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bp网络算法能解决哪些现实问题

发布时间:2024-11-09 00:27:51

❶ BP网的功能及导高预测适用性

采用BP算法的前馈神经网是神经网络在各个领域中应用最广泛的一种,已经成功解决了大量实际问题。BP网的广泛应用,归因于其主要能力:具有非线性映射能力、泛化能力与容错能力。

多层前馈网能学习和存储大量输入-输出模式映射关系,即使不了解描述这种映射关系的数学方程,只要能提供足够多的样本模式对以供BP网络进行学习训练,它便可以完成由n维输入空间到m维输出空间的非线性映射,即非线性映射能力。在工程上及许多技术领域中,对某一输入 输出系统常常积累了大量相关的输入 输出数据,但仍未掌握其内部蕴涵的规律,无法用数学方法来描述该规律。对难以得到解析解、缺乏专家经验,但能够表示和转化为模式识别或非线性映射的这类问题,多层前馈网络具有无可比拟的优势。通过训练的多层前馈网络,将所提取的样本对中的非线性映射关系存储在权值矩阵中,当向网络输入训练时未曾见的非样本数据时,网络也能完成由输入空间向输出空间的正确映射,即泛化能力,是衡量多层前馈网性能优劣的一个重要方面。由于权矩阵的调整是从大量的样本中提取统计特性的过程,反映正确规律的知识来自全体样本,个别样本中的误差不能左右对矩阵的调整。所以多层前馈网允许输入样本中带有较大的误差甚至个别错误,即容错能力。

标准算法在应用中具有训练次数多,学习效率低,收敛速度慢,隐节点的选取缺乏理论指导,训练时学习新样本有遗忘旧样本的趋势,容易形成局部极小而得到局部全优等缺点,通过要权值调整公式中增加动量项α、自适应调节学习率η、在转移函数中引入陡度因子λ等方法,有效改进了BP算法,进一步提高其适用性。

因此,采用BP人工神经网络建立导水裂隙带高度与其影响因子之间的非线性映射关系,并发挥BP网的泛化能力,输入影响因子,对导水裂隙带高度进行预测,具有无可比拟的优越性。

❷ BP执行是什么意思

BP执行是指通过神经网络中的反向传播算法,根据误差梯度来更新网络参数,从而实现训练网络的过程。BP是一种常见的神经网络算法,被广泛应用于图像识别、语音识别、自然语言处理和机器翻译等领域。其在人工智能领域中具有极大的价值和应用前景。
BP执行是一种高效的神经网络算法,在训练神经网络时能够快速地收敛到最优解,同时具有很强的鲁棒性和可扩展性。BP算法在解决大规模数据问题时也具有很好的表现,并且能够处理非线性问题,具有极高的精度。因此,BP执行是目前最为流行的一种神经网络算法之一。
BP执行算法的缺点也同样明显。其首先需要一个合适的损失函数,而且损失函数需要可微分。这就意味着无法处理离散数据的问题。其次,BP算法可能会陷入局部最优解,需要采用适当的正则化方法来降低过拟合。此外,BP算法的训练速度较慢,算法的收敛速度较慢。考虑到BP执行的优缺点,我们需要根据具体的问题场景进行选择。

❸ 神经网络——BP算法

对于初学者来说,了解了一个算法的重要意义,往往会引起他对算法本身的重视。BP(Back Propagation,后向传播)算陆袭法,具有非凡的历史意义和重大的现实意义。

1969年,作为人工神经网络创始人的明斯基(Marrin M insky)和佩珀特(Seymour Papert)合作出版了《感知器》一书,论证了简单的线性感知器功能有限,不能解决如“异或”(XOR )这样的基本问题,而且对多层网络也持悲观态度。这些论点给神经网络研究以沉重的打击,很多科学家纷纷离开这一领域,神经网络的研究走向长达10年的低潮时期。[1]

1974年哈佛大学的Paul Werbos发明BP算法时,正值神经外网络低潮期,并未受到应有的重视。[2]

1983年,加州理工学院的物理学家John Hopfield利用神经网络,在旅行商这个NP完全问题的求解上获得当时最好成绩,引起了轰动[2]。然而,Hopfield的研究成果仍未能指出明斯基等人论点的错误所在,要推动神培判经网络研究的全面开展必须直接解除对感知器——多层网络算法的疑虑。[1]

真正打破明斯基冰封魔咒的是,David Rumelhart等学者出版的《平行分布处理:认知的微观结构探索》一书。书中完整地提出了BP算法,系统地解决了多层网络中隐单元连接权的学习问题,并在数学上给出了完整的推导。这是神经网络发展史上的里程碑,BP算法迅速走红,掀起了神经网络的第二次高潮。[1,2]

因此,BP算法的历史意义:明确地否定了明斯基等人的错误观点,对神经网络第二次高潮具有决定性意义。

这一点是说BP算法在神经网络领域中的地位和意义。

BP算法是迄今最成功的神经网络学习算法,现实任务中使用神经网络时,大多是在使用BP算法进行训练[2],包括最近炙手可热的深度学习概念下的卷积神经网络(CNNs)。

BP神经网络是这样一种神经网络模型,它是由一个输入层、一个输出层和一个或多个隐层构成,它的激活函数采用sigmoid函数,采用BP算法训练的多层前馈神经网络。

BP算法全称叫作误差反向传播(error Back Propagation,或早中兄者也叫作误差逆传播)算法。其算法基本思想为:在2.1所述的前馈网络中,输入信号经输入层输入,通过隐层计算由输出层输出,输出值与标记值比较,若有误差,将误差反向由输出层向输入层传播,在这个过程中,利用梯度下降算法对神经元权值进行调整。

BP算法中核心的数学工具就是微积分的 链式求导法则 。

BP算法的缺点,首当其冲就是局部极小值问题。

BP算法本质上是梯度下降,而它所要优化的目标函数又非常复杂,这使得BP算法效率低下。

[1]、《BP算法的哲学思考》,成素梅、郝中华着

[2]、《机器学习》,周志华着

[3]、 Deep Learning论文笔记之(四)CNN卷积神经网络推导和实现

2016-05-13 第一次发布

2016-06-04 较大幅度修改,完善推导过程,修改文章名

2016-07-23 修改了公式推导中的一个错误,修改了一个表述错误

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