书) http://www.youngfan.com/nn/nnbook/director.htm 神经网络导论(英文) http://www.shef.ac.uk/psychology/gurney/notes/contents.html =南搞小孩还找到一份很有参考价值的讲座 <前向网络的敏感性研究> http://www.youngfan.com/nn/mgx.ppt 是Powerpoint文件,比较大,如果网速不够最好用鼠标右键下载另存. 南搞小孩添言:很久之前,枫舞梦想智能机器人从自己手中诞生,SO在学专业的时候也有往这方面发展...考研的时候亦是朝着人工智能的方向发展..但是很不幸的是枫舞考研失败...SO 只好放弃这个美好的愿望,为生活奔波.希望你能够成为一个好的智能计算机工程师..枫舞已经努力的在给你提供条件资源哦~~

㈨ 神经网络的发展趋势如何

神经网络的云集成模式还不是很成熟,应该有发展潜力,但神经网络有自己的硬伤,不知道能够达到怎样的效果,所以决策支持系统中并不是很热门,但是神经网络无视过程的优点也是无可替代的,云网络如果能够对神经网络提供一个互补的辅助决策以控制误差的话,也许就能使神经网络成熟起来
1 人工神经网络产生的背景
自古以来,关于人类智能本源的奥秘,一直吸引着无数哲学家和自然科学家的研究热情。生物学家、神经学家经过长期不懈的努力,通过对人脑的观察和认识,认为人脑的智能活动离不开脑的物质基础,包括它的实体结构和其中所发生的各种生物、化学、电学作用,并因此建立了神经元网络理论和神经系统结构理论,而神经元理论又是此后神经传导理论和大脑功能学说的基础。在这些理论基础之上,科学家们认为,可以从仿制人脑神经系统的结构和功能出发,研究人类智能活动和认识现象。另一方面,19世纪之前,无论是以欧氏几何和微积分为代表的经典数学,还是以牛顿力学为代表的经典物理学,从总体上说,这些经典科学都是线性科学。然而,客观世界是如此的纷繁复杂,非线性情况随处可见,人脑神经系统更是如此。复杂性和非线性是连接在一起的,因此,对非线性科学的研究也是我们认识复杂系统的关键。为了更好地认识客观世界,我们必须对非线性科学进行研究。人工神经网络作为一种非线性的、与大脑智能相似的网络模型,就这样应运而生了。所以,人工神经网络的创立不是偶然的,而是20世纪初科学技术充分发展的产物。
2 人工神经网络的发展
人工神经网络的研究始于40年代初。半个世纪以来,经历了兴起、高潮与萧条、高潮及稳步发展的远为曲折的道路。
1943年,心理学家W.S.Mcculloch和数理逻辑学家W.Pitts 提出了M—P模型,这是第一个用数理语言描述脑的信息处理过程的模型, 虽然神经元的功能比较弱,但它为以后的研究工作提供了依据。1949年,心理学家D.O.Hebb提出突触联系可变的假设,根据这一假设提出的学习规律为神经网络的学习算法奠定了基础。 1957 年, 计算机科学家Rosenblatt提出了着名的感知机模型,它的模型包含了现代计算机的一些原理,是第一个完整的人工神经网络,第一次把神经网络研究付诸工程实现。由于可应用于模式识别,联想记忆等方面,当时有上百家实验室投入此项研究,美国军方甚至认为神经网络工程应当比“原子弹工程”更重要而给予巨额资助,并在声纳信号识别等领域取得一定成绩。1960年,B.Windrow和E.Hoff提出了自适应线性单元, 它可用于自适应滤波、预测和模式识别。至此,人工神经网络的研究工作进入了第一个高潮。
1969年,美国着名人工智能学者M.Minsky和S.Papert编写了影响很大的Perceptron一书,从理论上证明单层感知机的能力有限,诸如不能解决异或问题,而且他们推测多层网络的感知机能力也不过如此,他们的分析恰似一瓢冷水,很多学者感到前途渺茫而纷纷改行,原先参与研究的实验室纷纷退出,在这之后近10年,神经网络研究进入了一个缓慢发展的萧条期。这期间,芬兰学者T.Kohonen 提出了自组织映射理论,反映了大脑神经细胞的自组织特性、记忆方式以及神经细胞兴奋刺激的规律;美国学者S.A.Grossberg的自适应共振理论(ART );日本学者K.Fukushima提出了认知机模型;ShunIchimari则致力于神经网络有关数学理论的研究等,这些研究成果对以后的神经网络的发展产生了重要影响。
美国生物物理学家J.J.Hopfield于1982年、1984年在美国科学院院刊发表的两篇文章,有力地推动了神经网络的研究,引起了研究神经网络的又一次热潮。 1982 年, 他提出了一个新的神经网络模型——hopfield网络模型。他在这种网络模型的研究中,首次引入了网络能量函数的概念,并给出了网络稳定性的判定依据。1984年,他又提出了网络模型实现的电子电路,为神经网络的工程实现指明了方向,他的研究成果开拓了神经网络用于联想记忆的优化计算的新途径,并为神经计算机研究奠定了基础。1984年Hinton等人将模拟退火算法引入到神经网络中,提出了Boltzmann机网络模型,BM 网络算法为神经网络优化计算提供了一个有效的方法。1986年,D.E.Rumelhart和J.LMcclelland提出了误差反向传播算法,成为至今为止影响很大的一种网络学习方法。1987年美国神经计算机专家R.Hecht—Nielsen提出了对向传播神经网络,该网络具有分类灵活,算法简练的优点,可用于模式分类、函数逼近、统计分析和数据压缩等领域。1988年L.Ochua 等人提出了细胞神经网络模型,它在视觉初级加工上得到了广泛应用。
为适应人工神经网络的发展,1987年成立了国际神经网络学会,并决定定期召开国际神经网络学术会议。1988年1月Neural Network 创刊。1990年3月IEEE Transaction on Neural Network问世。 我国于1990年12月在北京召开了首届神经网络学术大会,并决定以后每年召开一次。1991 年在南京成立了中国神经网络学会。 IEEE 与INNS 联合召开的IJCNN92已在北京召开。 这些为神经网络的研究和发展起了推波助澜的作用,人工神经网络步入了稳步发展的时期。
90年代初,诺贝尔奖获得者Edelman提出了Darwinism模型,建立了神经网络系统理论。同年,Aihara等在前人推导和实验的基础上,给出了一个混沌神经元模型,该模型已成为一种经典的混沌神经网络模型,该模型可用于联想记忆。 Wunsch 在90OSA 年会上提出了一种AnnualMeeting,用光电执行ART,学习过程有自适应滤波和推理功能,具有快速和稳定的学习特点。1991年,Hertz探讨了神经计算理论, 对神经网络的计算复杂性分析具有重要意义;Inoue 等提出用耦合的混沌振荡子作为某个神经元,构造混沌神经网络模型,为它的广泛应用前景指明了道路。1992年,Holland用模拟生物进化的方式提出了遗传算法, 用来求解复杂优化问题。1993年方建安等采用遗传算法学习,研究神经网络控制器获得了一些结果。1994年Angeline等在前人进化策略理论的基础上,提出一种进化算法来建立反馈神经网络,成功地应用到模式识别,自动控制等方面;廖晓昕对细胞神经网络建立了新的数学理论和方法,得到了一系列结果。HayashlY根据动物大脑中出现的振荡现象,提出了振荡神经网络。1995年Mitra把人工神经网络与模糊逻辑理论、 生物细胞学说以及概率论相结合提出了模糊神经网络,使得神经网络的研究取得了突破性进展。Jenkins等人研究光学神经网络, 建立了光学二维并行互连与电子学混合的光学神经网络,它能避免网络陷入局部最小值,并最后可达到或接近最理想的解;SoleRV等提出流体神经网络,用来研究昆虫社会,机器人集体免疫系统,启发人们用混沌理论分析社会大系统。1996年,ShuaiJW’等模拟人脑的自发展行为, 在讨论混沌神经网络的基础上提出了自发展神经网络。1997、1998年董聪等创立和完善了广义遗传算法,解决了多层前向网络的最简拓朴构造问题和全局最优逼近问题。
随着理论工作的发展,神经网络的应用研究也取得了突破性进展,涉及面非常广泛,就应用的技术领域而言有计算机视觉,语言的识别、理解与合成,优化计算,智能控制及复杂系统分析,模式识别,神经计算机研制,知识推理专家系统与人工智能。涉及的学科有神经生理学、认识科学、数理科学、心理学、信息科学、计算机科学、微电子学、光学、动力学、生物电子学等。美国、日本等国在神经网络计算机软硬件实现的开发方面也取得了显着的成绩,并逐步形成产品。在美国,神经计算机产业已获得军方的强有力支持,国防部高级研究计划局认为“神经网络是解决机器智能的唯一希望”,仅一项8 年神经计算机计划就投资4亿美元。在欧洲共同体的ESPRIT计划中, 就有一项特别项目:“神经网络在欧洲工业中的应用”,单是生产神经网络专用芯片这一项就投资2200万美元。据美国资料声称,日本在神经网络研究上的投资大约是美国的4倍。我国也不甘落后,自从1990 年批准了南开大学的光学神经计算机等3项课题以来, 国家自然科学基金与国防预研基金也都为神经网络的研究提供资助。另外,许多国际着名公司也纷纷卷入对神经网络的研究,如Intel、IBM、Siemens、HNC。神经计算机产品开始走向商用阶段,被国防、企业和科研部门选用。在举世瞩目的海湾战争中,美国空军采用了神经网络来进行决策与控制。在这种刺激和需求下,人工神经网络定会取得新的突破,迎来又一个高潮。自1958年第一个神经网络诞生以来,其理论与应用成果不胜枚举。人工神经网络是一个快速发展着的一门新兴学科,新的模型、新的理论、新的应用成果正在层出不穷地涌现出来。
3 人工神经网络的发展前景
针对神经网络存在的问题和社会需求,今后发展的主要方向可分为理论研究和应用研究两个方面。
(1)利用神经生理与认识科学研究大脑思维及智能的机理、 计算理论,带着问题研究理论。
人工神经网络提供了一种揭示智能和了解人脑工作方式的合理途径,但是由于人类起初对神经系统了解非常有限,对于自身脑结构及其活动机理的认识还十分肤浅,并且带有某种“先验”。例如, Boltzmann机引入随机扰动来避免局部极小,有其卓越之处,然而缺乏必要的脑生理学基础,毫无疑问,人工神经网络的完善与发展要结合神经科学的研究。而且,神经科学,心理学和认识科学等方面提出的一些重大问题,是向神经网络理论研究提出的新挑战,这些问题的解决有助于完善和发展神经网络理论。因此利用神经生理和认识科学研究大脑思维及智能的机理,如有新的突破,将会改变智能和机器关系的认识。
利用神经科学基础理论的研究成果,用数理方法探索智能水平更高的人工神经网络模型,深入研究网络的算法和性能,如神经计算、进化计算、稳定性、收敛性、计算复杂性、容错性、鲁棒性等,开发新的网络数理理论。由于神经网络的非线性,因此非线性问题的研究是神经网络理论发展的一个最大动力。特别是人们发现,脑中存在着混沌现象以来,用混沌动力学启发神经网络的研究或用神经网络产生混沌成为摆在人们面前的一个新课题,因为从生理本质角度出发是研究神经网络的根本手段。
(2)神经网络软件模拟, 硬件实现的研究以及神经网络在各个科学技术领域应用的研究。
由于人工神经网络可以用传统计算机模拟,也可以用集成电路芯片组成神经计算机,甚至还可以用光学的、生物芯片的方式实现,因此研制纯软件模拟,虚拟模拟和全硬件实现的电子神经网络计算机潜力巨大。如何使神经网络计算机与传统的计算机和人工智能技术相结合也是前沿课题;如何使神经网络计算机的功能向智能化发展,研制与人脑功能相似的智能计算机,如光学神经计算机,分子神经计算机,将具有十分诱人的前景。
4 哲理
(1)人工神经网络打开了认识论的新领域
认识与脑的问题,长期以来一直受到人们的关注,因为它不仅是有关人的心理、意识的心理学问题,也是有关人的思维活动机制的脑科学与思维科学问题,而且直接关系到对物质与意识的哲学基本问题的回答。人工神经网络的发展使我们能够更进一步地既唯物又辩证地理解认识与脑的关系,打开认识论的新领域。人脑是一个复杂的并行系统,它具有“认知、意识、情感”等高级脑功能,用人工进行模拟,有利于加深对思维及智能的认识,已对认知和智力的本质的研究产生了极大的推动作用。在研究大脑的整体功能和复杂性方面,人工神经网络给人们带来了新的启迪。由于人脑中存在混沌现象,混沌可用来理解脑中某些不规则的活动,从而混沌动力学模型能用作人对外部世界建模的工具,可用来描述人脑的信息处理过程。混沌和智能是有关的,神经网络中引入混沌学思想有助于提示人类形象思维等方面的奥秘。人工神经网络之所以再度兴起,关键在于它反映了事物的非线性,抓住了客观世界的本质,而且它在一定程度上正面回答了智能系统如何从环境中自主学习这一最关键的问题,从认知的角度讲,所谓学习,就是对未知现象或规律的发现和归纳。由于神经网络具有高度的并行性,高度的非线性全局作用,良好的容错性与联想记忆功能以及十分强的自适应、自学习功能,而使得它成为揭示智能和了解人脑工作方式的合理途径。但是,由于认知问题的复杂性,目前,我们对于脑神经网的运行和神经细胞的内部处理机制,如信息在人脑是如何传输、存贮、加工的?记忆、联想、判断是如何形成的?大脑是否存在一个操作系统?还没有太多的认识,因此要制造人工神经网络来模仿人脑各方面的功能,还有待于人们对大脑信息处理机理认识的深化。
(2)人工神经网络发展的推动力来源于实践、 理论和问题的相互作用
随着人们社会实践范围的不断扩大,社会实践层次的不断深入,人们所接触到的自然现象也越来越丰富多彩、纷繁复杂,这就促使人们用不同的原因加以解释不同种类的自然现象,当不同种类的自然现象可以用同样的原因加以解释,这样就出现了不同学科的相互交叉、综合,人工神经网络就这样产生了。在开始阶段,由于这些理论化的网络模型比较简单,还存在许多问题,而且这些模型几乎没有得到实践的检验,因而神经网络的发展比较缓慢。随着理论研究的深入,问题逐渐地解决特别是工程上得到实现以后,如声纳识别成功,才迎来了神经网络的第一个发展高潮。可Minisky认为感知器不能解决异或问题, 多层感知器也不过如此,神经网络的研究进入了低谷,这主要是因为非线性问题没得到解决。随着理论的不断丰富,实践的不断深入, 现在已证明Minisky的悲观论调是错误的。今天,高度发达的科学技术逐渐揭示了非线性问题是客观世界的本质。问题、理论、实践的相互作用又迎来了人工神经网络的第二次高潮。目前人工神经网络的问题是智能水平不高,还有其它理论和实现方面的问题,这就迫使人们不断地进行理论研究,不断实践,促使神经网络不断向前发展。总之,先前的原因遇到了解释不同的新现象,促使人们提出更加普遍和精确的原因来解释。理论是基础,实践是动力,但单纯的理论和实践的作用还不能推动人工神经网络的发展,还必须有问题提出,才能吸引科学家进入研究的特定范围,引导科学家从事相关研究,从而逼近科学发现,而后实践又提出新问题,新问题又引发新的思考,促使科学家不断思考,不断完善理论。人工神经网络的发展无不体现着问题、理论和实践的辩证统一关系。
(3 )人工神经网络发展的另一推动力来源于相关学科的贡献及不同学科专家的竞争与协同
人工神经网络本身就是一门边缘学科,它的发展有更广阔的科学背景,亦即是众多科研成果的综合产物,控制论创始人Wiener在其巨着《控制论》中就进行了人脑神经元的研究;计算机科学家Turing就提出过B网络的设想;Prigogine提出非平衡系统的自组织理论,获得诺贝尔奖;Haken研究大量元件联合行动而产生宏观效果, 非线性系统“混沌”态的提出及其研究等,都是研究如何通过元件间的相互作用建立复杂系统,类似于生物系统的自组织行为。脑科学与神经科学的进展迅速反映到人工神经网络的研究中,例如生物神经网络理论,视觉中发现的侧抑制原理,感受野概念等,为神经网络的发展起了重要的推动作用。从已提出的上百种人工神经网络模型中,涉及学科之多,令人目不暇接,其应用领域之广,令人叹为观止。不同学科专家为了在这一领域取得领先水平,存在着不同程度的竞争,所有这些有力地推动了人工神经网络的发展。人脑是一个功能十分强大、结构异常复杂的信息系统,随着信息论、控制论、生命科学,计算机科学的发展,人们越来越惊异于大脑的奇妙,至少到目前为止,人类大脑信号处理机制对人类自身来说,仍是一个黑盒子,要揭示人脑的奥秘需要神经学家、心理学家、计算机科学家、微电子学家、数学家等专家的共同努力,对人类智能行为不断深入研究,为人工神经网络发展提供丰富的理论源泉。另外,还要有哲学家的参与,通过哲学思想和自然科学多种学科的深层结合,逐步孕育出探索人类思维本质和规律的新方法,使思维科学从朦胧走向理性。而且,不同领域专家的竞争与协调同有利于问题清晰化和寻求最好的解决途径。纵观神经网络的发展历史,没有相关学科的贡献,不同学科专家的竞争与协同,神经网络就不会有今天。当然,人工神经网络在各个学科领域应用的研究反过来又推动其它学科的发展,推动自身的完善和发展。

㈩ 神经网络是什么

神经网络是一种以人脑为模型的机器学习,简单地说就是创造一个人工神经网络,通过一种算法允许计算机通过合并新的数据来学习。
神经网络简单说就是通过一种算法允许计算机通过合并新的数据来学习!

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