人工神经网络 课堂练习1-2
D人工神经网络复习习题
oj
2.2.2 神经元的数学模型(1/6)
我们用一个数学表达式对上述内容可进行抽象与 概括。 令xi(t)表示t时刻神经元j接收的来自神经元i的信 息输入,oj(t)表示t时刻神经元的信息输出,则神经元j 的状态可表达为
n o j (t ) f w ijx i (t ij ) Tj i 1
x1 … xi … xn
w1j wij wnj
j
∑
2.2.1 神经元的建摸(6/6) 人工神经元的输出也同生物神经元一样仅有一个,如用 oj表示神经元j输出。 输出与输入之间的对应关系可用某种函数来表示,这种 函数称为转移函数,一般都是非线性的。
x1 … xi … xn
w1j wij wnj
j
∑
f
第4章 竞争学习神经网络 § 4.1 竞争学习的概念与原理 § 4.1.1 基本概念 § 4.1.2 竞争学习原理 § 4.2 自组织特征映射神经网络 § 4.2.1 SOM网络的生物学基础 § 4.2.2 SOM网(络)的拓扑结构与权值调整域 § 4.2.3 自组织特征映射网(络)的运行原理与学习算法 § 4.2.3.1 运行原理 § 4.2.3.2 学习算法 § 4.2.3.3 功能分析 § 4.3 自组织特征映射网络的设计与应用 § 4.4 自适应共振理论 本章小结
第6章 反馈神经网络 § 6.1 离散型Hopfield神经网络(DHNN) § 6.1.1 网络的结构与工作方式 § 6.1.2 网络的稳定性与吸引子 § 6.1.2.1 网络的稳定性 § 6.1.2.2 吸引子与能量函数 § 6.1.2.3 吸引子的性质 § 6.1.2.4 吸引子的吸引域 § 6.1.3 网络的权值设计 § 6.1.4 网络的信息存储容量 § 6.2 连续型Hopfield神经网络(CHNN) § 6.3 Hopfield网络应用与设计实例 § 6.4 双向联想记忆(BAM)神经网络 § 6.5 随机神经网络 § 6.6 递归神经网络 本章小结
人工智能神经网络例题
神经网络例题1. 简介1.1 背景信息1.2 目的和范围2. 概述在本文档中,我们将讨论领域中使用的神经网络模型,并提供一些实际应用案例。
该模板旨在帮助读者理解如何构建、训练和优化神经网络。
3. 前置知识与概念解释在阅读本文之前,请确保您对以下术语有基本了解: - 神经元:一个计算单元,接收输入并输出。
- 权重:连接不同层次或节点间传递信号时所赋予的权值。
4. 示例问题描述及数据集准备我们选择了一个分类问题作为示例来说明如何使用神经网络进行预测。
具体而言,在给定鸢尾花(Iris)数据集下,我们要根据萼片长度、宽度以及花瓣长度等特征来判断其品种是Setosa, Versicolor还是Virginica。
5 . 数据处理与特征选择这个步骤包括加载原始数据文件、清洗缺失值、标准化数值变量以及转换类别变量到数字表示形式等操作。
6. 神经网络模型构建6.1 模型选择:我们将使用多层感知器(Multilayer Perceptron)作为神经网络的基本架构。
6.2 构建输入和输出层:根据问题描述,确定输入特征数目以及输出类别数目。
6.3 隐藏层数量与节点设置: 根据实际需求,在隐藏层中添加适当数量的节点,并考虑避免过拟合等问题。
7 . 训练与优化在这一阶段,我们需要定义损失函数、选择梯度下降算法并进行超参数调整。
同时还要划分训练集和测试集,并对模型进行迭代训练直至收敛或达到最大迭代次数。
8 . 结果评估我们通过计算准确率、查全率、查准率等指标来评估所得结果,并可视化展示预测效果。
9 . 实例应用案例这里了其他领域常见的神经网络应用案例:- 图像识别- 自然语言处理10 . 总结11.参考文献12.致谢13.附件说明:相关数据文件请参见“data.csv”;代码实现详见GitHub:“”。
14.法律名词及注释:- 神经网络:一种模拟人脑神经元工作方式的计算模型。
- 多层感知器(Multilayer Perceptron):由多个输入、隐藏和输出层组成的前馈神经网络。
人工神经网络例题
1、什么是BP 网络的泛化能力?如何保证BP 网络具有较好的泛化能力?(5分)解:(1)BP网络训练后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,在其后的工作阶段,当向网络输入训练时未曾见过的非样本数据时,网络也能完成由输入空间向输出空间的正确映射。
这种能力称为多层感知器的泛化能力,它是衡量多层感知器性能优劣的一个重要方面。
(2)网络的性能好坏主要看其是否具有很好的泛化能力,而对泛化能力的测试不能用训练集的数据进行,要用训练集以外的测试数据来进行检验。
在隐节点数一定的情况下,为获得更好的泛化能力,存在着一个最佳训练次数t0,训练时将训练与测试交替进行,每训练一次记录一训练均方误差,然后保持网络权值不变,用测试数据正向运行网络,记录测试均方误差,利用两种误差数据得出两条均方误差随训练次数变化的曲线,测试、训练数据均方误差曲线如下图1所示。
训练次数t0称为最佳训练次数,当超过这个训练次数后,训练误差次数减小而测试误差则开始上升,在此之前停止训练称为训练不足,在此之后称为训练过度。
图1. 测试、训练数据均方误差曲线2、什么是LVQ 网络?它与SOM 网络有什么区别和联系?(10 分)解:(1)学习向量量化(learning vector quantization,LVQ)网络是在竞争网络结构的基础上提出的,LVQ将竞争学习思想和监督学习算法相结合,减少计算量和储存量,其特点是网络的输出层采用监督学习算法而隐层采用竞争学习策略,结构是由输入层、竞争层、输出层组成。
(2)在LVQ网络学习过程中通过教师信号对输入样本的分配类别进行规定,从而克服了自组织网络采用无监督学习算法带来的缺乏分类信息的弱点。
自组织映射可以起到聚类的作用,但还不能直接分类和识别,因此这只是自适应解决模式分类问题中的第一步,第二步是学习向量量化,采用有监督方法,在训练中加入教师信号作为分类信息对权值进行细调,并对输出神经元预先指定其类别。
人工神经网络单选练习题
人工神经网络单选练习题一、基本概念1. 下列关于人工神经网络的描述,正确的是:A. 人工神经网络是一种静态的计算模型B. 人工神经网络可以模拟人脑的神经元连接方式C. 人工神经网络只能处理线性问题D. 人工神经网络的学习过程是监督式的2. 下列哪种算法不属于人工神经网络?A. 感知机算法B. 支持向量机算法C. BP算法D. Hopfield网络3. 人工神经网络的基本组成单元是:A. 神经元B. 节点C. 权重D. 阈值二、前向传播与反向传播4. 在前向传播过程中,下列哪个参数是固定的?A. 输入值B. 权重C. 阈值D. 输出值5. 反向传播算法的主要目的是:A. 更新输入值B. 更新权重和阈值C. 计算输出值D. 初始化网络参数6. 下列关于BP算法的描述,错误的是:A. BP算法是一种监督学习算法B. BP算法可以用于多层前馈神经网络C. BP算法的目标是最小化输出误差D. BP算法只能用于解决分类问题三、激活函数7. 下列哪种激活函数是非线性的?A. 步进函数B. Sigmoid函数C. 线性函数D. 常数函数8. ReLU激活函数的优点不包括:A. 计算简单B. 避免梯度消失C. 提高训练速度D. 减少过拟合9. 下列哪种激活函数会出现梯度饱和现象?A. Sigmoid函数B. ReLU函数C. Tanh函数D. Leaky ReLU函数四、网络结构与优化10. 关于深层神经网络,下列描述正确的是:A. 深层神经网络一定比浅层神经网络效果好B. 深层神经网络更容易过拟合C. 深层神经网络可以减少参数数量D. 深层神经网络训练速度更快11. 下列哪种方法可以降低神经网络的过拟合?A. 增加训练数据B. 减少网络层数C. 增加网络参数D. 使用固定的学习率12. 关于卷积神经网络(CNN),下列描述错误的是:A. CNN具有局部感知能力B. CNN具有参数共享特点C. CNN可以用于图像识别D. CNN无法处理序列数据五、应用场景13. 下列哪种问题不适合使用人工神经网络解决?A. 图像识别B. 自然语言处理C. 股票预测D. 线性规划14. 下列哪个领域不属于人工神经网络的应用范畴?A. 医学诊断B. 金融预测C. 智能家居D. 数值计算15. 关于循环神经网络(RNN),下列描述正确的是:A. RNN无法处理长距离依赖问题B. RNN具有短期记忆能力C. RNN训练过程中容易出现梯度消失D. RNN只能处理序列长度相同的数据六、训练技巧与正则化16. 下列哪种方法可以用来防止神经网络训练过程中的过拟合?A. 提前停止B. 增加更多神经元C. 减少训练数据D. 使用更大的学习率17. 关于Dropout正则化,下列描述错误的是:A. Dropout可以减少神经网络中的参数数量B. Dropout在训练过程中随机丢弃一些神经元C. Dropout可以提高模型的泛化能力D. Dropout在测试阶段不使用18. L1正则化和L2正则化的主要区别是:A. L1正则化倾向于产生稀疏解,L2正则化倾向于产生平滑解B. L1正则化比L2正则化更容易计算C. L2正则化可以防止过拟合,L1正则化不能D. L1正则化适用于大规模数据集,L2正则化适用于小规模数据集七、优化算法19. 关于梯度下降法,下列描述正确的是:A. 梯度下降法一定会找到全局最小值B. 梯度下降法在鞍点处无法继续优化C. 梯度下降法包括批量梯度下降、随机梯度下降和小批量梯度下降D. 梯度下降法的学习率在整个训练过程中保持不变20. 下列哪种优化算法可以自动调整学习率?A. 随机梯度下降(SGD)B. Adam优化算法C. Momentum优化算法D. 牛顿法21. 关于Adam优化算法,下列描述错误的是:A. Adam结合了Momentum和RMSprop算法的优点B. Adam算法可以自动调整学习率C. Adam算法对每个参数都使用相同的学习率D. Adam算法在训练初期可能会不稳定八、损失函数22. 在分类问题中,下列哪种损失函数适用于二分类问题?A. 均方误差(MSE)B. 交叉熵损失函数C. Hinge损失函数D. 对数损失函数23. 关于均方误差(MSE)损失函数,下列描述错误的是:A. MSE适用于回归问题B. MSE对异常值敏感C. MSE的输出范围是[0, +∞)D. MSE损失函数的梯度在接近最小值时趋近于024. 下列哪种损失函数适用于多分类问题?A. 交叉熵损失函数B. Hinge损失函数C. 对数损失函数D. 均方误差(MSE)九、模型评估与超参数调优25. 下列哪种方法可以用来评估神经网络的性能?A. 训练误差B. 测试误差C. 学习率D. 隐层神经元数量26. 关于超参数,下列描述正确的是:A. 超参数是在模型训练过程中自动学习的B. 超参数的值通常由经验丰富的专家设定C. 超参数的调整对模型性能没有影响D. 超参数包括学习率、批量大小和损失函数27. 关于交叉验证,下列描述错误的是:A. 交叉验证可以减少过拟合的风险B. 交叉验证可以提高模型的泛化能力C. 交叉验证会降低模型的训练速度D. 交叉验证适用于小规模数据集十、发展趋势与挑战28. 下列哪种技术是近年来人工神经网络的一个重要发展方向?A. 深度学习B. 线性回归C. 决策树D. K最近邻29. 关于深度学习,下列描述错误的是:A. 深度学习需要大量标注数据B. 深度学习模型通常包含多层神经网络C. 深度学习可以处理复杂的非线性问题D. 深度学习不适用于小规模数据集30. 下列哪种现象是训练深度神经网络时可能遇到的挑战?A. 梯度消失B. 参数过多C. 数据不平衡D. 所有上述选项都是挑战答案一、基本概念1. B2. B二、前向传播与反向传播4. B5. B6. D三、激活函数7. B8. D9. A四、网络结构与优化10. B11. A12. D五、应用场景13. D14. D15. C六、训练技巧与正则化16. A17. A18. A七、优化算法19. C20. B八、损失函数22. B23. D24. A九、模型评估与超参数调优25. B26. B27. D十、发展趋势与挑战28. A29. D30. D。
人工神经网络题库
人工神经网络系别:计算机工程系班级: 1120543 班学号: 13 号姓名:日期:2014年10月23日人工神经网络摘要:人工神经网络是一种应用类似于大脑神经突触联接的结构进行信息处理的数学模型。
在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。
神经网络是一种运算模型,由大量的节点(或称神经元)之间相互联接构成,由大量处理单元互联组成的非线性、自适应信息处理系统。
它是在现代神经科学研究成果的基础上提出的,试图通过模拟大脑神经网络处理、记忆信息的方式进行信息处理。
关键词:神经元;神经网络;人工神经网络;智能;引言人工神经网络的构筑理念是受到生物(人或其他动物)神经网络功能的运作启发而产生的。
人工神经网络通常是通过一个基于数学统计学类型的学习方法(Learning Method )得以优化,所以人工神经网络也是数学统计学方法的一种实际应用,通过统计学的标准数学方法我们能够得到大量的可以用函数来表达的局部结构空间,另一方面在人工智能学的人工感知领域,我们通过数学统计学的应用可以来做人工感知方面的决定问题(也就是说通过统计学的方法,人工神经网络能够类似人一样具有简单的决定能力和简单的判断能力),这种方法比起正式的逻辑学推理演算更具有优势。
一、人工神经网络的基本原理1-1神经细胞以及人工神经元的组成神经系统的基本构造单元是神经细胞,也称神经元。
它和人体中其他细胞的关键区别在于具有产生、处理和传递信号的功能。
每个神经元都包括三个主要部分:细胞体、树突和轴突。
树突的作用是向四方收集由其他神经细胞传来的信息,轴突的功能是传出从细胞体送来的信息。
每个神经细胞所产生和传递的基本信息是兴奋或抑制。
在两个神经细胞之间的相互接触点称为突触。
简单神经元网络及其简化结构如图2-2所示。
从信息的传递过程来看,一个神经细胞的树突,在突触处从其他神经细胞接受信号。
这些信号可能是兴奋性的,也可能是抑制性的。
所有树突接受到的信号都传到细胞体进行综合处理,如果在一个时间间隔内,某一细胞接受到的兴奋性信号量足够大,以致于使该细胞被激活,而产生一个脉冲信号。
《人工神经网络:模型、算法及应用》习题参考答案
习题2.1什么是感知机?感知机的基本结构是什么样的?解答:感知机是Frank Rosenblatt在1957年就职于Cornell航空实验室时发明的一种人工神经网络。
它可以被视为一种最简单形式的前馈人工神经网络,是一种二元线性分类器。
感知机结构:2.2单层感知机与多层感知机之间的差异是什么?请举例说明。
解答:单层感知机与多层感知机的区别:1. 单层感知机只有输入层和输出层,多层感知机在输入与输出层之间还有若干隐藏层;2. 单层感知机只能解决线性可分问题,多层感知机还可以解决非线性可分问题。
2.3证明定理:样本集线性可分的充分必要条件是正实例点集所构成的凸壳与负实例点集构成的凸壳互不相交.解答:首先给出凸壳与线性可分的定义凸壳定义1:设集合S⊂R n,是由R n中的k个点所组成的集合,即S={x1,x2,⋯,x k}。
定义S的凸壳为conv(S)为:conv(S)={x=∑λi x iki=1|∑λi=1,λi≥0,i=1,2,⋯,k ki=1}线性可分定义2:给定一个数据集T={(x1,y1),(x2,y2),⋯,(x n,y n)}其中x i∈X=R n , y i∈Y={+1,−1} , i=1,2,⋯,n ,如果存在在某个超平面S:w∙x+b=0能够将数据集的正实例点和负实例点完全正确地划分到超平面的两侧,即对所有的正例点即y i=+1的实例i,有w∙x+b>0,对所有负实例点即y i=−1的实例i,有w∙x+b<0,则称数据集T为线性可分数据集;否则,称数据集T线性不可分。
必要性:线性可分→凸壳不相交设数据集T中的正例点集为S+,S+的凸壳为conv(S+),负实例点集为S−,S−的凸壳为conv(S−),若T是线性可分的,则存在一个超平面:w ∙x +b =0能够将S +和S −完全分离。
假设对于所有的正例点x i ,有:w ∙x i +b =εi易知εi >0,i =1,2,⋯,|S +|。
人工神经网络 试题
1、简要说明误差反向传播的BP算法的基本原理,讨论BP基本算法的优缺点。
并采用BP神经网络进行模式识别。
设计一个BP网络对附图中的英文字母进行分类。
输入向量含16个分量,输出向量分别用[1,-1,-1]T,[-1,1,-1]T,[-1,-1,1]T代表字符A,I,O。
采用不同的学习算法(traingd,traingdm,traingdx,trainlm)进行比较。
并测试施加5%噪声与输入时的测试结果。
要求:给出matlab的源程序(可调用matlab NN工具箱),网络结构,初始权值,训练结果,测试结果。
2、简要说明误差反向传播的BP算法的基本原理,讨论BP基本算法的优缺点。
并采用BP神经网络设计实现一个9*9表。
采用不同的学习算法(traingd,traingdm,traingdx,trainlm)进行比较。
要求:给出matlab的源程序(可调用matlab NN工具箱),网络结构,初始权值,训练结果,测试结果。
(考虑将其中的数改为二进制)3、简要说明误差反向传播的BP算法的基本原理,讨论BP基本算法的优缺点。
表1中给出了某结构在多种状态下的特征向量,表2给出了某时刻结构的特征向量,请使用人工神经网络根据表2中的特征向量判断其所属状态。
表1表2网络结构设计输入个数为10,输出个数为1,故神经元个数为1,结构如下图。
本题是一个模式识别问题,采用自组织竞争人工神经网络。
图1-1 网络结构图画出6个状态在坐标系中如图1-2所示。
%创建输入向量X=[0 1;0 1]clusters=6;points=10;std_dev=0.05;P=nngenc(X,clusters,points,std_dev);plot(P(1,:),P(2,:),'+r')title('Input Vectors');xlabel('p(1)');ylabel('p(2)');%创建自组织竞争神经网络net=newc([0 1;0 1],6,.1);net=init(net);w=net.IW{1};hold off;plot(P(1,:),P(2,:),'+r');hold on; plot(w(:,1),w(:,2),'ob');xlabel('p(1)');ylabel('p(2)');hold off;net.trainParam.epochs=7;hold on;net=init(net);more off;net=train(net,P);TRAINR, Epoch 0/7TRAINR, Epoch 7/7TRAINR, Maximum epoch reached. %训练该网络hold on ;net=init(net); more off;w=net.IW{1};delete(findobj(gcf,'color',[0 0 1])); hold offplot(P(1,:),P(2,:),'+r');hold off;hold on; plot(w(:,1),w(:,2),'ob'); xlabel('p(1)');ylabel('p(2)');hold off;%仿真该网络p=[0.794;0.271];a=sim(net,p);ac=vec2ind(a)。
人工神经网络1(第1,2章)
] PM
P N
(2) M P T
T
] N M
• 3、反馈网络
输入
输出
i ω ij =ω ji j
注2:前向网络主要是函数映射。可用于模式识别和函数逼近和分类。 反馈网络按对能量函数的极小点的利用来分类。 有两种:(1)主要用作各种联想存储器 (2)主要用于求解最优化问题
二、工作方式及学习(训练)
Y 1 P
M P
(1 )
X 1 N [W
(1 ) T
] N P
(2)
W
M个
f (.)
Y 1 M
(2)
Y 1 P
(1 )
[W
(2)T
] PM
(2)T
X 1 N [W X 1 N W X 1 N [W
(1 ) T
] N P [W W
(1 )
w 0 ,1
w 0 , N 1 . w i , N 1
w i ,1
w m 1 ,1
w m 1, N 1
2、多层前向网络(由单层级联而成)
y0 yi
… …
ym
输出层 隐含层 (一般1~2层)
…
输入层
。
。
… …
( X 1 . D 1)..(
X 2 . D 2 )....( X k . D k )......
调整 W 输出
.... X k .....
样本对集
X 1. X
2
误 差 信 号 E
Y 1 ..Y 2 .... Y k .....
实际响应
- +
(完整word版)人工智能神经网络例题
神经网络学习假设w1(0)=0.2, w2(0)=0.4, θ(0)=0.3, η=0.4,请用单层感知器完成逻辑或运算的学习过程。
解:根据“或”运算的逻辑关系,可将问题转换为:输入向量:X1=[0, 0, 1, 1]X2=[0, 1, 0, 1]输出向量:Y=[0, 1, 1, 1]由题意可知,初始连接权值、阈值,以及增益因子的取值分别为:w1(0)=0.2, w2(0)=0.4, θ(0)=0.3,η=0.4即其输入向量X(0)和连接权值向量W(0)可分别表示为:X(0)=(-1, x1 (0), x2 (0))W(0)=(θ(0), w1(0), w2 (0))根据单层感知起学习算法,其学习过程如下:设感知器的两个输入为x1(0)=0和x2(0)=0,其期望输出为d(0)=0,实际输出为:y(0)=f(w1(0) x1(0)+ w2(0) x2(0)-θ(0))=f(0.2*0+0.4*0-0.3)=f(-0.3)=0实际输出与期望输出相同,不需要调节权值。
再取下一组输入:x1(0)=0和x2(0)=1,其期望输出为d(0)=1,实际输出为:y(0)=f(w1(0) x1(0)+ w2(0) x2(0)-θ(0))=f(0.2*0+0.4*1-0.3)=f(0.1)=1实际输出与期望输出相同,不需要调节权值。
再取下一组输入:x1(0)=1和x2(0)=0,其期望输出为d(0)=1,实际输出为:y(0)=f(w1(0) x1(0)+ w2(0) x2(0)-θ(0))=f(0.2*1+0.4*0-0.3)=f(-0.1)=0实际输出与期望输出不同,需要调节权值,其调整如下:θ(1)=θ(0)+η(d(0)- y(0))*(-1)=0.3+0.4*(1-0)*(-1)= -0.1w1(1)=w1(0)+η(d(0)- y(0))x1(0)=0.2+0.4*(1-0)*1=0.6w2(1)=w2(0)+η(d(0)- y(0))x2(0)=0.4+0.4*(1-0)*0=0.4再取下一组输入:x1(1)=1和x2(1)=1,其期望输出为d(1)=1,实际输出为:y(1)=f(w1(1) x1(1)+ w2(1) x2(1)-θ(1))=f(0.6*1+0.4*1+0.1)=f(1.1)=1实际输出与期望输出相同,不需要调节权值。
人工神经网络练习题
人工神经网络练习题
1. 什么是人工神经网络?
人工神经网络是一种模仿人类神经系统结构和功能的计算模型。
它由许多人工神经元组成,通过模拟神经元之间的相互连接和信息
传递来研究和处理数据。
2. 人工神经网络的优点是什么?
人工神经网络具有以下优点:
- 能够进行非线性建模,适用于处理复杂的非线性问题。
- 具有自适应研究能力,能够通过反馈机制不断优化性能。
- 对于模式识别、分类和预测等任务表现良好。
- 具有容错性,即使部分神经元损坏,网络仍然可以正常工作。
3. 人工神经网络的主要组成部分有哪些?
人工神经网络主要由以下组成部分构成:
- 输入层:接收外部输入数据。
- 隐藏层:进行数据处理和特征提取。
- 输出层:给出最终的结果。
- 权重:神经元之间的连接强度。
- 激活函数:用于处理神经元的输入和输出。
4. 请解释反向传播算法的工作原理。
反向传播算法是一种用于训练人工神经网络的方法。
它通过将
输入数据传递给网络,并比较输出结果与期望结果之间的差异,然
后根据差异调整网络中的权重和偏置值。
该过程从输出层开始,逐
渐向前传播误差,然后通过梯度下降法更新权重和偏置值,最终使
网络逼近期望输出。
5. 请列举几种常见的用途人工神经网络的应用。
人工神经网络可以应用于许多领域,包括但不限于:
- 机器研究和模式识别
- 金融市场预测
- 医学诊断和预测
- 自动驾驶汽车
- 语音和图像识别
以上是关于人工神经网络的练习题,希望对您的学习有所帮助。
人工神经网络原理第1章习题参考答案
1.简述什么是人工神经网络。
简单地讲,人工神经网络就是基于模仿生物大脑的结构和功能,采用数学和物理方法进行研究而构成的一种信息处理系统或计算机。
目前关于人工神经网络还尚未有一个严格的统一的定义,不同的科学家从各个不同侧面指出了人工神经网络的特点。
例如,美国神经网络学家Hecht Nielsen关于人工神经网络的定义是:“人工神经网络是由多个非常简单的处理单元彼此按照某种方式相互连接形成的计算机系统,该系统是靠其状态对外部输入信息的动态响应来处理信息的”。
美国国防部高级研究计划局关于人工神经网络的定义是:“人工神经网络是一个由许多简单的并行工作的处理单元组成的系统,其功能取决于网络的结构、连接强度以及各个单元的处理方式”。
2.人工神经网络研究处于低潮的原因是什么?重新兴起的动因是什么?处于低潮的原因:1969年,美国著名人工智能学者M. Minsky和S. Papert出版的《感知机》(Perception)一书指出,简单的人工神经网络只能用于线性问题求解,能够求解非线性问题的人工神经网络应该具有中间层,但是在理论上还不能证明将感知机模型扩展到多层网络是有意义的。
重新兴起的动因:1982年,美国加州理工学院的生物物理学家J.Hopfield教授提出了Hopfield网络模型,并于1984年对Hopfield模型进行了电子电路实现。
Hopfield模型引入了物理力学分析方法,阐明了神经网络与动力学之间的关系,建立了神经网络稳定性判断依据,指出了信息存储在网络中各个神经元之间的连接上。
3.人工神经网络的特点是什么?人工神经网络擅长解决哪类问题?特点:(1) 固有的并行结构和并行处理特性;(2) 知识的分布存储特性;(3) 良好的容错特性;(4) 高度非线性及计算的非精确性;(5) 自学习、自组织和自适应性。
擅长解决的问题类型:联想记忆、非线性映射、分类与识别、优化计算等。
4.人工神经网络的信息处理能力体现在那些方面?体现在存储和计算两方面,其中信息存储能力取决于不同的神经网络模型,神经网络的拓扑结构、网络连接权值的设计方法等都可以影响一个神经网络的信息存储容量;计算能力主要表现为神经网络的非线性映射能力、并行分布计算能力等。
神经网络作业第一章
1. 问答题:什么是人工神经网络?有什么特点,适合于解决什么类型的问题?
答:人工神经网络是由大量处理单元广泛互连而成的网络,是人脑的抽象、简化、模拟,反映人脑的基本特征。
特点:非线性特性、大量的并行分布结构、学习和归纳能力
适合于建模、时间序列分析、模式识别、信号处理以及控制等方面问题
2. 问答题:联接主义观点所基于的假说是什么?它在什么层面上如何实现对人类智能的模拟?
答:强调智能的本质是联接机制。
由简单神经元构成网络,原则上可以进行大量复杂的计算活动。
联接方式的多样性,导致行为方式的多样性。
从物理结构、训练学习、存储学习到的知识、应用学习到的知识解决问题(计算模拟)四方面模拟人脑的智能行为。
3. 计算题 :P21 第7题
如图1-16所示,神经元i 有4个输入,分别为5,-10,6和-4,对应的权值分别为0.6、0.8、-1.5和-0.8,偏差为0.5。
试求激励函数()⋅f 分别为阈值函数、分段函数和Sigmoid 函数时,神经元i 的输出i y 。
答:
8
.10)8.0()4()5.1(68.0)10(6.05-=-⨯-+-⨯+⨯-+⨯==∑j j ij i x w u
3.105.08.10-=+-=+=i i i b u v
阈值函数:()0)3.10(=-==f v f y i
分段函数:()1)3.10(-=-==f v f y i
Sigmoid 函数:()1817.0)3.10tanh(-=-==v f y i。
神经网络练习题
1. 人工神经网络(Artificial Neural Networks,ANNs),也简称为神经网络(NNs),是模拟(生物神经网络)进行信息处理的一种数学模型,以对大脑的生理研究成果为基础,其目的在于模拟大脑的某些机理与机制,实现一些特定的功能。
2. 生物神经元主要由(细胞体轴突),(树突),(轴突),(突触(Synapse,又称神经键)组成。
3. 人工神经元模型可以看成是由3种基本元素组成(一个连接),(一个加法器),(一个激活函数)。
4. 学习算法是指针对学习问题的明确规则,学习类型是由参数变化发生的形式决定的,不同的学习算法对神经元的权值调整的表达式是不同的。
人工神经网络常用的算法有(Hebb学习算法),(学习算法),(随机学习算法),(竞争学习算法)。
5. 从一个3输入、2输出的系统中获取了10条历史数据,如表所示。
另外,最后两条数据是系统的输入,不知道其对应的输出。
请使用SQl Server 2008的神经网络功能预测最后两条数据的输出。
首先,打开SQL SERVER 2005数据库软件,然后在界面上右键单击树形图中的“数据库”标签,在弹出的快捷菜单中选择“新建数据库”命令,并命名数据库的名称为YxqDatabase,单击确定,如下图所示。
然后,在新建的数据库YxqDatabas中,根据题目要求新建表,相应的表属性见下图所示。
在新建的表完成之后,默认的数据表名称为Table_1,并打开表,根据题目提供的数据在表中输入相应的数据如下图所示。
在测试数据被输入到数据库中之后,打开SQL Server Business Intelligence Development Studio命令,并在文件中新建项目,项目名称命名为MyData,并单击确定,进入下一步,如下图所示。
在进入的新页面上,新建一个数据源,并在出现的新窗口中单击下一步,并选择新建按钮,就会出现连接管理器窗口,如右图所示。
在打开的界面中,在“提供程序”下拉列表框中选择Microsoft OLE DB Provider for SQL Server选项,选择完成后,单击确定,进入下一界面,至此,完成了数据连接的工作。
人工神经网络实验题答案
人工神经网络实验一表1中给出了某结构在多种状态下的特征向量,表2给出了某时刻结构的特征向量,请使用人工神经网络根据表2中的特征向量判断其所属状态。
表1特征1特征2特征3特征4特征5特征6特征7特征8特征9特征10状态10.6700.2580.8760.0210.3290.2610.8540.9420.4320.743状态20.9560.2520.1990.9880.2250.3790.0590.0150.4980.412状态30.3710.8560.3850.7390.4890.6850.7490.6600.3360.908状态40.8800.7370.6610.4230.7600.6800.0500.9700.6430.267状态50.1730.1360.2840.5150.5290.4610.4150.9900.3200.439状态60.9790.1180.4690.3340.6400.5670.3050.7880.9600.933表2特征1特征2特征3特征4特征5特征6特征7特征8特征9特征10时刻10.7940.2710.8930.0640.4320.2090.7940.8740.4380.726时刻20.5220.8750.2980.5820.5790.7830.6020.7680.2140.744时刻30.9210.7800.6700.4370.8750.7150.2020.9980.6740.447一、网络结构设计输入个数为10,输出个数为1,故神经元个数为1,结构如下图。
本题是一个模式识别问题,采用自组织竞争人工神经网络。
图1-1网络结构图画出6个状态在坐标系中如图1-2所示。
-0.20.20.40.60.811.2Input Vectorsp(1)p (2)图1-2状态向量图二、实验源程序如下(或见附件中M 文件):%创建输入向量X=[01;01]>>clusters=6;>>points=10;>>std_dev=0.05;>>P=nngenc(X,clusters,points,std_dev);>>plot(P(1,:),P(2,:),'+r')>>title('Input Vectors');>>xlabel('p(1)');>>ylabel('p(2)');%创建自组织竞争神经网络>>net=newc([01;01],6,.1);>>net=init(net);>>w=net.IW{1};>>hold off;>>plot(P(1,:),P(2,:),'+r');>>hold on;plot(w(:,1),w(:,2),'ob');>>xlabel('p(1)');>>ylabel('p(2)');>>hold off;>>net.trainParam.epochs=7;>>hold on;>>net=init(net);>>more off;>>net=train(net,P);TRAINR,Epoch0/7TRAINR,Epoch7/7TRAINR,Maximum epoch reached.%训练该网络hold on;net=init(net);more off;>>w=net.IW{1};>>delete(findobj(gcf,'color',[001]));>>hold off>>plot(P(1,:),P(2,:),'+r');>>hold off;>>hold on;plot(w(:,1),w(:,2),'ob');>>xlabel('p(1)');>>ylabel('p(2)');>>hold off;%仿真该网络>>p=[0.794;0.271];>>a=sim(net,p);>>ac=vec2ind(a)三、实验结果通过仿真计算得出时刻1属于状态1,时刻2属于状态3,时刻3属于状态4.各时刻对应的仿真状态图如下。
人工神经网络作业
人工神经网络在材料领域的应用引言长期以来,对材料研究采用的是依赖大量试验并进行大面积筛选的方法。
这需要消耗大量人力和物理资源及时间。
由于大量尚未理论化的经验和试验规律的存在,在相当一段时间内还不可以完全脱离经验和试验来进行研究。
于是,人们将目光转向理论付诸的材料研究。
将先进的计算机技术应用于现代材料研究中,通过较少的实验获得较为理想的材料,达到事半功倍的效果。
材料设计的自由度大,影响因素多,利用传统的数学建模方法来研究结构。
工艺与性能之间的关系,存在许多困难,而且简化求解问题的数学和力学模型,往往是模型本身存在较大的局限性,难以满足工程技术的需求,人工神经网络的发展,为材料的研究提供了新的有效途径[1]。
人工神经网络(Artifical Neural Networks)是用来模拟人脑结构及智能特点的一个国际前沿研究领域,它具有独特的大规模并行分布处理及学习联想能力,力图模拟生物神经系统。
与其他传统模型相比,它具有以下独特的优点:较强的非线性问题处理能力;对噪声和不完整信息具有低敏感性,抗噪声能力好;在运行过程中依动态数据库对周围环境具有自适应能力而自我调整、完善、发展使误差达到最小,以提高运行精度;能很好的完成多变量模式识别;能对过程实现在线响应,在系统中可以在线使用。
由于他们的综合特点和人类的智能相似,故具有大规模并行、分布式存贮和处理、自组织、自适应的学习能力,适用于处理需要同时考虑许多因素和条件的不精确和模糊的信息问题,可以解决专家系统和统计分析方法不易解决的问题[2]。
正是因为具有上述优点,人工神经网络在信号处理、模式识别、目标跟踪、机器人控制、专家系统、组合优化、网络管理等众多领域的应用中获得了引人注目的成果。
人工神经网络是一门高度综合的交叉学科,已在生物、微电子、数学、物理、化学化工和材料等学科中得到了广泛的应用。
在材料科学与工程领域中,人工神经网络在处理材料科学的许多问题中发挥了巨大作用,已普遍用于材料设计与成分优化、材料的智能加工与控制、材料加工工艺的优化、材料相变规律的研究与相变点的预测、材料性能及缺陷预测等方面,涉及高分子,金属、合金和无机非金属等多种材料,并取得了良好效果[3]。
人工神经网络试题及答案
Question One:The weight updating rules of the perceptron and Kohonen neural network are _____.Question Two:The limitation of the perceptron is that it can only model linearly separable classes.The decision boundary of RBF is__________linear______________________whereas the decision boundary of FFNN is __________________non-linear___________________________.Question Three:The activation function of the neuron of the Perceptron, BP network and RBF network are respectively________________; ________________; ______________.Question Four:Please present the idea, objective function of the BP neural networks (FFNN) and the learning rule of the neuron at the output layer of FFNN. You are encouraged to write down the process to produce the learning rule.Question Five:Please describe the similarity and difference between Hopfield NN and Boltzmann machine.相同:Both of them are single-layer inter-connection NNs.They both have symmetric weight matrix whose diagonal elements are zeroes.不同:The number of the neurons of Hopfield NN is the same as the number of the dimension (K) of the vector data. On the other hand, Boltzmann machine will have K+L neurons. There are L hidden neuronsBoltzmann machine has K neurons that serves as both input neurons and output neurons (Auto-association Boltzmann machine).Question Six:Please explain the terms in the above equation in detail. Please describe the weight updating equations of each node in the following FFNN using the BP learning algorithm. (PPT原题y=φ(net)=φ(w0+w1x1+w2x2))W0=w0+W1=w1+W2=w2+Question Seven:Please try your best to present the characteristics of RBF NN.(1)RBF networks have one single hidden layer.(2)In RBF the neuron model of the hidden neurons is different from the one of the output nodes.(3)The hidden layer of RBF is non-linear, the output layer of RBF is linear.(4)The argument of activation function of each hidden neuron in a RBF NN computes the Euclidean distance between input vector and the center of that unit.(5)RBF NN uses Gaussian functions to construct local approximations to non-linear I/O mapping.Question Eight:Generally, the weight vectors of all neurons of SOM is adjusted in terms of the following rule:w j (n+1)=wj(n)+η(n)hi(x)(di(x)j)(x(n)-wj(n)).Please explain each term in the above formula.: weight value of the j-th neuron at iteration n: neighborhood functiondji: lateral distance of neurons i and j: the learning rate: the winning neuron most adjacent to XX: one input example(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)。
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人工神经网络课堂练习1
1.人脑与计算机信息处理的主要区别是什么?
2.神经网络的基本特征是什么?
3.神经网络的基本功能是什么?
4.神经网路的功能特点是由什么决定?
5.生物神经元组成各部分的信息处理功能是什么?
信息的输入是通过()完成
信息的输出是由()完成
突触的作用是()
细胞体的作用是()
6.人工神经元数学模型与生物神经元如何对应?
(生物神经元结构与信息处理特点-------人工神经元模型假设-------模型实现)
●生物神经元的状态有几种?
●突触性质和强度的含义是什么?在人工神经元模型中做出哪
一条相对应的假设?在数学模型中如何体现?
●神经元的信息整合如何通过模型假设和表达式描述?
●生物神经元的膜电位对应人工神经元模型中哪一假设?
●生物神经元的输入输出指的是什么?对应人工神经网络模型
中的哪一点假设?在数学模型中如何体现?
7.神经网络的转移函数的主要功能和计算。
●假定输入x=3,采用sgn函数作为转移函数,问此时输出y是
什么?
●假定输入x=2,采用单极性S型函数作为转移函数,问此时输
出y是什么?
●假定输入x=1,采用双极性S型函数作为转移函数,问此时输
出y是什么?
8.神经网络模型分类有几种方式,分别包含哪些类别?
9.什么是神经网络学习?学习的种类有几种?
10.有导师学习和无导师学习的区别是什么?
11.感知器神经网络的结构是什么?
12.什么是单层感知器?
13.感知器分界方程的含义是什么?为什么要列写分界方程?
14.感知器的计算:
a)已知权值和输入,计算感知器的输出。
b)已知样本的输入输出,利用作图法确定合适的权值和阈值。
X1=[2 0]T d=-1
X2=[3 1]T d=1
X3=[0 -1]T d=1
c)已知样本的输入输出,列写分界方程或不等式确定合适的权值
和阈值。
X1=[2 0 -1]T d=1
X2=[3 1 2]T d=1
X3=[0 -1 2]T d=-1
d)已知样本的输入输出,根据学习算法确定合适的权值和阈值。
X1=[2 0 -1]T d=1
X2=[3 1 2]T d=1
X3=[0 -1 2]T d=-1
15.感知器的权值调整规律是什么?
16.多层感知器与单层感知器相比较有什么特点?
17.BP网络的结构是什么?
18.BP算法的基本思想是什么?学习过程如何进行?
19.BP网络的转移函数是什么?为什么采用该类型转移函数?你认为
还可以采用什么类型的函数来实施BP算法。
20.BP算法中误差是如何定义的?
21.BP算法的信号流向是什么?
a)前向计算中可以根据输入和权值计算出什么?如何计算?
练习:
已知输入X1=[2 0 -1]T请问输入节点有几个?
输入层到隐层的权值和阈值是V1=[4 2 2]T T1=2 V2=[3 4 1]T T2=3 ,采用双极型函数,请问隐层节点有几个?隐层的输出是多少?
隐层到输出层的权值和阈值是W1=[1 -1]T T1=-1 W2=[2 4]T T1=2,采用斜率为1的线性函数,请问输出节点有几个?网络的输出是多少?
b)误差反向传播主要是为了计算什么?其目的是什么?
人工神经网络课堂练习2
22.BP网络的主要能力?
23.BP算法中的局限性是什么,可以如何改进?
24.BP网络设计?
●输入量的表示
●输入量维数和输入节点的关系
●隐层节点数如何设计
●输出节点与什么相关
P69 3.16如何解决?
P70 3.17 如何解决?
25.自组织网络的结构是什么?
26.什么是竞争学习,与BP算法的区别是什么?
27.竞争学习中权值如何调整,其调整方向是什么?
28.竞争学习计算实例(书上习题)
●根据输入和权值,计算输出
●根据输入和竞争学习策略,调整权值
29.思考什么时候使用BP网络,什么时候使用SOM网络?
例:如下问题可以采用哪种网络,如何设计?
30.如何利用MATLAB实现网络的设计?。