㈠ ANN演算法是什麼(人工神經網路),求簡單演算法介紹
數學工具,實現兩組數據的映射(類似函數的映射,不同的是它強大地實現了兩組任意階矩陣之間的映射關系)
最經典的演算法是:BP演算法。
其思想是利用誤差作為修正映射精確度的指導,最終實現符合要求的映射。
㈡ 神經網路演算法是什麼
Introction
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神經網路是新技術領域中的一個時尚詞彙。很多人聽過這個詞,但很少人真正明白它是什麼。本文的目的是介紹所有關於神經網路的基本包括它的功能、一般結構、相關術語、類型及其應用。
「神經網路」這個詞實際是來自於生物學,而我們所指的神經網路正確的名稱應該是「人工神經網路(ANNs)」。在本文,我會同時使用這兩個互換的術語。
一個真正的神經網路是由數個至數十億個被稱為神經元的細胞(組成我們大腦的微小細胞)所組成,它們以不同方式連接而型成網路。人工神經網路就是嘗試模擬這種生物學上的體系結構及其操作。在這里有一個難題:我們對生物學上的神經網路知道的不多!因此,不同類型之間的神經網路體系結構有很大的不同,我們所知道的只是神經元基本的結構。
The neuron
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雖然已經確認在我們的大腦中有大約50至500種不同的神經元,但它們大部份都是基於基本神經元的特別細胞。基本神經元包含有synapses、soma、axon及dendrites。Synapses負責神經元之間的連接,它們不是直接物理上連接的,而是它們之間有一個很小的空隙允許電子訊號從一個神經元跳到另一個神經元。然後這些電子訊號會交給soma處理及以其內部電子訊號將處理結果傳遞給axon。而axon會將這些訊號分發給dendrites。最後,dendrites帶著這些訊號再交給其它的synapses,再繼續下一個循環。
如同生物學上的基本神經元,人工的神經網路也有基本的神經元。每個神經元有特定數量的輸入,也會為每個神經元設定權重(weight)。權重是對所輸入的資料的重要性的一個指標。然後,神經元會計算出權重合計值(net value),而權重合計值就是將所有輸入乘以它們的權重的合計。每個神經元都有它們各自的臨界值(threshold),而當權重合計值大於臨界值時,神經元會輸出1。相反,則輸出0。最後,輸出會被傳送給與該神經元連接的其它神經元繼續剩餘的計算。
Learning
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正如上述所寫,問題的核心是權重及臨界值是該如何設定的呢?世界上有很多不同的訓練方式,就如網路類型一樣多。但有些比較出名的包括back-propagation, delta rule及Kohonen訓練模式。
由於結構體系的不同,訓練的規則也不相同,但大部份的規則可以被分為二大類別 - 監管的及非監管的。監管方式的訓練規則需要「教師」告訴他們特定的輸入應該作出怎樣的輸出。然後訓練規則會調整所有需要的權重值(這是網路中是非常復雜的),而整個過程會重頭開始直至數據可以被網路正確的分析出來。監管方式的訓練模式包括有back-propagation及delta rule。非監管方式的規則無需教師,因為他們所產生的輸出會被進一步評估。
Architecture
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在神經網路中,遵守明確的規則一詞是最「模糊不清」的。因為有太多不同種類的網路,由簡單的布爾網路(Perceptrons),至復雜的自我調整網路(Kohonen),至熱動態性網路模型(Boltzmann machines)!而這些,都遵守一個網路體系結構的標准。
一個網路包括有多個神經元「層」,輸入層、隱蔽層及輸出層。輸入層負責接收輸入及分發到隱蔽層(因為用戶看不見這些層,所以見做隱蔽層)。這些隱蔽層負責所需的計算及輸出結果給輸出層,而用戶則可以看到最終結果。現在,為免混淆,不會在這里更深入的探討體系結構這一話題。對於不同神經網路的更多詳細資料可以看Generation5 essays
盡管我們討論過神經元、訓練及體系結構,但我們還不清楚神經網路實際做些什麼。
The Function of ANNs
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神經網路被設計為與圖案一起工作 - 它們可以被分為分類式或聯想式。分類式網路可以接受一組數,然後將其分類。例如ONR程序接受一個數字的影象而輸出這個數字。或者PPDA32程序接受一個坐標而將它分類成A類或B類(類別是由所提供的訓練決定的)。更多實際用途可以看Applications in the Military中的軍事雷達,該雷達可以分別出車輛或樹。
聯想模式接受一組數而輸出另一組。例如HIR程序接受一個『臟』圖像而輸出一個它所學過而最接近的一個圖像。聯想模式更可應用於復雜的應用程序,如簽名、面部、指紋識別等。
The Ups and Downs of Neural Networks
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神經網路在這個領域中有很多優點,使得它越來越流行。它在類型分類/識別方面非常出色。神經網路可以處理例外及不正常的輸入數據,這對於很多系統都很重要(例如雷達及聲波定位系統)。很多神經網路都是模仿生物神經網路的,即是他們仿照大腦的運作方式工作。神經網路也得助於神經系統科學的發展,使它可以像人類一樣准確地辨別物件而有電腦的速度!前途是光明的,但現在...
是的,神經網路也有些不好的地方。這通常都是因為缺乏足夠強大的硬體。神經網路的力量源自於以並行方式處理資訊,即是同時處理多項數據。因此,要一個串列的機器模擬並行處理是非常耗時的。
神經網路的另一個問題是對某一個問題構建網路所定義的條件不足 - 有太多因素需要考慮:訓練的演算法、體系結構、每層的神經元個數、有多少層、數據的表現等,還有其它更多因素。因此,隨著時間越來越重要,大部份公司不可能負擔重復的開發神經網路去有效地解決問題。
NN 神經網路,Neural Network
ANNs 人工神經網路,Artificial Neural Networks
neurons 神經元
synapses 神經鍵
self-organizing networks 自我調整網路
networks modelling thermodynamic properties 熱動態性網路模型
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網格演算法我沒聽說過
好像只有網格計算這個詞
網格計算是伴隨著互聯網技術而迅速發展起來的,專門針對復雜科學計算的新型計算模式。這種計算模式是利用互聯網把分散在不同地理位置的電腦組織成一個「虛擬的超級計算機」,其中每一台參與計算的計算機就是一個「節點」,而整個計算是由成千上萬個「節點」組成的「一張網格」, 所以這種計算方式叫網格計算。這樣組織起來的「虛擬的超級計算機」有兩個優勢,一個是數據處理能力超強;另一個是能充分利用網上的閑置處理能力。簡單地講,網格是把整個網路整合成一台巨大的超級計算機,實現計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享。
㈢ 神經網路演算法實例說明有哪些
在網路模型與演算法研究的基礎上,利用人工神經網路組成實際的應用系統,例如,完成某種信號處理或模式識別的功能、構作專家系統、製成機器人、復雜系統控制等等。
縱觀當代新興科學技術的發展歷史,人類在征服宇宙空間、基本粒子,生命起源等科學技術領域的進程中歷經了崎嶇不平的道路。我們也會看到,探索人腦功能和神經網路的研究將伴隨著重重困難的克服而日新月異。
㈣ BP人工神經網路預測
完全可以,神經網路就是這樣用的,極其適用於描述難以給出具體的數學表達式的非線性映射。通過歷史樣本對網路的訓練,可以使網路映射該非線性關系,從而進行可靠性很高的預測。可以使用BP、Elman、RBF網路,這些網路效果較好。建議使用MATLAB編程,較為方便,因為該數學軟體包含神經網路工具箱。
如果你裝了Matlab,可以運行下附件的例子試一下。
㈤ BP人工神經網路方法
(一)方法原理
人工神經網路是由大量的類似人腦神經元的簡單處理單元廣泛地相互連接而成的復雜的網路系統。理論和實踐表明,在信息處理方面,神經網路方法比傳統模式識別方法更具有優勢。人工神經元是神經網路的基本處理單元,其接收的信息為x1,x2,…,xn,而ωij表示第i個神經元到第j個神經元的連接強度或稱權重。神經元的輸入是接收信息X=(x1,x2,…,xn)與權重W={ωij}的點積,將輸入與設定的某一閾值作比較,再經過某種神經元激活函數f的作用,便得到該神經元的輸出Oi。常見的激活函數為Sigmoid型。人工神經元的輸入與輸出的關系為
地球物理勘探概論
式中:xi為第i個輸入元素,即n維輸入矢量X的第i個分量;ωi為第i個輸入與處理單元間的互聯權重;θ為處理單元的內部閾值;y為處理單元的輸出。
常用的人工神經網路是BP網路,它由輸入層、隱含層和輸出層三部分組成。BP演算法是一種有監督的模式識別方法,包括學習和識別兩部分,其中學習過程又可分為正向傳播和反向傳播兩部分。正向傳播開始時,對所有的連接權值置隨機數作為初值,選取模式集的任一模式作為輸入,轉向隱含層處理,並在輸出層得到該模式對應的輸出值。每一層神經元狀態隻影響下一層神經元狀態。此時,輸出值一般與期望值存在較大的誤差,需要通過誤差反向傳遞過程,計算模式的各層神經元權值的變化量
(二)BP神經網路計算步驟
(1)初始化連接權值和閾值為一小的隨機值,即W(0)=任意值,θ(0)=任意值。
(2)輸入一個樣本X。
(3)正向傳播,計算實際輸出,即根據輸入樣本值、互聯權值和閾值,計算樣本的實際輸出。其中輸入層的輸出等於輸入樣本值,隱含層和輸出層的輸入為
地球物理勘探概論
輸出為
地球物理勘探概論
式中:f為閾值邏輯函數,一般取Sigmoid函數,即
地球物理勘探概論
式中:θj表示閾值或偏置;θ0的作用是調節Sigmoid函數的形狀。較小的θ0將使Sigmoid函數逼近於閾值邏輯單元的特徵,較大的θ0將導致Sigmoid函數變平緩,一般取θ0=1。
(4)計算實際輸出與理想輸出的誤差
地球物理勘探概論
式中:tpk為理想輸出;Opk為實際輸出;p為樣本號;k為輸出節點號。
(5)誤差反向傳播,修改權值
地球物理勘探概論
式中:
地球物理勘探概論
地球物理勘探概論
(6)判斷收斂。若誤差小於給定值,則結束,否則轉向步驟(2)。
(三)塔北雅克拉地區BP神經網路預測實例
以塔北雅克拉地區S4井為已知樣本,取氧化還原電位,放射性元素Rn、Th、Tc、U、K和地震反射
S4井位於測區西南部5線25點,是區內唯一已知井。該井在5390.6m的侏羅系地層獲得40.6m厚的油氣層,在5482m深的震旦系地層中獲58m厚的油氣層。取S4井周圍9個點,即4~6線的23~25 點作為已知油氣的訓練樣本;由於區內沒有未見油的鑽井,只好根據地質資料分析,選取14~16線的55~57點作為非油氣的訓練樣本。BP網路學習迭代17174次,總誤差為0.0001,學習效果相當滿意。以學習後的網路進行識別,得出結果如圖6-2-4所示。
圖6-2-4 塔北雅克拉地區BP神經網路聚類結果
(據劉天佑等,1997)
由圖6-2-4可見,由預測值大於0.9可得5個大封閉圈遠景區,其中測區南部①號遠景區對應著已知油井S4井;②、③號油氣遠景區位於地震勘探所查明的托庫1、2號構造,該兩個構造位於沙雅隆起的東段,其西段即為1984年鑽遇高產油氣流的Sch2井,應是含油氣性好的遠景區;④、⑤號遠景區位於大澇壩構造,是yh油田的組成部分。
㈥ 人工神經網路提供透明的演算法嗎
人工神經網路,簡稱神經網路,是一種模仿生物神經網路的結構和功能的數學模型或者計算模型。其實是一種與貝葉斯網路很像的一種演算法。
神經網路是一種方法,既可以用來做有監督的任務,如分類、視覺識別等,也可以用作無監督的任務。首先,我們看一個簡單的例子。如下圖所示(這個圖網上有很多人引用了,但我找不到出處,歡迎指正),如果我們想訓練一個演算法可以使其識別出是貓還是狗,這是很簡單的一個分類任務,我們可以找一條線(模型),在這個二元坐標中進行「一刀切」,把這兩組數據分開。我們知道,在解析幾何中,這條直線可以用如下的公式表達:
㈦ 什麼是人工神經元演算法
人工神經網路演算法
「人工神經網路」(ARTIFICIAL NEURAL NETWORK,簡稱ANN)是在對人腦組織結構和運行機制的認識理解基礎之上模擬其結構和智能行為的一種工程系統。早在本世紀40年代初期,心理學家McCulloch、數學家Pitts就提出了人工神經網路的第一個數學模型,從此開創了神經科學理論的研究時代。其後,F Rosenblatt、Widrow和J. J .Hopfield等學者又先後提出了感知模型,使得人工神經網路技術得以蓬勃發展。
神經系統的基本構造是神經元(神經細胞),它是處理人體內各部分之間相互信息傳遞的基本單元。據神經生物學家研究的結果表明,人的一個大腦一般有1010~1011個神經元。每個神經元都由一個細胞體,一個連接其他神經元的軸突和一些向外伸出的其它較短分支——樹突組成。軸突的功能是將本神經元的輸出信號(興奮)傳遞給別的神經元。其末端的許多神經末梢使得興奮可以同時傳送給多個神經元。樹突的功能是接受來自其它神經元的興奮。神經元細胞體將接受到的所有信號進行簡單處理(如:加權求和,即對所有的輸入信號都加以考慮且對每個信號的重視程度——體現在權值上——有所不同)後由軸突輸出。神經元的樹突與另外的神經元的神經末梢相連的部分稱為突觸。
㈧ 什麼是人工神經網路及其演算法實現方式
邏輯性的思維是指根據邏輯規則進行推理的過程;它先將信息化成概念,並用符號表示,然後,根據符號運算按串列模式進行邏輯推理;這一過程可以寫成串列的指令,讓計算機執行。然而,直觀性的思維是將分布式存儲的信息綜合起來,結果是忽然間產生想法或解決問題的辦法。這種思維方式的根本之點在於以下兩點:1.信息是通過神經元上的興奮模式分布儲在網路上;2.信息處理是通過神經元之間同時相互作用的動態過程來完成的。