混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其應(yīng)用綜述

混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其應(yīng)用綜述

1混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)混音是一個(gè)自然現(xiàn)象，是非線性動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)特行為?；煲暨\(yùn)動(dòng)是指在確定系統(tǒng)中隨機(jī)發(fā)生的類似隨機(jī)過(guò)程[1.3]。在神經(jīng)系統(tǒng)中，從微觀神經(jīng)元到宏觀腦電波，理論和實(shí)驗(yàn)都發(fā)現(xiàn)了混音現(xiàn)象的存在，這在構(gòu)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息的處理中發(fā)揮著重要作用[4.6]。例如，yao等人認(rèn)為，如果沒(méi)有混淆，兔子就不會(huì)記住新的味道。tsuda認(rèn)為，皮層混淆可以激活真實(shí)的存儲(chǔ)和存儲(chǔ)信息的動(dòng)態(tài)關(guān)系。一些學(xué)者提出了多種類型的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,例如:等提出的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;Hsu等提出的PWL-N型混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;Kushibe等提出的能非周期地聯(lián)想記憶圖案的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;Inoue利用振蕩子構(gòu)成的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;Hayakawa使用混沌噪聲發(fā)生器構(gòu)成的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);Shuai等提出的非單調(diào)轉(zhuǎn)換函數(shù)的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;Wang提出的在改變工作條件下的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).本文對(duì)近年來(lái)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其應(yīng)用作了綜述,依據(jù)混沌產(chǎn)生的機(jī)理,將現(xiàn)有的多種類型混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型歸結(jié)為4類典型的網(wǎng)絡(luò)模型,進(jìn)而分析各自的機(jī)理和特性;然后從復(fù)雜問(wèn)題優(yōu)化、聯(lián)想記憶和圖像處理、網(wǎng)絡(luò)和通信、模式識(shí)別、電力系統(tǒng)負(fù)荷建模和預(yù)測(cè)5個(gè)方面,介紹了混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀.2典型的混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型2.1振動(dòng)子構(gòu)成的混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型2.1.1耦合振蕩子的影響Inoue等提出用耦合的混沌振蕩子作為單個(gè)神經(jīng)元來(lái)構(gòu)造混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.每個(gè)神經(jīng)元由兩個(gè)耦合的混沌振蕩子組成,耦合的混沌振蕩子的同步和異步分別對(duì)應(yīng)神經(jīng)元的激活和抑制狀態(tài).耦合的混沌振蕩子的同步來(lái)自規(guī)則性,而不規(guī)則性則可產(chǎn)生隨機(jī)搜索能力.設(shè)神經(jīng)元i和神經(jīng)元j的連續(xù)權(quán)值為Wij,在時(shí)刻n,神經(jīng)元i中兩個(gè)混沌振蕩子間的耦合系數(shù)為Di(n),Wij與Di(n)間的關(guān)系為其中:ui(n)為階躍函數(shù),Si為外部輸入,θi為閾值.限制Di(n)≥0是為避免耦合振蕩子產(chǎn)生不合適的運(yùn)動(dòng),當(dāng)Di(n)<0時(shí),振蕩被中斷.當(dāng)耦合系數(shù)Di(n)很大時(shí),兩個(gè)混沌振蕩子可能出現(xiàn)同步;當(dāng)耦合系數(shù)Di(n)很小時(shí),兩個(gè)混沌振蕩子異步.設(shè)λL為同步態(tài)最大的Lyapunov指數(shù),則當(dāng)Di(n)>D0=-[exp(λL)-1]/2時(shí),可觀察到完全同步.對(duì)于離散時(shí)間,耦合的振蕩子的運(yùn)動(dòng)方程由兩個(gè)映射f(x)和g(y)描述,即單個(gè)神經(jīng)元的反映并不快,但工作速度很快,這是由于同步平行處理的緣故.人們發(fā)現(xiàn)在大腦中也存在同樣的現(xiàn)象.耦合振蕩子系統(tǒng)的瞬變時(shí)間造成慢的反映,這說(shuō)明該模型對(duì)腦有較真實(shí)的模擬.瞬變時(shí)間在同步平行處理中具有重要作用.2.1.2振蕩子運(yùn)動(dòng)方程Inoue等提出用一個(gè)混沌振蕩子作為單個(gè)神經(jīng)元來(lái)構(gòu)造混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.使用下列規(guī)則確定神經(jīng)元狀態(tài):其中ui(n)為時(shí)刻n神經(jīng)元i的狀態(tài),X為周期三狀態(tài)的臨界參數(shù).這里的振蕩子混沌態(tài)和周期三態(tài)分別對(duì)應(yīng)耦合混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異步和同步.在時(shí)刻n,振蕩子i的控制參數(shù)ai(n)(0<ai(n)≤4)每m步按下列方程改變其值:其中:n′=pm,p=0,1,…,c1和c2為正參數(shù).上述ai(n′)的限制條件是為避免不合適的運(yùn)動(dòng)而引起的振蕩.當(dāng)Wij=0和Si=0時(shí),只有,才能使振蕩子處于臨界狀態(tài).振蕩子的運(yùn)動(dòng)方程為當(dāng)ai(n)=a為常數(shù)時(shí),上述運(yùn)動(dòng)方程為L(zhǎng)ogistic映射,Logistic有一個(gè)周期三寬窗口.若控制參數(shù)大于臨界值,則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定周期三運(yùn)動(dòng);當(dāng)a<ac時(shí),會(huì)產(chǎn)生混沌現(xiàn)象.網(wǎng)絡(luò)可完成解答的有效隨機(jī)搜索,其動(dòng)力學(xué)特性復(fù)雜,不如耦合振蕩子模型有效.總之,Inoue的兩種混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有同步平行處理的功能,這種功能可在一步內(nèi)以長(zhǎng)的Hamming距離改變狀態(tài),混沌的不規(guī)則性可產(chǎn)生隨機(jī)搜索能力.最近,大腦中真正的神經(jīng)元的振蕩和同步也被實(shí)驗(yàn)所證實(shí).模型中沒(méi)有考慮神經(jīng)元的疲勞效應(yīng),而這種效應(yīng)在知識(shí)解釋的變化中具有重要作用.2.2噪聲的相關(guān)性在問(wèn)題優(yōu)化中,Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能量函數(shù)易陷入局部最小值.為增強(qiáng)其全局優(yōu)化能力,學(xué)者們提出了加入混沌噪聲來(lái)激活狀態(tài)的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).作為模型Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展,混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用混沌噪聲來(lái)避免局部最小.神經(jīng)元的連接基本上按修改過(guò)的Hopfield模型,神經(jīng)元的狀態(tài)與時(shí)間差值Δt的關(guān)系為分配給每個(gè)神經(jīng)元,并且相互獨(dú)立.網(wǎng)絡(luò)的性能主要取決于噪聲的特性.混沌振蕩中含有下列3種常見(jiàn)的噪聲源Z:1)均勻分布隨機(jī)數(shù).作為噪聲,首先使用系列的均勻分布隨機(jī)數(shù)ui∈,相鄰值無(wú)相互關(guān)聯(lián),即內(nèi)積,Q為常數(shù).在這種情況下,網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力如Gaussian機(jī),Q與Gaussian機(jī)中的溫度參數(shù)相關(guān)聯(lián).2)Logistic映射.為控制參數(shù),并且所有神經(jīng)元的a值相同,噪聲發(fā)生器以不同初值進(jìn)行工作.n+1inini∈3)帶混合噪聲的Logistic映射.將1000步迭代中的Logistic映射時(shí)間系列存貯到內(nèi)存中,然后逐個(gè)地隨機(jī)選擇,因此混合噪聲系列無(wú)時(shí)間相關(guān)性.其他特性同第2種情況.在該模型中,每個(gè)神經(jīng)元有兩種不同時(shí)間尺度的分開(kāi)動(dòng)力:一個(gè)是由噪聲發(fā)生器迭代產(chǎn)生的快速動(dòng)力;另一個(gè)是由普通離散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所表示的較慢動(dòng)力.分析表明,噪聲的相關(guān)性對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在尋找最優(yōu)解時(shí)起到重要作用,強(qiáng)相關(guān)的噪聲系列可幫助系統(tǒng)跳出局部最小狀態(tài).暫態(tài)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(TCNN)在Hopfield網(wǎng)絡(luò)中引入一個(gè)逐漸消失的自反饋?lái)?xiàng),使網(wǎng)絡(luò)搜索過(guò)程具有復(fù)雜的暫態(tài)混沌動(dòng)力學(xué)特性.隨著自反饋系數(shù)的逐漸減小直至消失,網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)逆向分岔最終收斂到一個(gè)穩(wěn)定的平衡點(diǎn).在暫態(tài)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,系數(shù)A代表能量函數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響;在改進(jìn)的噪聲混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,通過(guò)不斷加大A來(lái)保持能量函數(shù)在搜索過(guò)程中的影響.文獻(xiàn)將TCNN一般化為非自治Hopfield網(wǎng)絡(luò).混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用混沌的噪聲可以克服Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)局部最優(yōu)的缺點(diǎn),然而單純采用混沌噪聲難以實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu).文獻(xiàn)提出一種具有加強(qiáng)自反饋的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以改變自反饋的方式來(lái)避免陷入局部最優(yōu)解.2.3混合本身反應(yīng)的混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型2.3.1混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混沌模型Aihara在Culloch-Pitts神經(jīng)元方程、Caianiello神經(jīng)元方程和Nagumo神經(jīng)元模型的基礎(chǔ)上,提出一種混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.假設(shè)每個(gè)神經(jīng)元xi(t)同時(shí)受到外部輸入項(xiàng)Aj(t)和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部反饋?lái)?xiàng)hj(xj(t))的作用,并且這種作用同不應(yīng)項(xiàng)gi(xi(t))一樣隨時(shí)間指數(shù)衰減,每個(gè)神經(jīng)元都受到網(wǎng)絡(luò)中所有神經(jīng)元的作用因此神經(jīng)元是多輸入單輸出的其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為其中:K∈為不應(yīng)性衰減率,T為抑制神經(jīng)元興奮后的激活,N為外部輸入個(gè)數(shù),M為混沌神經(jīng)元個(gè)數(shù),Wij和Vij為對(duì)應(yīng)的連接權(quán)值,h()為內(nèi)部反饋函數(shù),Aj(t-r)為離散時(shí)間t-r第j個(gè)外部輸入的強(qiáng)度,g()為不應(yīng)性函數(shù),θ()為閾值,f()為連續(xù)輸出函數(shù),一般采用具有陡度參數(shù)X的S型函數(shù),即定義混沌神經(jīng)元的內(nèi)部狀態(tài)為yi(t+1),則得到Aihara的混沌神經(jīng)模型當(dāng)K和T趨于零時(shí),有在方程(13)和(14)中,令xi(n)=gi[fi(yi(t))],xj(n)=hj[fj(yj(t))],,θi=0,則上述模型由離散時(shí)間和連續(xù)空間的方程定義為其中:ai為神經(jīng)元i的外部輸入,是常規(guī)Hopfield項(xiàng),其余被引入項(xiàng)是為在系統(tǒng)中產(chǎn)生混沌動(dòng)力.可以認(rèn)為該混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是將混沌動(dòng)力引入Hopfield模型,并作為后者的自然擴(kuò)展.混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有聯(lián)想記憶功能,但其動(dòng)態(tài)聯(lián)想記憶是在網(wǎng)絡(luò)的混沌運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的,記憶狀態(tài)是連續(xù)改變的非周期行為,使得混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所記憶的信息難以從網(wǎng)絡(luò)中檢索出來(lái)要實(shí)現(xiàn)信息的檢索和回憶,就得改變混沌運(yùn)動(dòng)的非周期狀態(tài).文獻(xiàn)提出一種用于混沌神經(jīng)元的釘扎控制,在釘扎控制作用期間,混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出能穩(wěn)定地收斂于網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)模式上,從而實(shí)現(xiàn)了混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息搜索,控制混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混沌特性.網(wǎng)絡(luò)的混沌特性由Lyapunov指數(shù)譜來(lái)度量,Lyapunov指數(shù)是吸引子的局部穩(wěn)定性的度量估計(jì),正Lyapunov指數(shù)表示軌道附近的平均指數(shù)發(fā)散,負(fù)Lyapunov指數(shù)表示軌道的平均指數(shù)收斂于吸引子.如果最大Lyapunov指數(shù)至少有一個(gè)為正值,則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)處于混沌狀態(tài).當(dāng)K,T,ai接近零時(shí),系統(tǒng)從混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型向Hopfield模型轉(zhuǎn)化.該混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既有可能逃離具有混沌過(guò)渡期的偽狀態(tài),又有象Hopfield模型一樣聯(lián)想目標(biāo)圖案的功能.混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混沌特性依賴于網(wǎng)絡(luò)的參數(shù).文獻(xiàn)提出了用于計(jì)算混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最大Lyapunov指數(shù)的一種算法,并通過(guò)最大Lyapunov指數(shù)的計(jì)算,研究混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)混沌區(qū)域的分布和特征,討論有關(guān)參數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)混沌區(qū)域的影響,從而指導(dǎo)合理地選擇網(wǎng)絡(luò)參數(shù),使網(wǎng)絡(luò)處于混沌狀態(tài).2.3.2pwl-n型大鼠神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型Hsu等根據(jù)Aihara的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,提出變換函數(shù)偽分段函數(shù)PWL的一種新型混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.分段函數(shù)PWL近似為N型,所以該模型稱為PWL-N型混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.PWL-N型混沌神經(jīng)模型為其中:a和c為比例參數(shù),N()為分段函數(shù),即N()是一個(gè)中間部分有負(fù)斜率的PWL函數(shù),它有兩個(gè)臨界拐點(diǎn).在Aihara模型中,為了產(chǎn)生新的神經(jīng)元狀態(tài)y(n+1),內(nèi)部狀態(tài)y(n)被反饋;在PWL-N型模型中,神經(jīng)元輸出用來(lái)產(chǎn)生下一個(gè)內(nèi)部狀態(tài).Aibara模型中兩個(gè)方程都是非線性方程;PWL-N型模型中一個(gè)方程為非線性的,另一個(gè)方程為線性的,其中線性方程稱為基線函數(shù),它通過(guò)當(dāng)前輸出狀態(tài)產(chǎn)生下一個(gè)內(nèi)部狀態(tài),這個(gè)特性在神經(jīng)分析中特別有用.如果方程在每個(gè)周期n(n=1,2,…)有一個(gè)周期解和無(wú)數(shù)族有界非周期解,則稱該方程表現(xiàn)出混沌.下面分析許多混沌神經(jīng)元的集團(tuán)相互作用.由M個(gè)神經(jīng)元組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)離散方程組為其中它表示所有神經(jīng)元和外部源對(duì)神經(jīng)元i的狀態(tài)的貢獻(xiàn).文獻(xiàn)考慮兩個(gè)相互連接的神經(jīng)元的相互作用,得到如下結(jié)論:1)神經(jīng)元可由兩種方式驅(qū)動(dòng)到混沌態(tài):通過(guò)自身(改變自身連接權(quán)值Wij);由神經(jīng)元相互作用通過(guò)其他混沌神經(jīng)元(相互作用權(quán)值Wij≠0).2)即使神經(jīng)元為混沌態(tài),兩個(gè)混沌神經(jīng)元也可能達(dá)到非混沌態(tài).使用一個(gè)CMOS換流器和一個(gè)線性電阻,可以實(shí)現(xiàn)混沌神經(jīng)元.一個(gè)理想的OP放大器可用來(lái)實(shí)現(xiàn)混沌神經(jīng)元模型的變換函數(shù).混沌神經(jīng)元有以下三部分:PWL-N型函數(shù)、抽樣和保持函數(shù)、反饋基線函數(shù).文獻(xiàn)給出了全部硬件設(shè)計(jì)和混沌神經(jīng)模型的實(shí)現(xiàn).2.4范性模型的估計(jì)在有關(guān)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的大多數(shù)文獻(xiàn)中,神經(jīng)元的輸入-輸出轉(zhuǎn)換函數(shù)均假設(shè)為單調(diào)函數(shù),通常選用S型函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn).文獻(xiàn)指出,有效的轉(zhuǎn)換函數(shù)可取各種形狀,并應(yīng)表現(xiàn)出非單調(diào)行為.基于這一思想,不少學(xué)者提出了非單調(diào)轉(zhuǎn)換函數(shù)的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.這里以Shuai等提出的混沌奇對(duì)稱轉(zhuǎn)換函數(shù)為例來(lái)說(shuō)明.轉(zhuǎn)換函數(shù)為設(shè)N個(gè)混沌神經(jīng)元組成一個(gè)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),則神經(jīng)元i的動(dòng)力為其中W是權(quán)值矩陣.神經(jīng)元的輸入空間為(-∞,+∞),而穩(wěn)定吸引空間為區(qū)域[-1,1].若U=0,則上述模型變?yōu)镠opfield模型:若T→∞,U=0,則變?yōu)殡x散Hopfield模型.當(dāng)T和U足夠大時(shí),可在離散迭代映射(24)中找到混沌吸引子.計(jì)算機(jī)仿真表明,當(dāng)T或U固定時(shí),從0開(kāi)始增加的U或T,將迫使吸引子從不動(dòng)點(diǎn)通過(guò)分叉點(diǎn)到周期吸引子,最后到混沌的變化.當(dāng)|S|→1時(shí),神經(jīng)元處于激活狀態(tài),其中S→+1表示信號(hào)的正激活,S→-1表示信號(hào)的負(fù)激活.當(dāng)|S|→0時(shí),表示處于靜止抑制狀態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的平均活性率定義為對(duì)于大的U,神經(jīng)元的狀態(tài)由exp(-Ux2)來(lái)確定,并接近于0,即靜止?fàn)顟B(tài).非單調(diào)指數(shù)U稱為平靜度.當(dāng)平靜度U=0或很小時(shí),網(wǎng)絡(luò)陷入固定狀態(tài).神經(jīng)元的狀態(tài)|S|→1,即網(wǎng)絡(luò)U=0是激活的,它能正確聯(lián)想輸入,象人腦以高激活和合理聯(lián)想能力處于思考狀態(tài)一樣,網(wǎng)絡(luò)可理解為處于頭腦清醒狀態(tài).當(dāng)U增加時(shí),分叉發(fā)生,同時(shí)d減小,與人腦處于休息狀態(tài)一樣,網(wǎng)絡(luò)似乎處于稍微休息的狀態(tài).當(dāng)U進(jìn)一步增加時(shí),出現(xiàn)了混沌解,同時(shí)d接近于0,可認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)處于深度休息狀態(tài),稱為夢(mèng)時(shí)狀態(tài).該模型不僅在一定程度上模擬了人腦的混沌行為,而且為模擬人腦的自發(fā)展行為奠定了基礎(chǔ).應(yīng)用該混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型很容易找到超混沌.超混沌是指具有超過(guò)一個(gè)正Lyapunov指數(shù)的高維混沌,它意味著在兩個(gè)或更多方向上延伸,在相空間造成更復(fù)雜的動(dòng)力軌道.最大超混沌(一般為4階混沌)可應(yīng)用于保密通信.3混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀盡管混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的類型不盡相同,其混沌產(chǎn)生的機(jī)理也不同,然而混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與混沌的特性,在自學(xué)習(xí)能力、非線性、容錯(cuò)性、并行性等方面具有一定的共性.本文從以下5個(gè)方面介紹混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀.3.1混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化計(jì)算方法的思想是:利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性大規(guī)模動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn),將優(yōu)化問(wèn)題映射為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程,將目標(biāo)函數(shù)映射為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能量函數(shù).混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于復(fù)雜問(wèn)題的優(yōu)化,與常規(guī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大致相同,然而其學(xué)習(xí)能力更強(qiáng),學(xué)習(xí)速度更快,更能保證全局收斂,優(yōu)化效果更好.文獻(xiàn)研究了混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在TSP問(wèn)題中的應(yīng)用,表現(xiàn)出混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的優(yōu)化性能.考慮到單純采用混沌噪聲難以實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)解,文獻(xiàn)將混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模擬退火優(yōu)化算法相結(jié)合,利用模擬退火的全局優(yōu)化能力來(lái)改善混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的尋優(yōu)能力,優(yōu)化效率和全局尋優(yōu)效果得到明顯的提高.研究了噪聲混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在組合優(yōu)化問(wèn)題中的應(yīng)用,驗(yàn)證了混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)良的學(xué)習(xí)和優(yōu)化能力.針對(duì)現(xiàn)有的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型不盡相同,提出了混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于組合優(yōu)化問(wèn)題的統(tǒng)一模式.研究結(jié)果表明,混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以取得比常規(guī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更優(yōu)的優(yōu)化性能,將其應(yīng)用于復(fù)雜問(wèn)題優(yōu)化,優(yōu)化效率和全局優(yōu)化效果都取得了較為滿意的結(jié)果3.2在其他方面的應(yīng)用確定性混沌系統(tǒng)吸引子的特征和分支決定了系統(tǒng)的信息處理能力.利用類噪聲混沌編碼的方式,可以構(gòu)造自聯(lián)想和異聯(lián)想模型,模型中存儲(chǔ)的信息貫穿于每個(gè)記憶單元,它對(duì)于損傷和噪聲具有魯棒性,即使出現(xiàn)局部損傷,混沌系統(tǒng)仍可通過(guò)其記憶單元(如像素)的正確分配來(lái)恢復(fù)相關(guān)信息.混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)良的聯(lián)想記憶能力和信息處理能力,可應(yīng)用于信息存儲(chǔ)、信息檢索、聯(lián)想記憶、圖像識(shí)別等方面.文獻(xiàn)采用改進(jìn)的Aihara混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),提出一種具有時(shí)空混沌控制的聯(lián)想記憶網(wǎng)絡(luò).隨著強(qiáng)化因子和學(xué)習(xí)樣本數(shù)的增加,網(wǎng)絡(luò)聯(lián)想成功率明顯提高.對(duì)于英文字母的實(shí)驗(yàn)證明,該混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的記憶搜索性能和記憶容量比Hopfield模型有較大的改善.文獻(xiàn)提出了振蕩型混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型和動(dòng)力方程,并分析了該網(wǎng)絡(luò)的智能信息處理機(jī)制:當(dāng)輸入模式在已知記憶模式附近時(shí),會(huì)自發(fā)產(chǎn)生一個(gè)極限環(huán),這時(shí)模糊信息可以恢復(fù),因此可完成模糊圖像的識(shí)別;當(dāng)輸入模式遠(yuǎn)離已知記憶模式時(shí),將得到一個(gè)具有多種頻率波形的混沌軌跡,這時(shí)網(wǎng)絡(luò)具有自發(fā)搜索能力,可利用自發(fā)搜索機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)智能信息處理.在圖像處理中,原始圖像經(jīng)過(guò)編碼后,對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加密而得到加密圖像.在解密過(guò)程中,根據(jù)相同的混沌模型和初始值,可通過(guò)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解密算法正確地解密出原始圖像.文獻(xiàn)提出的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型只需一部分知識(shí)目標(biāo)信息的初始輸入,就能在時(shí)空混沌的參數(shù)控制中成功地完成聯(lián)想記憶,能非周期地聯(lián)想記憶圖案.3.3基于自適應(yīng)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多用戶檢測(cè)目前廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)的偽隨機(jī)序列加密在理論上是可破譯的,因此研究便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的隨機(jī)序列產(chǎn)生算法以及相應(yīng)的加密技術(shù),對(duì)于保密通信有著重要意義.將混沌理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,用于保密編碼是一個(gè)新的研究方向.文獻(xiàn)研究了基于混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的保密通信.多用戶檢測(cè)技術(shù)是無(wú)線通信領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向.從本質(zhì)上說(shuō),多用戶檢測(cè)是一個(gè)組合優(yōu)化問(wèn)題.文獻(xiàn)采用自適應(yīng)變尺度暫態(tài)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)CDMA的多用戶檢測(cè)技術(shù),在優(yōu)化搜索過(guò)程中根據(jù)能量函數(shù)的變化調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù),自適應(yīng)地控制能量函數(shù),形成良好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)特性.研究結(jié)果表明,基于自適應(yīng)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多用戶檢測(cè)器能有效地逼近的最優(yōu)多用戶檢測(cè)器的性能.隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展,要求計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能提供多媒體業(yè)務(wù),這就使得網(wǎng)絡(luò)必須具備點(diǎn)到多點(diǎn)即組播通信的能力.組播路由問(wèn)題的目標(biāo)是尋求一種算法,在既定的網(wǎng)絡(luò)和組播需求的情況下,找到一種鏈路連接方式,使網(wǎng)絡(luò)資源得到有效的利用.文獻(xiàn)利用混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決組播路由優(yōu)化問(wèn)題,仿真表明混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是有效的,在克服局部最優(yōu)解和收斂速度方面比Hopfield網(wǎng)絡(luò)有了較大提高.文獻(xiàn)利用暫態(tài)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決蜂窩信道分配問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)在盡量短的時(shí)間內(nèi)找到數(shù)據(jù)(信息)傳送的最優(yōu)路徑,以滿足用戶需求.3.4混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣,混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力非常強(qiáng),并且具有優(yōu)良的容錯(cuò)性,因而可根據(jù)學(xué)習(xí)樣本不斷地提高模式識(shí)別能力.文獻(xiàn)提出一種混沌回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),并將其應(yīng)用于朝鮮語(yǔ)口語(yǔ)中數(shù)字和單音節(jié)字的語(yǔ)音識(shí)別.與常規(guī)的回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比,混沌回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)性能更優(yōu),對(duì)朝鮮語(yǔ)口語(yǔ)中數(shù)字和單音節(jié)字的識(shí)別效果令人滿意.文獻(xiàn)考慮到語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)變特性,以Mel倒譜系數(shù)作為語(yǔ)音特征,選用連續(xù)4幀語(yǔ)音的特征矢量同時(shí)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入,采用3層混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),并且輸出層神經(jīng)元數(shù)目與要識(shí)別的語(yǔ)音類別相同.研究中選用“0～9”10個(gè)漢語(yǔ)數(shù)字語(yǔ)音作為待識(shí)別語(yǔ)音,平均識(shí)別率達(dá)到93.0%,比同等條件的常規(guī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別率更高.文獻(xiàn)將K系列混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于簡(jiǎn)單圖像識(shí)別和手寫(xiě)體數(shù)字識(shí)別等問(wèn)題,研究結(jié)果驗(yàn)證了KⅢ網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的模式識(shí)別能力:網(wǎng)絡(luò)對(duì)手寫(xiě)體的識(shí)別正確率和可靠度達(dá)到90%以上;即使圖像信息缺損50%,網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像識(shí)別的正確率仍達(dá)80%.K系列網(wǎng)絡(luò)很好地模擬了生物嗅覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號(hào),是一種更接近生物系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.3.5混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模與預(yù)測(cè)在現(xiàn)代大電力系統(tǒng)條件下,系統(tǒng)穩(wěn)定性對(duì)負(fù)荷建模和負(fù)荷預(yù)測(cè)提出了新的要求.文獻(xiàn)利用混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)負(fù)荷建模和負(fù)荷預(yù)測(cè).闡述了混沌理論引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后算法的特點(diǎn),建立了利用混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論進(jìn)行負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)的數(shù)學(xué)模型和算法.分析表明,混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠避免局部極小值,達(dá)到能量的全局最小或