神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN,ArtificialNeura|Network)也簡稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN),是由大量的簡單處理單元經(jīng)廣泛并行互連形成的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它是對人腦系統(tǒng)的簡化、抽象和模擬,具有人腦功能的許多基本特征。目前,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已成為許多高科技領(lǐng)域的一個(gè)熱門話題。在人工智能領(lǐng)域,它已實(shí)際應(yīng)用于決策支持模式識別、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)等許多方面。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN,ArtificialNeura|2由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物,各個(gè)相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域?qū)ι窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)都有各自的看法,因此關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的定義,在科學(xué)界存在許多不同的見解。目前使用得較廣泛的是TKohonen(芬蘭赫爾辛基技術(shù)大學(xué))的定義,即"神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由具有適應(yīng)性的簡單單元組成的廣泛并行互連的網(wǎng)絡(luò),它的組織能夠模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)對真實(shí)世界物體所作出的交互反應(yīng)。"由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物,各個(gè)相3人腦的基本組成是腦神經(jīng)細(xì)胞,大量腦神經(jīng)細(xì)胞相互聯(lián)接組成人的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),完成各種大腦功能。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是由大量的人工神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元)經(jīng)廣泛互連形成的人工網(wǎng)絡(luò),以此模擬人類神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。了解人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組成和原理,有助于對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理解。人腦的基本組成是腦神經(jīng)細(xì)胞,大量腦4人「神網(wǎng)概述◆人體神經(jīng)結(jié)構(gòu)與特征雖然神經(jīng)元的形態(tài)各不相同,但是都由細(xì)胞體和突起兩大部分組成,而突起又分樹突和軸突。神經(jīng)末梢樹突傳導(dǎo)方向→胞體突觸受部傳導(dǎo)部效應(yīng)部人「神網(wǎng)概述5軸突是由細(xì)胞體向外延伸出的所有纖維中最長的一條分枝,用來向外傳遞神經(jīng)元產(chǎn)生的輸出信號。每個(gè)神經(jīng)元只發(fā)出一條軸突,短的僅幾個(gè)微米,其最大長度可達(dá)1m以上。軸突是由細(xì)胞體向外延伸出的所有纖維中最長的一條6突觸,在軸突的末端形成了許多很細(xì)的分枝,這些分枝叫神經(jīng)末梢。每一條神經(jīng)末梢可以與其他神經(jīng)元形成功能性接觸,該接觸部位稱為突觸。每個(gè)神經(jīng)元大約有103~105個(gè)突觸,換句話說,每個(gè)神經(jīng)元大約與103~105個(gè)其它神經(jīng)元有連接,正是因?yàn)檫@些突觸才使得全部大腦神經(jīng)元形成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所謂功能性接觸,突觸的信息傳遞特性可變,因此細(xì)胞之間的連接強(qiáng)度可變,這是一種柔性連接,也稱為神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的可塑性,這正是神經(jīng)元之間傳遞信息的奧秘之一。突觸,在軸突的末端形成了許多很細(xì)的分枝,這些分7樹突是指由細(xì)胞體向外延伸的除軸突以外的其他所有分支。不同的神經(jīng)元其樹突的數(shù)量也不同,長度較短,但數(shù)量很多,它是神經(jīng)元的輸入端,用于接受從其他神經(jīng)元的突觸傳來的信號。細(xì)胞體是神經(jīng)元的主體,胞體和樹突表面是接受的其他神經(jīng)元傳來的信號的主要部位樹突是指由細(xì)胞體向外延伸的除軸突以外的其他所8神經(jīng)元中的細(xì)胞體相當(dāng)于一個(gè)初等處理器,它對來自其他各個(gè)神經(jīng)元的信號進(jìn)行總體求和,并產(chǎn)生一個(gè)神經(jīng)輸出信號。由于細(xì)胞膜將細(xì)胞體內(nèi)外分開,因此,在細(xì)胞體的內(nèi)外具有不同的電位,通常是內(nèi)部電位比外部電位低。細(xì)胞膜內(nèi)外的電位之差被稱為膜電位。在無信號輸入時(shí)的膜電位稱為靜止膜電位。當(dāng)一個(gè)神經(jīng)元的所有輸入總效應(yīng)達(dá)到某個(gè)閾值電位時(shí),該細(xì)胞變?yōu)榛钚约?xì)胞(激活),其膜電位將自發(fā)地急劇升高產(chǎn)生一個(gè)電脈沖。這個(gè)電脈沖又會從細(xì)胞體出發(fā)沿軸突到達(dá)神經(jīng)末梢,并經(jīng)與其他神經(jīng)元連接的突觸,將這一電脈沖傳給相應(yīng)的神經(jīng)元。神經(jīng)元中的細(xì)胞體相當(dāng)于一個(gè)初等處理器,它對9·生物神經(jīng)元的功能與特征根據(jù)神經(jīng)生理學(xué)的研究,生物神經(jīng)元具有如下重要功能與特性。(1)時(shí)空整合功能神經(jīng)元對不同時(shí)間通過同一突觸傳入的神經(jīng)沖動(dòng),具有時(shí)間整合功能。對于同一時(shí)間通過不同突觸傳入的神經(jīng)沖動(dòng),具有空間整合功能。兩種功能相互結(jié)合,使生物神經(jīng)元對由突觸傳入的神經(jīng)沖動(dòng)具有時(shí)空整合的功能(2)興奮與抑制狀態(tài)神經(jīng)元具有興奮和抑制兩種常規(guī)的工作狀態(tài)。當(dāng)傳入沖動(dòng)的時(shí)空整合結(jié)果使細(xì)胞膜電位升高,超過動(dòng)作電位的閾值時(shí),細(xì)胞進(jìn)入興奮狀態(tài),產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)。相反,當(dāng)傳入沖動(dòng)的時(shí)空整合結(jié)果使細(xì)胞膜電位低于動(dòng)作電位闕值時(shí),細(xì)胞進(jìn)入抑制狀態(tài),無神經(jīng)沖動(dòng)輸出?！ど锷窠?jīng)元的功能與特征10神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件11神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件12神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件13神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件14神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件15神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件16神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件17神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件18神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件19神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件20神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件21神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件22神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件23神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件24神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件25神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件26神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件27神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件28神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件29神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件30神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件31神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件32神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件33神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件34神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件35神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件36神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件37神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件38神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件39神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件40神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件41神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件42神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件43神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件44神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件45神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件46神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件47神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件48神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件49神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件50神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件51神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件52神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件53神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件54神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件55神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件56神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件57神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件58神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件59神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件60神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件61神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件62神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件63神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件64神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件65神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件66神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件67神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件68神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件69神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件70神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件71神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件72神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件73神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件74神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件75神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件76神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件77神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件78神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件79神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件80神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件81神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)82人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN,ArtificialNeura|Network)也簡稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN),是由大量的簡單處理單元經(jīng)廣泛并行互連形成的一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它是對人腦系統(tǒng)的簡化、抽象和模擬,具有人腦功能的許多基本特征。目前,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已成為許多高科技領(lǐng)域的一個(gè)熱門話題。在人工智能領(lǐng)域,它已實(shí)際應(yīng)用于決策支持模式識別、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)等許多方面。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN,ArtificialNeura|83由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物,各個(gè)相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域?qū)ι窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)都有各自的看法,因此關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的定義,在科學(xué)界存在許多不同的見解。目前使用得較廣泛的是TKohonen(芬蘭赫爾辛基技術(shù)大學(xué))的定義,即"神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由具有適應(yīng)性的簡單單元組成的廣泛并行互連的網(wǎng)絡(luò),它的組織能夠模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)對真實(shí)世界物體所作出的交互反應(yīng)。"由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物,各個(gè)相84人腦的基本組成是腦神經(jīng)細(xì)胞,大量腦神經(jīng)細(xì)胞相互聯(lián)接組成人的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),完成各種大腦功能。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是由大量的人工神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元)經(jīng)廣泛互連形成的人工網(wǎng)絡(luò),以此模擬人類神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。了解人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組成和原理,有助于對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理解。人腦的基本組成是腦神經(jīng)細(xì)胞,大量腦85人「神網(wǎng)概述◆人體神經(jīng)結(jié)構(gòu)與特征雖然神經(jīng)元的形態(tài)各不相同,但是都由細(xì)胞體和突起兩大部分組成,而突起又分樹突和軸突。神經(jīng)末梢樹突傳導(dǎo)方向→胞體突觸受部傳導(dǎo)部效應(yīng)部人「神網(wǎng)概述86軸突是由細(xì)胞體向外延伸出的所有纖維中最長的一條分枝,用來向外傳遞神經(jīng)元產(chǎn)生的輸出信號。每個(gè)神經(jīng)元只發(fā)出一條軸突,短的僅幾個(gè)微米,其最大長度可達(dá)1m以上。軸突是由細(xì)胞體向外延伸出的所有纖維中最長的一條87突觸,在軸突的末端形成了許多很細(xì)的分枝,這些分枝叫神經(jīng)末梢。每一條神經(jīng)末梢可以與其他神經(jīng)元形成功能性接觸,該接觸部位稱為突觸。每個(gè)神經(jīng)元大約有103~105個(gè)突觸,換句話說,每個(gè)神經(jīng)元大約與103~105個(gè)其它神經(jīng)元有連接,正是因?yàn)檫@些突觸才使得全部大腦神經(jīng)元形成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所謂功能性接觸,突觸的信息傳遞特性可變,因此細(xì)胞之間的連接強(qiáng)度可變,這是一種柔性連接,也稱為神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的可塑性,這正是神經(jīng)元之間傳遞信息的奧秘之一。突觸,在軸突的末端形成了許多很細(xì)的分枝,這些分88樹突是指由細(xì)胞體向外延伸的除軸突以外的其他所有分支。不同的神經(jīng)元其樹突的數(shù)量也不同,長度較短,但數(shù)量很多,它是神經(jīng)元的輸入端,用于接受從其他神經(jīng)元的突觸傳來的信號。細(xì)胞體是神經(jīng)元的主體,胞體和樹突表面是接受的其他神經(jīng)元傳來的信號的主要部位樹突是指由細(xì)胞體向外延伸的除軸突以外的其他所89神經(jīng)元中的細(xì)胞體相當(dāng)于一個(gè)初等處理器,它對來自其他各個(gè)神經(jīng)元的信號進(jìn)行總體求和,并產(chǎn)生一個(gè)神經(jīng)輸出信號。由于細(xì)胞膜將細(xì)胞體內(nèi)外分開,因此,在細(xì)胞體的內(nèi)外具有不同的電位,通常是內(nèi)部電位比外部電位低。細(xì)胞膜內(nèi)外的電位之差被稱為膜電位。在無信號輸入時(shí)的膜電位稱為靜止膜電位。當(dāng)一個(gè)神經(jīng)元的所有輸入總效應(yīng)達(dá)到某個(gè)閾值電位時(shí),該細(xì)胞變?yōu)榛钚约?xì)胞(激活),其膜電位將自發(fā)地急劇升高產(chǎn)生一個(gè)電脈沖。這個(gè)電脈沖又會從細(xì)胞體出發(fā)沿軸突到達(dá)神經(jīng)末梢,并經(jīng)與其他神經(jīng)元連接的突觸,將這一電脈沖傳給相應(yīng)的神經(jīng)元。神經(jīng)元中的細(xì)胞體相當(dāng)于一個(gè)初等處理器,它對90·生物神經(jīng)元的功能與特征根據(jù)神經(jīng)生理學(xué)的研究,生物神經(jīng)元具有如下重要功能與特性。(1)時(shí)空整合功能神經(jīng)元對不同時(shí)間通過同一突觸傳入的神經(jīng)沖動(dòng),具有時(shí)間整合功能。對于同一時(shí)間通過不同突觸傳入的神經(jīng)沖動(dòng),具有空間整合功能。兩種功能相互結(jié)合,使生物神經(jīng)元對由突觸傳入的神經(jīng)沖動(dòng)具有時(shí)空整合的功能(2)興奮與抑制狀態(tài)神經(jīng)元具有興奮和抑制兩種常規(guī)的工作狀態(tài)。當(dāng)傳入沖動(dòng)的時(shí)空整合結(jié)果使細(xì)胞膜電位升高,超過動(dòng)作電位的閾值時(shí),細(xì)胞進(jìn)入興奮狀態(tài),產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)。相反,當(dāng)傳入沖動(dòng)的時(shí)空整合結(jié)果使細(xì)胞膜電位低于動(dòng)作電位闕值時(shí),細(xì)胞進(jìn)入抑制狀態(tài),無神經(jīng)沖動(dòng)輸出?！ど锷窠?jīng)元的功能與特征91神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件92神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件93神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件94神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件95神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件96神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件97神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件98神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件99神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件100神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件101神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件102神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件103神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件104神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件105神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件106神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件107神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件108神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件109神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件110神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件111神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件112神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件113神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件114神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件115神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件116神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件117神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件118神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件119神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件120神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件121神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件122神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件123神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件124神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件125神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件126神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件127神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件128神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件129神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件130神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件131神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件132神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件133神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件134神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件135神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件136神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件137神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件138神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件139神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件140神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件141神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件142神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理課件143神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本