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人工神经网络算法

发布时间:2022-01-22 13:38:10

㈠ ANN算法是什么(人工神经网络),求简单算法介绍

数学工具,实现两组数据的映射(类似函数的映射,不同的是它强大地实现了两组任意阶矩阵之间的映射关系)
最经典的算法是:BP算法。
其思想是利用误差作为修正映射精确度的指导,最终实现符合要求的映射。

㈡ 神经网络算法是什么

Introction
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神经网络是新技术领域中的一个时尚词汇。很多人听过这个词,但很少人真正明白它是什么。本文的目的是介绍所有关于神经网络的基本包括它的功能、一般结构、相关术语、类型及其应用。

“神经网络”这个词实际是来自于生物学,而我们所指的神经网络正确的名称应该是“人工神经网络(ANNs)”。在本文,我会同时使用这两个互换的术语。

一个真正的神经网络是由数个至数十亿个被称为神经元的细胞(组成我们大脑的微小细胞)所组成,它们以不同方式连接而型成网络。人工神经网络就是尝试模拟这种生物学上的体系结构及其操作。在这里有一个难题:我们对生物学上的神经网络知道的不多!因此,不同类型之间的神经网络体系结构有很大的不同,我们所知道的只是神经元基本的结构。

The neuron
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虽然已经确认在我们的大脑中有大约50至500种不同的神经元,但它们大部份都是基于基本神经元的特别细胞。基本神经元包含有synapses、soma、axon及dendrites。Synapses负责神经元之间的连接,它们不是直接物理上连接的,而是它们之间有一个很小的空隙允许电子讯号从一个神经元跳到另一个神经元。然后这些电子讯号会交给soma处理及以其内部电子讯号将处理结果传递给axon。而axon会将这些讯号分发给dendrites。最后,dendrites带着这些讯号再交给其它的synapses,再继续下一个循环。

如同生物学上的基本神经元,人工的神经网络也有基本的神经元。每个神经元有特定数量的输入,也会为每个神经元设定权重(weight)。权重是对所输入的资料的重要性的一个指标。然后,神经元会计算出权重合计值(net value),而权重合计值就是将所有输入乘以它们的权重的合计。每个神经元都有它们各自的临界值(threshold),而当权重合计值大于临界值时,神经元会输出1。相反,则输出0。最后,输出会被传送给与该神经元连接的其它神经元继续剩余的计算。

Learning
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正如上述所写,问题的核心是权重及临界值是该如何设定的呢?世界上有很多不同的训练方式,就如网络类型一样多。但有些比较出名的包括back-propagation, delta rule及Kohonen训练模式。

由于结构体系的不同,训练的规则也不相同,但大部份的规则可以被分为二大类别 - 监管的及非监管的。监管方式的训练规则需要“教师”告诉他们特定的输入应该作出怎样的输出。然后训练规则会调整所有需要的权重值(这是网络中是非常复杂的),而整个过程会重头开始直至数据可以被网络正确的分析出来。监管方式的训练模式包括有back-propagation及delta rule。非监管方式的规则无需教师,因为他们所产生的输出会被进一步评估。

Architecture
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在神经网络中,遵守明确的规则一词是最“模糊不清”的。因为有太多不同种类的网络,由简单的布尔网络(Perceptrons),至复杂的自我调整网络(Kohonen),至热动态性网络模型(Boltzmann machines)!而这些,都遵守一个网络体系结构的标准。

一个网络包括有多个神经元“层”,输入层、隐蔽层及输出层。输入层负责接收输入及分发到隐蔽层(因为用户看不见这些层,所以见做隐蔽层)。这些隐蔽层负责所需的计算及输出结果给输出层,而用户则可以看到最终结果。现在,为免混淆,不会在这里更深入的探讨体系结构这一话题。对于不同神经网络的更多详细资料可以看Generation5 essays

尽管我们讨论过神经元、训练及体系结构,但我们还不清楚神经网络实际做些什么。

The Function of ANNs
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神经网络被设计为与图案一起工作 - 它们可以被分为分类式或联想式。分类式网络可以接受一组数,然后将其分类。例如ONR程序接受一个数字的影象而输出这个数字。或者PPDA32程序接受一个坐标而将它分类成A类或B类(类别是由所提供的训练决定的)。更多实际用途可以看Applications in the Military中的军事雷达,该雷达可以分别出车辆或树。

联想模式接受一组数而输出另一组。例如HIR程序接受一个‘脏’图像而输出一个它所学过而最接近的一个图像。联想模式更可应用于复杂的应用程序,如签名、面部、指纹识别等。

The Ups and Downs of Neural Networks
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神经网络在这个领域中有很多优点,使得它越来越流行。它在类型分类/识别方面非常出色。神经网络可以处理例外及不正常的输入数据,这对于很多系统都很重要(例如雷达及声波定位系统)。很多神经网络都是模仿生物神经网络的,即是他们仿照大脑的运作方式工作。神经网络也得助于神经系统科学的发展,使它可以像人类一样准确地辨别物件而有电脑的速度!前途是光明的,但现在...

是的,神经网络也有些不好的地方。这通常都是因为缺乏足够强大的硬件。神经网络的力量源自于以并行方式处理资讯,即是同时处理多项数据。因此,要一个串行的机器模拟并行处理是非常耗时的。

神经网络的另一个问题是对某一个问题构建网络所定义的条件不足 - 有太多因素需要考虑:训练的算法、体系结构、每层的神经元个数、有多少层、数据的表现等,还有其它更多因素。因此,随着时间越来越重要,大部份公司不可能负担重复的开发神经网络去有效地解决问题。

NN 神经网络,Neural Network
ANNs 人工神经网络,Artificial Neural Networks
neurons 神经元
synapses 神经键
self-organizing networks 自我调整网络
networks modelling thermodynamic properties 热动态性网络模型

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网格算法我没听说过
好像只有网格计算这个词

网格计算是伴随着互联网技术而迅速发展起来的,专门针对复杂科学计算的新型计算模式。这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”,其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”,而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”, 所以这种计算方式叫网格计算。这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势,一个是数据处理能力超强;另一个是能充分利用网上的闲置处理能力。简单地讲,网格是把整个网络整合成一台巨大的超级计算机,实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。

㈢ 神经网络算法实例说明有哪些

在网络模型与算法研究的基础上,利用人工神经网络组成实际的应用系统,例如,完成某种信号处理或模式识别的功能、构作专家系统、制成机器人、复杂系统控制等等。

纵观当代新兴科学技术的发展历史,人类在征服宇宙空间、基本粒子,生命起源等科学技术领域的进程中历经了崎岖不平的道路。我们也会看到,探索人脑功能和神经网络的研究将伴随着重重困难的克服而日新月异。

㈣ BP人工神经网络预测

完全可以,神经网络就是这样用的,极其适用于描述难以给出具体的数学表达式的非线性映射。通过历史样本对网络的训练,可以使网络映射该非线性关系,从而进行可靠性很高的预测。可以使用BP、Elman、RBF网络,这些网络效果较好。建议使用MATLAB编程,较为方便,因为该数学软件包含神经网络工具箱。

如果你装了Matlab,可以运行下附件的例子试一下。

㈤ BP人工神经网络方法

(一)方法原理

人工神经网络是由大量的类似人脑神经元的简单处理单元广泛地相互连接而成的复杂的网络系统。理论和实践表明,在信息处理方面,神经网络方法比传统模式识别方法更具有优势。人工神经元是神经网络的基本处理单元,其接收的信息为x1,x2,…,xn,而ωij表示第i个神经元到第j个神经元的连接强度或称权重。神经元的输入是接收信息X=(x1,x2,…,xn)与权重W={ωij}的点积,将输入与设定的某一阈值作比较,再经过某种神经元激活函数f的作用,便得到该神经元的输出Oi。常见的激活函数为Sigmoid型。人工神经元的输入与输出的关系为

地球物理勘探概论

式中:xi为第i个输入元素,即n维输入矢量X的第i个分量;ωi为第i个输入与处理单元间的互联权重;θ为处理单元的内部阈值;y为处理单元的输出。

常用的人工神经网络是BP网络,它由输入层、隐含层和输出层三部分组成。BP算法是一种有监督的模式识别方法,包括学习和识别两部分,其中学习过程又可分为正向传播和反向传播两部分。正向传播开始时,对所有的连接权值置随机数作为初值,选取模式集的任一模式作为输入,转向隐含层处理,并在输出层得到该模式对应的输出值。每一层神经元状态只影响下一层神经元状态。此时,输出值一般与期望值存在较大的误差,需要通过误差反向传递过程,计算模式的各层神经元权值的变化量

。这个过程不断重复,直至完成对该模式集所有模式的计算,产生这一轮训练值的变化量Δωij。在修正网络中各种神经元的权值后,网络重新按照正向传播方式得到输出。实际输出值与期望值之间的误差可以导致新一轮的权值修正。正向传播与反向传播过程循环往复,直到网络收敛,得到网络收敛后的互联权值和阈值。

(二)BP神经网络计算步骤

(1)初始化连接权值和阈值为一小的随机值,即W(0)=任意值,θ(0)=任意值。

(2)输入一个样本X。

(3)正向传播,计算实际输出,即根据输入样本值、互联权值和阈值,计算样本的实际输出。其中输入层的输出等于输入样本值,隐含层和输出层的输入为

地球物理勘探概论

输出为

地球物理勘探概论

式中:f为阈值逻辑函数,一般取Sigmoid函数,即

地球物理勘探概论

式中:θj表示阈值或偏置;θ0的作用是调节Sigmoid函数的形状。较小的θ0将使Sigmoid函数逼近于阈值逻辑单元的特征,较大的θ0将导致Sigmoid函数变平缓,一般取θ0=1。

(4)计算实际输出与理想输出的误差

地球物理勘探概论

式中:tpk为理想输出;Opk为实际输出;p为样本号;k为输出节点号。

(5)误差反向传播,修改权值

地球物理勘探概论

式中:

地球物理勘探概论

地球物理勘探概论

(6)判断收敛。若误差小于给定值,则结束,否则转向步骤(2)。

(三)塔北雅克拉地区BP神经网络预测实例

以塔北雅克拉地区S4井为已知样本,取氧化还原电位,放射性元素Rn、Th、Tc、U、K和地震反射

构造面等7个特征为识别的依据。

构造面反映了局部构造的起伏变化,其局部隆起部位应是油气运移和富集的有利部位,它可以作为判断含油气性的诸种因素之一。在该地区投入了高精度重磁、土壤微磁、频谱激电等多种方法,一些参数未入选为判别的特征参数,是因为某些参数是相关的。在使用神经网络方法判别之前,还采用K-L变换(Karhaem-Loeve)来分析和提取特征。

S4井位于测区西南部5线25点,是区内唯一已知井。该井在5390.6m的侏罗系地层获得40.6m厚的油气层,在5482m深的震旦系地层中获58m厚的油气层。取S4井周围9个点,即4~6线的23~25 点作为已知油气的训练样本;由于区内没有未见油的钻井,只好根据地质资料分析,选取14~16线的55~57点作为非油气的训练样本。BP网络学习迭代17174次,总误差为0.0001,学习效果相当满意。以学习后的网络进行识别,得出结果如图6-2-4所示。

图6-2-4 塔北雅克拉地区BP神经网络聚类结果

(据刘天佑等,1997)

由图6-2-4可见,由预测值大于0.9可得5个大封闭圈远景区,其中测区南部①号远景区对应着已知油井S4井;②、③号油气远景区位于地震勘探所查明的托库1、2号构造,该两个构造位于沙雅隆起的东段,其西段即为1984年钻遇高产油气流的Sch2井,应是含油气性好的远景区;④、⑤号远景区位于大涝坝构造,是yh油田的组成部分。

㈥ 人工神经网络提供透明的算法吗

人工神经网络,简称神经网络,是一种模仿生物神经网络的结构和功能的数学模型或者计算模型。其实是一种与贝叶斯网络很像的一种算法。

神经网络是一种方法,既可以用来做有监督的任务,如分类、视觉识别等,也可以用作无监督的任务。首先,我们看一个简单的例子。如下图所示(这个图网上有很多人引用了,但我找不到出处,欢迎指正),如果我们想训练一个算法可以使其识别出是猫还是狗,这是很简单的一个分类任务,我们可以找一条线(模型),在这个二元坐标中进行“一刀切”,把这两组数据分开。我们知道,在解析几何中,这条直线可以用如下的公式表达:

㈦ 什么是人工神经元算法

人工神经网络算法
“人工神经网络”(ARTIFICIAL NEURAL NETWORK,简称ANN)是在对人脑组织结构和运行机制的认识理解基础之上模拟其结构和智能行为的一种工程系统。早在本世纪40年代初期,心理学家McCulloch、数学家Pitts就提出了人工神经网络的第一个数学模型,从此开创了神经科学理论的研究时代。其后,F Rosenblatt、Widrow和J. J .Hopfield等学者又先后提出了感知模型,使得人工神经网络技术得以蓬勃发展。
神经系统的基本构造是神经元(神经细胞),它是处理人体内各部分之间相互信息传递的基本单元。据神经生物学家研究的结果表明,人的一个大脑一般有1010~1011个神经元。每个神经元都由一个细胞体,一个连接其他神经元的轴突和一些向外伸出的其它较短分支——树突组成。轴突的功能是将本神经元的输出信号(兴奋)传递给别的神经元。其末端的许多神经末梢使得兴奋可以同时传送给多个神经元。树突的功能是接受来自其它神经元的兴奋。神经元细胞体将接受到的所有信号进行简单处理(如:加权求和,即对所有的输入信号都加以考虑且对每个信号的重视程度——体现在权值上——有所不同)后由轴突输出。神经元的树突与另外的神经元的神经末梢相连的部分称为突触。

㈧ 什么是人工神经网络及其算法实现方式

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。

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