人工神经网络研究背景目的意义与现状
《人工神经网络》课件
![《人工神经网络》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/0326e3cf690203d8ce2f0066f5335a8103d26656.png)
动量法:在梯度下降法的基础上,引入动量项,加速收敛速 度
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RMSProp:在AdaGrad的基础上,引入指数加权移动平 均,提高了算法的稳定性和收敛速度
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随机梯度下降法:在梯度下降法的基础上,每次只使用一个 样本进行更新,提高了训练速度
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AdaGrad:自适应学习率算法,根据历史梯度的平方和来 调整学习率,解决了学习率衰减的问题
情感分析:分析文本中的情感 倾向,如正面评价、负面评价 等
推荐系统
推荐系统是一种基于用户历史行为 和偏好的个性化推荐服务
推荐算法:协同过滤、深度学习、 矩阵分解等
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应用场景:电商、社交媒体、视频 网站等
应用效果:提高用户满意度、增加 用户粘性、提高转化率等
Part Six
类型:Sigmoid、 Tanh、ReLU等
特点:非线性、可 微分
应用:深度学习、 机器学习等领域
权重调整
权重调整的目的:优化神经网络的性能 权重调整的方法:梯度下降法、随机梯度下降法等 权重调整的步骤:计算损失函数、计算梯度、更新权重 权重调整的影响因素:学习率、批次大小、优化器等
Part Four
《人工神经网络》PPT 课件
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汇报人:
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 神 经 网 络 基 础 知 识 05 神 经 网 络 应 用 案 例 07 未 来 发 展 趋 势 与 挑 战
02 人 工 神 经 网 络 概 述 04 人 工 神 经 网 络 算 法 06 神 经 网 络 优 化 与 改 进
深度学习算法
卷积神经网络(CNN):用于图像处理和识别 循环神经网络(RNN):用于处理序列数据,如语音识别和自然语言处理 长短期记忆网络(LSTM):改进的RNN,用于处理长序列数据 生成对抗网络(GAN):用于生成新数据,如图像生成和文本生成
神经网络控制系统的研究与实现
![神经网络控制系统的研究与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/c0e3215d640e52ea551810a6f524ccbff121cab6.png)
神经网络控制系统的研究与实现一、研究背景随着人工智能技术的快速发展,神经网络控制系统(NNCS)成为了近年来最为热门的研究领域之一。
NNCS的核心思想是将神经网络理论与控制理论相结合,实现自主学习和自主决策的控制系统。
它能够广泛应用于机器人控制、智能制造、自动驾驶等领域,在提高生产效率、降低成本、提升人类生活质量等方面具有重要的意义。
二、研究内容和方法(一)NNCS的基本原理NNCS是基于神经网络理论的一种控制系统,其基本原理是将神经网络作为控制系统的核心部分,通过训练神经网络,使其学习到控制系统的动态特性和最优控制策略,从而实现优化控制。
(二)NNCS的研究方法NNCS的研究方法主要包括以下几个方面:1. 神经网络模型的构建:在神经网络模型中,需要确定神经网络的拓扑结构、激活函数和连接权值等参数,以实现对控制系统的有效建模。
2. 神经网络训练算法的选择:针对不同的控制系统,需要选择合适的神经网络训练算法,如BP算法、RBF算法、ELM算法等,以实现对神经网络参数的自适应学习和优化。
3. 控制策略的设计与优化:在神经网络模型中,需要设计合适的控制策略,如模糊控制、PID控制、自适应控制等,并利用神经网络的自适应学习能力不断优化控制策略,以达到更为优化的控制效果。
(三)NNCS的实现技术NNCS的实现技术主要包括以下几个方面:1. 硬件平台的选择:为了实现NNCS,需要选择适合的硬件平台,如FPGA、DSP、ARM、GPU等,以满足不同的应用需求。
2. 软件工具的选择:在神经网络模型的构建、训练和优化等过程中,需要使用到不同的软件工具,如MATLAB、Python、Caffe、TensorFlow等,以实现高效、精确的控制算法设计和实现。
3. 系统集成和测试:在NNCS的实现过程中,需要对各个组成部分进行优化、测试和集成,以保证整个系统的正确性和稳定性,同时对系统的性能进行评估和优化。
三、研究应用和展望NNCS作为一种优化控制系统,其应用前景广阔。
智能医疗系统的研究与应用
![智能医疗系统的研究与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/759161e93086bceb19e8b8f67c1cfad6195fe9c5.png)
智能医疗系统的研究与应用随着科技的不断发展和进步,智能医疗系统的研究和应用也越来越广泛,成为医疗领域的重要课题之一。
智能医疗系统是指通过计算机技术、人工智能等新兴技术,对医疗信息进行处理和分析,实现疾病诊断、治疗、预测等临床应用的系统。
本文将简要介绍智能医疗系统的研究背景和现状、应用场景和未来发展方向等相关内容。
一、研究背景和现状智能医疗系统的研究始于上世纪60年代末期,当时主要应用人工神经网络技术实现疾病诊断。
随着计算机技术和互联网技术的快速发展,智能医疗系统逐渐向着更广泛、更深入的方向发展。
到了21世纪,智能医疗系统已经广泛涉及到疾病预测、个性化医疗、智能家庭医疗等多个领域。
目前,智能医疗系统主要应用于以下几个方面:1.疾病诊断与预测通过计算机技术和机器学习方法,智能医疗系统可以对疾病进行快速和准确的诊断。
例如,利用人工神经网络算法对图像进行分类和诊断,可以实现快速准确的肝癌诊断。
同时,通过分析病历数据、生理指标和医学影像等信息,智能医疗系统可以预测患者病情的发展趋势,为临床医生提供重要的参考信息。
2.远程医疗服务远程医疗是智能医疗系统的另一个主要应用方向。
通过互联网、移动端等技术手段,可以实现医生与患者之间的远程会诊和病情监测。
例如,某些心血管病患者需要在家庭日常生活中监测自己的心率、血压等指标,并通过远程医疗服务得到及时的医学指导。
3.智能家庭医疗智能家庭医疗是智能医疗系统的一个新兴领域。
通过智能家居设备和传感器等手段,可以对人体健康状态进行监测和记录,并根据此类数据提供相应的个性化医疗服务。
例如,某些老年人需要定时进行血压、血糖、体温等指标的监测,在智能家庭医疗系统的支持下,可以实现随时随地的监测和预警。
二、应用场景目前,智能医疗系统已经应用于多个场景,包括临床医疗、家庭医疗、社区服务等。
1.智能诊断智能诊断是智能医疗系统应用的主要场景之一。
利用计算机技术、人工智能等手段,可以快速准确地对各种疾病进行诊断,为临床医生提供重要的辅助决策支持。
关于ann-投射模、ann-内射模和ann-平坦模的开题报告
![关于ann-投射模、ann-内射模和ann-平坦模的开题报告](https://img.taocdn.com/s3/m/86e9415a49d7c1c708a1284ac850ad02de80079b.png)
关于ann-投射模、ann-内射模和ann-平坦模的开题报告ANN(Artificial Neural Network,人工神经网络)是一种基于生物神经网络思想的计算模型,其具有对非线性问题具有较强的适应性和易于实现的特点。
近年来,ANN在图像识别、语音识别、自然语言处理等领域中得到了广泛应用。
ANN模型可以分为投射模、内射模和平坦模等几种不同的类型,本文将针对这些模型进行研究和分析。
一、研究背景ANN模型的种类众多,其中投射模、内射模和平坦模是比较重要的三种模型。
投射模是指输入层和输出层之间存在中间层,中间层和输出层之间没有连接,而内射模是指中间层和输出层是直接相连的。
平坦模则是指神经元之间没有层次性的连接,全部神经元都直接相连。
近年来,随着计算机算力的提升和数据量的增加,针对不同的问题需要选择合适的神经网络模型,以达到更好的性能。
因此,研究和分析不同类型的ANN模型具有重要意义。
二、研究内容1. 投射模投射模是典型的前馈式神经网络模型,其基本结构包括输入层、中间层和输出层。
中间层和输出层之间没有连接,中间层中的神经元数量可以多于输出层。
应用较广的投射模包括多层感知机(MLP)、反向传播神经网络(BPNN)等。
2. 内射模内射模底层基于投射模,不同的是内射模是直接将中间层和输出层相连。
因此内射模没有投射模中间层的瓶颈。
应用较广的内射模包括径向基函数神经网络(RBFN)、保序多项式神经网络(PNN)等。
3. 平坦模平坦模是指神经网络中,所有的神经元之间没有层次性的连接,全部神经元都直接相连。
这样可以减少网络中的层数,简化模型,但也会导致一些问题,例如连接矩阵过于稠密、学习困难等。
应用较广的平坦模包括Hopfield神经网络、Boltzmann机等。
三、研究方法1. 整理相关文献,了解经典的投射模、内射模和平坦模的结构和特点,分析不同模型在不同场景中的优劣性。
2. 利用MATLAB等神经网络工具箱,实现多个经典的ANN模型,并在标准数据集上进行实验,比较不同模型的性能表现。
人工智能技术应用与发展规划研究报告
![人工智能技术应用与发展规划研究报告](https://img.taocdn.com/s3/m/35553e6686c24028915f804d2b160b4e777f817c.png)
人工智能技术应用与发展规划研究报告第一章绪论 (3)1.1 研究背景与意义 (3)1.1.1 背景分析 (3)1.1.2 意义阐述 (3)1.2 研究目的与内容 (3)1.2.1 研究目的 (3)1.2.2 研究内容 (4)1.3 研究方法与技术路线 (4)1.3.1 研究方法 (4)1.3.2 技术路线 (4)第二章人工智能技术概述 (4)2.1 人工智能技术定义 (5)2.2 人工智能技术分类 (5)2.3 人工智能技术发展历程 (5)第三章人工智能技术应用现状 (6)3.1 人工智能技术在工业领域的应用 (6)3.1.1 智能制造 (6)3.1.2 智能物流 (6)3.2 人工智能技术在医疗领域的应用 (6)3.2.1 医疗诊断 (6)3.2.2 药物研发 (7)3.3 人工智能技术在金融领域的应用 (7)3.3.1 风险管理 (7)3.3.2 资产管理 (7)第四章人工智能技术发展态势分析 (7)4.1 国内外人工智能技术发展概况 (7)4.2 人工智能技术发展趋势 (8)4.3 人工智能技术发展挑战 (8)第五章人工智能技术核心技术研发 (9)5.1 机器学习技术 (9)5.1.1 技术概述 (9)5.1.2 技术发展现状 (9)5.1.3 技术研发重点 (9)5.2 自然语言处理技术 (9)5.2.1 技术概述 (9)5.2.2 技术发展现状 (9)5.2.3 技术研发重点 (9)5.3 计算机视觉技术 (10)5.3.1 技术概述 (10)5.3.2 技术发展现状 (10)5.3.3 技术研发重点 (10)第六章人工智能技术在行业中的应用案例分析 (10)6.1 人工智能在智能制造中的应用案例 (10)6.1.1 案例背景 (10)6.1.2 案例内容 (10)6.2 人工智能在医疗健康中的应用案例 (11)6.2.1 案例背景 (11)6.2.2 案例内容 (11)6.3 人工智能在智慧城市中的应用案例 (11)6.3.1 案例背景 (11)6.3.2 案例内容 (11)第七章人工智能技术产业发展政策与规划 (12)7.1 国内外政策环境分析 (12)7.1.1 国内政策环境 (12)7.1.2 国际政策环境 (12)7.2 人工智能技术产业规划与布局 (12)7.2.1 产业规划 (12)7.2.2 产业布局 (12)7.3 产业链分析与产业政策建议 (13)7.3.1 产业链分析 (13)7.3.2 产业政策建议 (13)第八章人工智能技术人才培养与教育 (13)8.1 人工智能技术人才培养现状 (13)8.2 人工智能技术教育体系建设 (14)8.3 人工智能技术人才培养策略 (14)第九章人工智能技术安全与伦理问题 (14)9.1 人工智能技术安全风险 (15)9.1.1 数据安全风险 (15)9.1.2 算法安全风险 (15)9.1.3 系统安全风险 (15)9.1.4 法律法规风险 (15)9.2 人工智能技术伦理问题 (15)9.2.1 隐私保护问题 (15)9.2.2 劳动就业问题 (15)9.2.3 社会公平问题 (15)9.2.4 人工智能道德责任问题 (15)9.3 人工智能技术安全与伦理对策 (16)9.3.1 建立健全法律法规体系 (16)9.3.2 加强数据安全保护 (16)9.3.3 提高算法透明度和公平性 (16)9.3.4 促进产业升级与就业保障 (16)9.3.5 强化伦理教育与培训 (16)第十章人工智能技术发展前景与展望 (16)10.1 人工智能技术发展前景分析 (16)10.1.1 经济领域 (16)10.1.2 社会领域 (16)10.1.3 民生领域 (17)10.2 人工智能技术发展关键领域 (17)10.2.1 基础研究领域 (17)10.2.2 关键技术领域 (17)10.2.3 应用场景领域 (17)10.3 人工智能技术发展趋势预测 (17)10.3.1 技术融合与创新 (17)10.3.2 产业应用拓展 (17)10.3.3 国际竞争加剧 (17)10.3.4 法律法规完善 (17)第一章绪论1.1 研究背景与意义计算机技术、大数据、云计算和互联网的飞速发展,人工智能(Artificial Intelligence,)逐渐成为我国科技领域的研究热点。
最新科研成果:人工智能在医学领域的应用前景
![最新科研成果:人工智能在医学领域的应用前景](https://img.taocdn.com/s3/m/40c0ba5df08583d049649b6648d7c1c709a10b12.png)
最新科研成果:人工智能在医学领域的应用前景1. 引言1.1 概述在现代医学领域中,人工智能的应用已经成为一个备受关注的热点话题。
随着科技的迅速发展,人工智能技术在医学诊断、治疗和研究方面展示了巨大的潜力。
本文将探讨人工智能在医学领域应用的最新科研成果,并展望其未来的前景。
1.2 研究背景随着人口老龄化程度不断加剧、医疗需求持续增长以及医生供给不足等问题逐渐凸显,传统的医疗模式已经无法满足日益增长的医学需求。
在这种背景下,人工智能技术的应用不仅可以提高医学诊断与治疗效率,还能为临床决策提供精确可靠的支持。
因此,深入了解和探索人工智能在医学领域中的应用前景具有重要意义。
1.3 目的与意义本篇文章旨在全面分析人工智能在医学诊断、治疗和研究中的应用前景。
通过梳理已有的研究成果和探讨潜在挑战,我们将为医学界提供一个全面而深入的了解,进一步推动人工智能技术在医学领域的应用和发展。
同时,本文还将探讨人工智能在改变医学领域传统模式、提升医疗质量以及带来的社会影响等方面的意义。
以上是“1. 引言”部分内容的详细清晰撰写,希望对您的文章撰写有所帮助!2. 人工智能在医学领域的现状2.1 医学领域现行问题在医学领域,存在一些重要问题需要解决。
首先,医学知识日益庞杂,难以被医生完全吸收和更新。
此外,由于人为因素和主观判断,医生之间的诊断结果可能产生差异。
另外,医疗资源分配不均、患者等待时间长、医疗费用高昂也是目前存在的问题。
2.2 人工智能技术介绍人工智能技术是一种模拟和模仿人类智能的技术。
它基于机器学习、深度学习和自然语言处理等算法,可以从大量数据中提取规律和模式,并做出预测和决策。
在医学领域,人工智能技术可以应用于数据分析、图像处理、自动化诊断等方面。
2.3 已有研究成果概述目前已经涌现了许多令人振奋的研究成果。
例如,在影像诊断方面,人工智能算法已经能够辅助医生进行乳腺癌、肺癌等疾病的早期检测。
此外,基于人工智能技术的自然语言处理算法已经可以从大量文献中提取出医学知识,并帮助医生做出更准确的诊断。
人工神经网络固有的优点和缺点
![人工神经网络固有的优点和缺点](https://img.taocdn.com/s3/m/2da16c2c30b765ce0508763231126edb6e1a7654.png)
人工神经网络固有的优点和缺点一、概述人工神经网络,作为模拟人脑神经元组织方式的一种运算模型,自20世纪80年代以来,便成为人工智能领域的研究热点。
其通过大量的节点(或神经元)之间的相互连接和复杂的网络结构,实现对信息的分布式并行处理。
这种独特的处理方式使得人工神经网络在模式识别、智能控制、预测估计等领域展现出了强大的能力,为解决复杂的现实问题提供了新的途径。
人工神经网络并非完美无缺。
尽管其具备强大的学习和处理能力,但由于其内在的复杂性和工作机制,人工神经网络也存在一些固有的缺点。
这些缺点在一定程度上限制了其应用范围和性能提升。
在优点方面,人工神经网络具有强大的自学习和自适应性,能够通过训练自动提取数据的特征并进行分类或预测。
其并行分布性处理的特点使得其能够处理大规模的数据集,并在一定程度上实现容错和鲁棒性。
同时,人工神经网络还具备高度的泛化能力,能够在新的数据上展现出良好的性能。
在缺点方面,人工神经网络的解释性较差,其推理过程和依据往往难以被人类理解。
由于其需要大量的参数和计算资源,使得其训练成本较高,且容易出现过拟合等问题。
同时,人工神经网络对数据的依赖也较强,当数据不充分或质量不高时,其性能可能会受到严重影响。
人工神经网络在具有诸多优点的同时,也存在一些固有的缺点。
在实际应用中,我们需要根据具体问题和需求来选择合适的模型和方法,并采取相应的措施来克服其缺点,以充分发挥其优势。
1. 简述人工神经网络的发展背景和基本原理人工神经网络的发展背景与人类社会对智能的深入探索和对大脑工作机制的日益理解密不可分。
自20世纪40年代以来,随着计算机科学的迅速发展和对人工智能领域需求的不断增长,人们开始尝试模拟人脑神经网络的结构和功能,以实现更高级别的信息处理和智能决策。
在基本原理方面,人工神经网络是基于生物学中神经网络的基本原理,通过模拟人脑神经系统的结构和功能,构建一种能够处理复杂信息的数学模型。
它采用大量的神经元(即节点)相互连接,形成一个复杂的网络结构。
人工智能类认知实习报告
![人工智能类认知实习报告](https://img.taocdn.com/s3/m/3467a1ac951ea76e58fafab069dc5022aaea46a3.png)
人工智能类认知实习报告一、实习背景与目的随着科技的飞速发展,人工智能(Artificial Intelligence,AI)逐渐成为我国乃至全球的研究热点。
人工智能在各个领域的应用不断拓展,为人们的生活和工作带来极大便利。
为了更好地了解人工智能技术的发展及应用,提高自身在相关领域的认知水平,我参加了此次人工智能类的认知实习。
实习旨在深入了解人工智能的基本概念、技术原理及其在实际应用中的优势和挑战。
二、实习内容与过程1. 人工智能基本概念与技术原理在实习的第一阶段,我学习了人工智能的基本概念,包括人工智能的定义、发展历程、主要技术和应用领域。
此外,我还深入了解了机器学习、深度学习等核心技术原理,如神经网络、卷积神经网络、循环神经网络等。
2. 人工智能实际应用案例分析在实习的第二阶段,我研究了人工智能在各个领域的实际应用案例,如自然语言处理、计算机视觉、语音识别、智能驾驶等。
通过对这些案例的分析,我认识到人工智能技术在解决现实问题中的重要作用,同时也了解到其在应用过程中面临的挑战。
3. 人工智能编程实践为了更好地将理论知识应用于实践,实习过程中我还进行了人工智能编程实践。
我使用Python语言,学习了TensorFlow、Keras等深度学习框架,并完成了一些简单的项目,如手写数字识别、图像分类等。
通过编程实践,我对人工智能技术的应用有了更深刻的认识。
4. 参观人工智能企业在实习的最后阶段,我参观了当地一家知名的人工智能企业。
企业工作人员向我们介绍了企业的发展历程、核心技术和产品应用。
我们还参观了企业的研发实验室,了解了人工智能技术在实际生产中的应用。
此次参观使我更加明确了人工智能产业的发展现状和未来趋势。
三、实习收获与反思1. 实习收获通过本次实习,我对人工智能技术有了更为全面和深入的认识,掌握了相关技术的基本原理和应用方法。
同时,我也意识到人工智能技术在实际应用中仍面临诸多挑战,如数据隐私、算法偏见、技术伦理等。
基于人工神经网络的正交设计优化研究
![基于人工神经网络的正交设计优化研究](https://img.taocdn.com/s3/m/b9300cb5a1116c175f0e7cd184254b35effd1a73.png)
基于人工神经网络的正交设计优化研究随着科技的不断发展和进步,人工智能、大数据等新技术已广泛应用于各个领域。
在这种背景下,神经网络技术被广泛运用于机器学习、数据分析、图像处理、自然语言处理等领域,它的应用已经越来越成熟。
本文将探讨基于人工神经网络的正交设计优化研究。
一、正交设计的概念及应用场景正交设计是一种优秀的实验设计方法,它可以有效地减小因实验因素差异带来的误差,从而得到更准确和可信的实验结果。
正交设计的应用非常广泛,包括制造业、医疗领域、市场调查等。
在这些领域,正交设计可以帮助研究者更好地控制实验因素,提高实验结果的可靠性和准确性。
二、神经网络的概述及应用神经网络是一种具有学习功能的计算模型,它的应用非常广泛。
神经网络可以应用于分类、回归、聚类、模式识别和预测等领域,例如在图像识别、语音识别和自然语言处理等方面都有很好的应用效果。
在神经网络的应用中,最广泛的是人工前馈神经网络和卷积神经网络,以及循环神经网络。
三、基于神经网络的正交设计优化研究在实际研究中,人们往往需要考虑多个实验因素,而这些因素之间可能存在交互作用或互相影响。
为了消除这些因素的影响,人们需要设计出一种合适的实验方案来控制这些因素。
然而,传统的实验设计方法往往存在着实验效率低下、样本量不足、重复实验过多等问题,这些问题导致实验结果的可靠性和准确性较低。
因此,基于神经网络的正交设计优化方法应运而生。
该方法结合了神经网络技术和正交设计技术,采用优化算法进行实验因素设计和分析,以达到优化实验效率和提高实验精度的效果。
该方法不仅可以克服传统实验设计的缺点,而且可以在不增加实验成本的情况下同时提高实验的效率和结果的可靠性。
四、结论和展望总之,基于神经网络的正交设计优化研究具有非常重要的理论和应用价值,其优点在于可以优化实验设计、提高实验精度、降低实验成本等。
未来,随着技术的进一步发展和应用的广泛推广,该研究领域将会得到更加深入的研究和应用,为人们带来更多的实际效益。
深度学习的研究背景和研究现状
![深度学习的研究背景和研究现状](https://img.taocdn.com/s3/m/c3f4a5e6d0f34693daef5ef7ba0d4a7302766c37.png)
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深度学习的研究现状
未来发展趋势
随着技术的不断进步和应用场景的不断扩展,深度学习的未来发展将更加广阔和深远。一 方面,随着硬件设备的不断升级和计算能力的不断提升,深度学习的训练时间和速度都将 得到进一步的提升。另一方面,随着数据量的不断增加和数据质量的不断提高,深度学习 的性能也将得到进一步的提升 同时,深度学习还将进一步拓展其应用领域。例如,在自动驾驶、智能家居、金融等领域 都有广泛的应用前景。这些领域的不断发展也将推动深度学习的不断进步 总的来说,深度学习已经成为当今人工智能领域中最具有活力和前景的研究方向之一 。其在学术界和企业界都得到了广泛的关注和应用,并且未来发展前景非常广阔
经达到了很高的水平。此外,深度学习在强化学习、生成对抗网络等领域的应用也取得了很大的进展
在企业界,深度学习也得到了广泛的应用。许多大型科技公司和研究机构都在开展深度学习的研究和
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应用工作,并推出了一系列基于深度学习的产品和服务。例如,谷歌的语音识别、人脸识别、自然语 言处理等技术都是基于深度学习的。此外,微软、亚马逊、IBM等公司也在深度学习领域推出了自己的
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深度学习的研究背 景和研究现状
深度学习的研究背景和研究现状
深度学习的研究背景 深度学习的研究现状 深度学习的研究现状
目录
1 深度学习的研究背景
深度学习的研究背景
深度学习是机器学习的一个子领域,其起源可以追溯到人工神经网络的研究。在20世纪80 年代,随着人工神经网络的研究热潮,深度学习开始崭露头角。然而,由于当时计算能力 的限制和数据量的不足,深度学习的发展受到了很大的限制 随着互联网的普及和大数据时代的到来,深度学习逐渐得到了更多的关注。现在,深度学 习已经成为了人工智能领域的重要分支,其在图像识别、语音识别、自然语言处理等领域 的应用取得了显著的成果
基于神经网络入侵检测体系的设计与实现的开题报告
![基于神经网络入侵检测体系的设计与实现的开题报告](https://img.taocdn.com/s3/m/574922e4a48da0116c175f0e7cd184254b351bf5.png)
基于神经网络入侵检测体系的设计与实现的开题报告一、研究背景和意义随着信息化技术的迅速发展,计算机网络安全问题备受关注。
在垃圾邮件、网络钓鱼、病毒攻击等网络安全问题得到有效控制的同时,黑客攻击问题却愈发严重,成为一个重要的安全问题。
入侵检测系统是网络安全中的重要组成部分,其作用是监控网络行为、发现网络攻击,并及时警告和响应。
然而,传统的入侵检测系统依赖人工设置规则来识别威胁,耗时且容易出错。
而随着计算机视觉、自然语言处理等技术的发展,利用神经网络实现智能化的入侵检测系统,成为当前的热点研究方向。
因此,本研究将基于神经网络技术探索入侵检测系统的设计和实现,旨在解决目前入侵检测系统不智能化的问题,提高网络安全性和操作效率。
二、研究内容和目标1. 研究基于神经网络的入侵检测系统的原理和方法。
2. 探讨神经网络模型的建立和训练方法,并结合深度学习等技术优化模型性能。
3. 构建基于神经网络的入侵检测系统原型,并进行实验验证。
4. 提出优化方案,进一步提升入侵检测系统的性能和实用效果。
三、研究方法1. 文献研究法:调研已有研究成果和相关案例,分析优缺点,总结经验和不足。
2. 实验研究法:通过实验验证各种神经网络模型的性能和适用性,并进行性能分析和对比评估。
3. 统计分析法:收集数据和结果,运用统计分析方法评估系统性能和优化方案的可行性。
四、预期结果预计能够建立基于神经网络的智能化入侵检测系统,并具有以下特点:1. 系统能够自动识别网络安全威胁,减少误判率和漏报率。
2. 系统具有一定的自适应性,能够根据网络环境的变化调整检测策略。
3. 系统具有较高的准确性和可信度,能够有效保护网络安全。
五、研究进度安排1. 第一阶段(2022年3月-2022年6月):完成文献调研和理论研究,研究和结合深度学习技术优化模型性能。
2. 第二阶段(2022年7月-2022年9月):构建基于神经网络的入侵检测系统原型,并进行实验验证。
RBF和MLP神经网络逼近能力的几个结果的开题报告
![RBF和MLP神经网络逼近能力的几个结果的开题报告](https://img.taocdn.com/s3/m/2bacd717443610661ed9ad51f01dc281e53a5696.png)
RBF和MLP神经网络逼近能力的几个结果的开题报告研究题目:RBF和MLP神经网络逼近能力的几个结果研究背景和意义:人工神经网络已成为计算机科学领域的一个重要分支,广泛应用于分类、回归等问题的解决。
其中,RBF和MLP神经网络是常用的两种神经网络结构。
在实际应用中,神经网络的逼近能力是其最重要的性能之一。
因此,通过比较不同类型神经网络对不同数据的拟合能力,能够更好地了解神经网络的特性,对提高其应用性能具有重要意义。
研究内容:本研究将对RBF和MLP神经网络进行比较,在拟合不同类型数据时的逼近能力。
具体内容包括:1. RBF和MLP神经网络的基本结构和原理介绍;2. 设计不同类型数据并通过MATLAB软件模拟生成;3. 使用RBF和MLP神经网络对所设计的数据进行回归拟合,并评估拟合效果;4. 分析各神经网络在不同数据类型下的性能差异,比较其逼近能力。
研究方法:本研究采用MATLAB软件进行数据模拟与神经网络搭建,主要采用以下方法:1. 构建RBF和MLP神经网络进行回归拟合;2. 设计各种类型数据,并通过MATLAB仿真生成;3. 利用平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)等指标评估所建模型的拟合效果。
预期研究结果:通过对RBF和MLP神经网络在不同数据类型下的逼近能力进行研究和比较,预期的研究结果包括:不同神经网络结构在不同类型数据下的表现;各结构神经网络的拟合效果分析;不同数据类型下RBF和MLP的逼近能力比较分析;提出提高神经网络逼近能力的建议和解决方案。
这些结果将为人工神经网络的应用提供有价值的参考。
研究贡献:本研究将对RBF和MLP神经网络的逼近能力进行深入研究,详细分析不同类型数据下两种网络的优劣势,并提出提高神经网络逼近能力的建议和解决方案,从而有助于进一步推动人工神经网络技术的发展和应用。
人工智能在教育领域的应用研究报告
![人工智能在教育领域的应用研究报告](https://img.taocdn.com/s3/m/da25936978563c1ec5da50e2524de518974bd350.png)
人工智能在教育领域的应用研究报告第1章引言 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 研究方法与结构安排 (3)第2章人工智能技术概述 (3)2.1 人工智能的发展历程 (3)2.1.1 推理期 (3)2.1.2 知识期 (4)2.1.3 机器学习期 (4)2.2 人工智能的关键技术 (4)2.2.1 机器学习 (4)2.2.2 自然语言处理 (4)2.2.3 计算机视觉 (4)2.2.4 技术 (4)2.3 人工智能在教育领域的应用趋势 (5)2.3.1 个性化教育 (5)2.3.2 智能辅导 (5)2.3.3 教育资源共享 (5)2.3.4 教育评价改革 (5)2.3.5 智能管理与服务 (5)第3章智能教学系统 (5)3.1 智能教学系统的概念与分类 (5)3.2 智能教学系统的关键技术 (6)3.3 智能教学系统的应用案例分析 (6)第4章个性化学习推荐系统 (6)4.1 个性化学习推荐系统的原理与架构 (6)4.2 个性化学习推荐算法 (7)4.3 个性化学习推荐系统的应用实践 (7)第5章智能辅导与答疑系统 (8)5.1 智能辅导与答疑系统的发展概况 (8)5.2 自然语言处理技术在智能答疑中的应用 (8)5.3 智能辅导与答疑系统的应用案例 (8)第6章智能评估与诊断 (9)6.1 智能评估与诊断的内涵与价值 (9)6.2 智能评估与诊断的关键技术 (9)6.3 智能评估与诊断的应用研究 (9)第7章教育 (10)7.1 教育的发展现状与分类 (10)7.2 教育的关键技术 (10)7.3 教育在教育领域的应用摸索 (11)第8章智能语音与图像识别技术 (11)8.1 智能语音与图像识别技术原理 (11)8.2 智能语音与图像识别技术在教育中的应用 (11)8.2.1 智能辅助教学 (11)8.2.2 个性化学习 (12)8.2.3 智能评测 (12)8.3 智能语音与图像识别技术的挑战与展望 (12)8.3.1 识别准确率 (12)8.3.2 数据安全与隐私保护 (12)8.3.3 技术普及与教育公平 (12)第9章虚拟现实与增强现实技术 (12)9.1 虚拟现实与增强现实技术概述 (12)9.2 虚拟现实与增强现实技术在教育中的应用 (13)9.2.1 虚拟现实技术在教育中的应用 (13)9.2.2 增强现实技术在教育中的应用 (13)9.3 虚拟现实与增强现实技术的挑战与发展趋势 (13)9.3.1 挑战 (13)9.3.2 发展趋势 (14)第10章人工智能在教育领域的挑战与未来发展 (14)10.1 人工智能在教育领域的挑战 (14)10.1.1 技术层面 (14)10.1.2 教育层面 (14)10.2 人工智能在教育领域的机遇与趋势 (15)10.2.1 个性化教育 (15)10.2.2 智能辅助教学 (15)10.2.3 教育资源共享 (15)10.3 人工智能在教育领域的未来发展建议 (15)10.3.1 政策支持与引导 (15)10.3.2 跨学科合作与研究 (15)10.3.3 培养人工智能教育人才 (15)10.3.4 强化监管与评价 (15)第1章引言1.1 研究背景信息技术的飞速发展,人工智能(Artificial Intelligence, )逐渐成为引领未来社会发展的关键技术。
人工神经网络8ART神经网络ppt课件
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络 运
G1=1。G1为1时允许输入模式直接从C层输出,并向前传至R 层,与
行 原
R 层节点对应的所有内星向量Bj 进行匹配计算:
理
n
net j
B
T j
X
bij xi
j=1,2,…,m
选择具有最大匹配度(即具有最i大1 点积)的竞争获胜节点:
net j*
max j
{net
j
}
使获胜节点输出
r j
*
=1,其它节点输出为0。
要点简介
1. 研究背景
2. 学习规则 3. ART神经网络结构 4. ART神经网络学习规则
1
研究背景
▪ 1969年,美国学者格诺斯博格(Grossberg)和卡普特
尔(Carperter)提出了自适应共振理论(ART)模型。
研究背景
▪ ART是一种自组织神经网络结构,是无教师的学
习网络。当在神经网络和环境有交互作用时,对 环境信息的编码会自发地在神经网中产生,则认 为神经网络在进行自组织活动。ART就是这样一 种能自组织地产生对环境认识编码的神经网络理 论模型。
▪ ART1用于处理二进制输入的信息; ▪ ART2用于处理二进制和模拟信息这两种输人; ▪ ART3用于进行分级搜索。 ▪ ART理论可以用于语音、视觉、嗅觉和字符识别
等领域。
ART模型的结构
▪ ART模型来源于Helmboltz无意识推理学说的竞争
学习网络交互模型。这个模型如图所示。 竞争层
输入层
结 构
c1
ci
cn
……
G1
x1
xI
xn
(1)C层结构
该层有n个节点,每个节点接受来自3
人工智能技术在教育领域的应用研究报告题目
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人工智能技术在教育领域的应用研究报告题目第一章引言 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 研究方法与框架 (3)第二章人工智能技术概述 (3)2.1 人工智能技术发展历程 (3)2.2 人工智能技术核心原理 (4)2.3 人工智能技术分类与应用 (4)第三章教育领域现状分析 (4)3.1 教育行业发展概述 (4)3.2 教育信息化进程 (5)3.3 教育领域面临的挑战 (5)第四章人工智能在教育领域的应用现状 (6)4.1 智能教学系统 (6)4.2 智能辅导与评估 (6)4.3 智能教育管理 (6)第五章人工智能技术在课堂教学中的应用 (7)5.1 个性化教学 (7)5.1.1 定义与意义 (7)5.1.2 应用现状 (7)5.1.3 存在问题与挑战 (7)5.2 智能教学资源 (7)5.2.1 定义与意义 (7)5.2.2 应用现状 (8)5.2.3 存在问题与挑战 (8)5.3 课堂互动与分析 (8)5.3.1 定义与意义 (8)5.3.2 应用现状 (8)5.3.3 存在问题与挑战 (8)第六章人工智能技术在在线教育中的应用 (9)6.1 在线教学平台 (9)6.1.1 引言 (9)6.1.2 人工智能技术的应用 (9)6.1.3 案例分析 (9)6.2 智能在线辅导 (9)6.2.1 引言 (9)6.2.2 人工智能技术的应用 (9)6.2.3 案例分析 (9)6.3 在线教育数据分析 (10)6.3.1 引言 (10)6.3.2 人工智能技术的应用 (10)6.3.3 案例分析 (10)第七章人工智能技术在教育评估中的应用 (10)7.1 学生能力评估 (10)7.1.1 评估方法概述 (10)7.1.2 评估案例分析 (10)7.2 教学质量评估 (11)7.2.1 评估方法概述 (11)7.2.2 评估案例分析 (11)7.3 教育政策评估 (11)7.3.1 评估方法概述 (11)7.3.2 评估案例分析 (12)第八章人工智能在教育管理中的应用 (12)8.1 智能校园管理 (12)8.1.1 引言 (12)8.1.2 人工智能在智能校园管理中的应用 (12)8.2 教育资源优化配置 (12)8.2.1 引言 (12)8.2.2 人工智能在教育资源优化配置中的应用 (12)8.3 教育决策支持 (13)8.3.1 引言 (13)8.3.2 人工智能在教育决策支持中的应用 (13)第九章人工智能在教育领域的发展趋势 (13)9.1 技术发展驱动 (13)9.2 教育行业需求驱动 (14)9.3 政策与法规支持 (14)第十章结论与展望 (15)10.1 研究结论 (15)10.2 存在问题与挑战 (15)10.3 发展建议与展望 (15)第一章引言1.1 研究背景信息技术的飞速发展,人工智能()作为一种跨学科的前沿技术,已广泛应用于各个领域,其中教育领域亦不例外。
人工智能的研究背景和意义
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人工智能的研究背景和意义在当今信息技术飞速发展的时代,人工智能(Artificial Intelligence,AI)作为一项引人瞩目的前沿科技,正日益得到广泛的关注和探索。
人工智能是一门涵盖了机器学习、计算机科学、神经网络等众多学科的交叉领域,旨在开发能够模拟人类智能行为的系统和技术。
本文将介绍人工智能的研究背景和意义。
一、研究背景引言:随着信息技术的迅速发展和计算能力的提升,人工智能的研究逐渐成为学术界和工业界的热点领域。
以下为人工智能的研究背景:1.1 科技进步和需求推动:科技的进步驱动了人工智能的发展。
高性能计算机、大数据和云计算技术的快速发展,为人工智能提供了更强大的计算能力和数据支撑,同时也满足了社会对于自动化、智能化系统的需求。
1.2 人类知识和智能理解的延伸:人工智能的研究源于对于人类智能的探索和理解。
通过模拟人脑思维和智能行为,人工智能试图解决人类智能所面临的各种复杂问题,例如自动驾驶、自然语言处理等。
二、意义和应用引言:人工智能技术在社会发展和生产力提升方面具有重要的意义和广泛的应用。
以下为人工智能的意义和应用:2.1 提升工业生产力和效率:人工智能技术的应用可以实现机器自动化、智能化,提高生产流程的效率和精度。
例如智能机器人在生产线上替代人工完成重复劳动,大幅度提高了生产力。
2.2 辅助医疗和健康管理:人工智能在医疗领域的应用具有广阔的前景。
通过医疗图像分析、疾病诊断等技术,可以辅助医生提高诊断准确度,并为患者提供更好的个性化治疗方案。
2.3 改善城市交通和环境污染:智能交通系统和智慧城市的建设,是人工智能在城市管理中的一大应用领域。
通过交通流量的智能监控调度,可以降低拥堵,提高交通效率。
同时,智能能源管理系统可以优化能源利用,减少环境污染。
2.4 提升服务质量和用户体验:人工智能在服务行业的应用,极大地改善了用户的体验和满意度。
例如智能语音助手可以为用户提供智能客服和个性化推荐服务,提升了用户的使用便利性和购物体验。
人工智能基础理论与应用研究报告
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人工智能基础理论与应用研究报告第1章引言 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 研究内容与组织结构 (3)第2章人工智能基础理论 (3)2.1 人工智能的定义与发展历程 (3)2.2 人工智能的主要分支 (4)2.3 人工智能的基本原理 (4)第3章机器学习 (5)3.1 监督学习 (5)3.1.1 线性模型 (5)3.1.2 非线性模型 (5)3.2 无监督学习 (5)3.2.1 聚类 (5)3.2.2 降维 (5)3.3 强化学习 (5)3.3.1 值函数方法 (6)3.3.2 策略梯度方法 (6)3.3.3 模型驱动方法 (6)第4章深度学习 (6)4.1 神经网络基础 (6)4.2 卷积神经网络 (6)4.3 循环神经网络 (6)4.4 对抗网络 (7)第5章自然语言处理 (7)5.1 (7)5.2 词向量与词嵌入 (7)5.3 语义理解与情感分析 (7)5.4 机器翻译 (8)第6章计算机视觉 (8)6.1 目标检测 (8)6.1.1 基础理论 (8)6.1.2 常用方法 (8)6.2 图像识别 (9)6.2.1 基础理论 (9)6.2.2 常用方法 (9)6.3 视频分析与行为识别 (9)6.3.1 基础理论 (9)6.3.2 常用方法 (9)6.4 计算机图形学 (10)6.4.1 基础理论 (10)6.4.2 应用 (10)第7章人工智能应用领域 (10)7.1 医疗健康 (10)7.2 金融科技 (10)7.3 无人驾驶与智能交通 (11)7.4 智能制造与工业4.0 (11)第8章人工智能伦理与法律规范 (11)8.1 人工智能伦理问题 (11)8.1.1 机器与人的关系 (11)8.1.2 自主权 (11)8.1.3 公平性 (11)8.1.4 责任归属 (12)8.2 数据隐私与安全 (12)8.2.1 数据隐私 (12)8.2.2 数据安全 (12)8.3 法律规范与政策 (12)8.3.1 法律规范 (12)8.3.2 政策引导 (12)8.4 人工智能伦理与法律的发展趋势 (12)8.4.1 伦理规范逐步完善 (12)8.4.2 法律法规不断更新 (12)8.4.3 国际合作与共识 (13)第9章人工智能未来发展趋势 (13)9.1 技术发展趋势 (13)9.2 产业应用趋势 (13)9.3 国际合作与竞争 (13)9.4 潜在挑战与应对策略 (14)第10章总结与展望 (14)10.1 研究成果总结 (14)10.2 存在问题与不足 (15)10.3 未来研究方向 (15)10.4 人工智能发展前景展望 (15)第1章引言1.1 研究背景自20世纪中叶以来,人工智能(Artificial Intelligence,)作为计算机科学的一个重要分支,经过数十年的发展与演变,已经在众多领域取得了显著的成果。
人工智能实验报告
![人工智能实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/81dfd547a9114431b90d6c85ec3a87c241288a60.png)
一、实验背景与目的随着信息技术的飞速发展,人工智能(Artificial Intelligence,AI)已经成为当前研究的热点领域。
为了深入了解AI的基本原理和应用,我们小组开展了本次实验,旨在通过实践操作,掌握AI的基本技术,提高对AI的理解和应用能力。
二、实验环境与工具1. 实验环境:Windows 10操作系统,Python 3.8.0,Jupyter Notebook。
2. 实验工具:Scikit-learn库、TensorFlow库、Keras库。
三、实验内容与步骤本次实验主要分为以下几个部分:1. 数据预处理:从公开数据集中获取实验数据,对数据进行清洗、去噪、归一化等预处理操作。
2. 机器学习算法:选择合适的机器学习算法,如决策树、支持向量机、神经网络等,对预处理后的数据进行训练和预测。
3. 模型评估:使用交叉验证等方法对模型进行评估,选择性能最佳的模型。
4. 结果分析与优化:分析模型的预测结果,针对存在的问题进行优化。
四、实验过程与结果1. 数据预处理我们从UCI机器学习库中获取了鸢尾花(Iris)数据集,该数据集包含150个样本,每个样本有4个特征,分别为花萼长度、花萼宽度、花瓣长度和花瓣宽度,以及对应的类别标签(Iris-setosa、Iris-versicolor、Iris-virginica)。
对数据进行预处理,包括:- 去除缺失值:删除含有缺失值的样本。
- 归一化:将特征值缩放到[0, 1]区间。
2. 机器学习算法选择以下机器学习算法进行实验:- 决策树(Decision Tree):使用Scikit-learn库中的DecisionTreeClassifier实现。
- 支持向量机(Support Vector Machine):使用Scikit-learn库中的SVC实现。
- 神经网络(Neural Network):使用TensorFlow和Keras库实现。
3. 模型评估使用交叉验证(5折)对模型进行评估,计算模型的准确率、召回率、F1值等指标。
人工智能实验报告-BP神经网络算法的简单实现
![人工智能实验报告-BP神经网络算法的简单实现](https://img.taocdn.com/s3/m/8bc194ef900ef12d2af90242a8956bec0975a504.png)
⼈⼯智能实验报告-BP神经⽹络算法的简单实现⼈⼯神经⽹络是⼀种模仿⼈脑结构及其功能的信息处理系统,能提⾼⼈们对信息处理的智能化⽔平。
它是⼀门新兴的边缘和交叉学科,它在理论、模型、算法等⽅⾯⽐起以前有了较⼤的发展,但⾄今⽆根本性的突破,还有很多空⽩点需要努⼒探索和研究。
1⼈⼯神经⽹络研究背景神经⽹络的研究包括神经⽹络基本理论、⽹络学习算法、⽹络模型以及⽹络应⽤等⽅⾯。
其中⽐较热门的⼀个课题就是神经⽹络学习算法的研究。
近年来⼰研究出许多与神经⽹络模型相对应的神经⽹络学习算法,这些算法⼤致可以分为三类:有监督学习、⽆监督学习和增强学习。
在理论上和实际应⽤中都⽐较成熟的算法有以下三种:(1) 误差反向传播算法(Back Propagation,简称BP 算法);(2) 模拟退⽕算法;(3) 竞争学习算法。
⽬前为⽌,在训练多层前向神经⽹络的算法中,BP 算法是最有影响的算法之⼀。
但这种算法存在不少缺点,诸如收敛速度⽐较慢,或者只求得了局部极⼩点等等。
因此,近年来,国外许多专家对⽹络算法进⾏深⼊研究,提出了许多改进的⽅法。
主要有:(1) 增加动量法:在⽹络权值的调整公式中增加⼀动量项,该动量项对某⼀时刻的调整起阻尼作⽤。
它可以在误差曲⾯出现骤然起伏时,减⼩振荡的趋势,提⾼⽹络训练速度;(2) ⾃适应调节学习率:在训练中⾃适应地改变学习率,使其该⼤时增⼤,该⼩时减⼩。
使⽤动态学习率,从⽽加快算法的收敛速度;(3) 引⼊陡度因⼦:为了提⾼BP 算法的收敛速度,在权值调整进⼊误差曲⾯的平坦区时,引⼊陡度因⼦,设法压缩神经元的净输⼊,使权值调整脱离平坦区。
此外,很多国内的学者也做了不少有关⽹络算法改进⽅⾯的研究,并把改进的算法运⽤到实际中,取得了⼀定的成果:(1) 王晓敏等提出了⼀种基于改进的差分进化算法,利⽤差分进化算法的全局寻优能⼒,能够快速地得到BP 神经⽹络的权值,提⾼算法的速度;(2) 董国君等提出了⼀种基于随机退⽕机制的竞争层神经⽹络学习算法,该算法将竞争层神经⽹络的串⾏迭代模式改为随机优化模式,通过采⽤退⽕技术避免⽹络收敛到能量函数的局部极⼩点,从⽽得到全局最优值;(3) 赵青提出⼀种分层遗传算法与BP 算法相结合的前馈神经⽹络学习算法。
人工智能的利与弊
![人工智能的利与弊](https://img.taocdn.com/s3/m/31341fe4cc175527062208a9.png)
人工智能能的利与弊研究背景:随着现代科学技术的飞速发展,先进的技术在各个领域都得到了广泛的应用,使得生产力获得了大幅度的提高,为改善人民生活水平作出了巨大贡献。
下一次生产力飞跃的突破口在哪里?目前越来越多的科学家把希望寄托于人工智能。
他们认为人工智能将带来一次史无前例的技术革命。
人的智能创造了世界,如今,人们人工制造了抽象的智能。
人工智能实现了用机器模拟人类智能,从而为人类服务。
人工智能在现实生活中已经大量存在并且发挥着重要作用。
研究意义:这种将包含感知、思维等各种智能集于一身的技术,将为并正在为人类做着巨大贡献,人类对它的研究更加透彻也将更加全面,各种还未涉及或研究并不成熟的人工智能将被开发,使人工智能技术更趋于成熟,使被赋予人工智能的机器们更趋于生命化,或者说,人类化。
这些机器,拥有高等的只能,并有强大的运算能力。
拥有这种机器,不仅可以替代许多人类的工作,并且可以由它们做超越人类能力的工作。
然而,万事皆有利有弊。
使机器有自己的思维是否会对人类自身产生威胁,这是人们需要考虑的意见事情。
电影《我与机器人》便描述了一个机器反而要消灭人类的悲剧。
同时,大量人工智能的产生会造成大量的失业。
由此而见,我们需要做的还有很多。
但有一点事确定的,只要正确运用人工智能,它将极大程度上推动人类文明的进步。
研究方法:人工智能的研究方法主要可以分为三类:一、结构模拟,神经计算,就是根据人脑的生理结构和工作机理,实现计算机的智能,即人工智能。
结构模拟法也就是基于人脑的生理模型,采用数值计算的方法,从微观上来模拟人脑,实现机器智能。
采用结构模拟,运用神经网络和神经计算的方法研究人工智能者,被称为生理学派、连接主义。
二、功能模拟,符号推演,就是在当前数字计算机上,对人脑从功能上进行模拟,实现人工智能。
功能模拟法就是以人脑的心理模型,将问题或知识表示成某种逻辑网络,采用符号推演的方法,实现搜索、推理、学习等功能,从宏观上来模拟人脑的思维,实现机器智能。
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人工神经网络研究背景目的意义与现状
1研究背景
2国内外研究状况及趋势
3研究的目的及意义
1研究背景
现代计算机构成单元的速度是人脑中神经元速度的几百万倍,对于那些特征明确,推理或运算规则清楚的可编程问题,可以高速有效地求解,在数值运算和逻辑运算方面的精确与高速极大地拓展了人脑的能力,从而在信息处理和控制决策等各方面为人们提供了实现智能化和自动化的先进手段。
但由于现有计算机是按照冯·诺依曼原理,基于程序存取进行工作的,历经半个多世纪的发展,其结构模式与运行机制仍然没有跳出传统的逻辑运算规则,因而在很多方面的功能还远不能达到人的智能水平。
随着现代信息科学与技术的飞速发展,这方面的问题日趋尖锐,促使科学和技术专家们寻找解决问题的新出路。
当人们的思路转向研究大自然造就的精妙的人脑结构模式和信息处理机制时,推动了脑科学的深入发展以及人工神经网络和脑模型的研究。
随着对生物脑的深入了解,人工神经网络获得长足发展。
在经历了漫长的初创期和低潮期后,人工神经网络终于以其不容忽视的潜力与活力进入了发展高潮。
60多年来,它的结构与功能逐步改善,运行机制渐趋成熟,应用领域日益扩大,在解决各行各业的难题中显示出巨大的潜力,取得了丰硕的成果。
正是由于人工神经网络是一门新兴的学科,它在理论、模型、算法、应用和时限等方面都还有很多空白点需要努力探索、研究、开拓和开发。
因此,许多国家的政府和企业都投入了大量的资金,组织大量的科学和技术专家对人工神经网络的广泛问题立项研究。
从人工神经网络的模拟程序和专用芯片的不断推出、论文的大量发表以及各种应用的报道可以看到,在这个领域里一个百花气放、百家争鸣的局面已经形成。
在进行神经网络的理论研究时,人们可以将自己的神经网络模型或算法在通用的串行或并行计算机上编程实现,但这只是研究的手段而绝非目的,在构造实际的神经网络应用系统时,必然要考虑到硬件实现问题,特定应用下的高性能专
用神经网络硬件是神经网络研究的最终目标。
2国内外研究状况及趋势
神经网络的硬件实现可追溯到60年代,当时有几家公司和研究机构试图用硬件来实现神经元,最为著名的便是感知机和ADALINE神经网络模型的实现。
当时CornellAeronautical实验室(现在名为CALSPAN Corporation)的Rosenblatt 从理论上和实现上描述了感知机。
ADALINE神经网络模型则是由斯坦福人学的Widrow提出的。
感知机和ADALINE均为单个神经元模型,它们均能接受多路输入,并能自适应地修改与这些输入相对应的突触强度(互连权值),然而它们在实现上有所不同。
在感知机中,其突触强度通过一种电子机械的方法来改变(通过一个电动马达的转动来改变突触强度),这种实现有许多缺点,如体积大,价格高,运行不可靠等。
Widrow的ADALINE实现中则用电阻的方法来表示突触强度。
1965年至1980年,除Adaptronics Corp(现为Division of Flow General Crop)之外,其它一些研究实体在神经网络实现上没有做更多的工作。
Adaptronics的Louis Gilstrap和Roger Barron在1974年开发了第一块神经元芯片。
这种很一般的芯片上只包含一个神经元,具有多个输入端且其互连强度可以自适应的改变。
要构造具有多个神经元的网络,只需将许多这种芯片在插件板上排列并互连起来就可以了。
将许多这种插件板构建在一起便可满足神经网络在商业和军事上的许多应用目的。
1982年美国的物理学家Hopfield发表论文,提出神经网络的一种数学模型,即Hopfield神经网络模型,并研究了它的动力学性质。
两年以后,他设计出了电子线路模拟这种网络的性质,认为这种网络可以解决数学上著名的TSP问题(Traveling Salesman Problem)。
次年,美国加州理工学院和贝尔实验室合作研制成256个神经元(在四分之一平方英寸芯片上,由*10^4个晶体管和*10^5个电阻集成)和64个可编程神经元。
神经网络实现的另一种方法是在传统计算机上通过编写支持软件来模拟神经网络计算。
这种软件模拟神经计算机很有代表性的是:1983年RobertHechtNielsen和Todd Gutschow在TRW的AI中心所推出的Mark I及改进MarkII;1986年Zipser和Rabin所推出的P3系统:1987年Rochester大学推
出的RCS;1988年Maryland大学的MIRRORS系统;国防科技大学于1990年推出的性能可与上述系统媲美的GKD-NNSS软件模拟神经计算机。
为了解决软件模拟神经计算机处理速度慢的问题,可以在通用机上插入神经网络加速板,形成神经计算机工作站。
1985年TRW公司推出了Mark III神经计算机,Mark III包含有8个处理板,可以并行操作,每个处理板可以仿真1064个虚拟的神经元。
随后TRW 公司在1985年至1986年又开发出了Mark IV神经计算机。
在研制神经网络加速板的基础上,为更好地支持神经计算,一种更好的实现方法便是构成神经网络专用并行处理阵列机。
这些系统的处理速度和神经网络加速板相比,有明显提高。
在进行神经网络的研究中,要使神经网络在实际中能进行有效的应用,或是支持更好的神经网络研究,神经网络实现技术必须能够支持大规模的神经网络模型的神经计算,同时要能尽可能地缩短神经计算的时间,达到实时的水平。
但是现有的各种神经网络软件模拟环境所能支持模拟神经网络模型的规模及神经计算速度都还远远达不到研究和应用所需要的水平。
因此,开展大规模的硬件实现的神经网络计算机的研制势在必行。
3研究的目的及意义
人工智能的方法和技术已经用于解决很多领域的问题,并取得了一定的成就。
人工神经网络是人工智能领域的重要分支,而神经网络的硬件实现是神经网络研究的基本问题之一。
从对神经网络进行理论探讨的角度,可以通过计算机仿真途径来模拟实现特定的神经网络模型或算法,但在构造神经网络的实际应用系统时,必然要研究和解决其硬件实现问题。
神经网络专用硬件可提供高速度,并具有比通用串、并行机高得多的性价比,所以特定应用下的高性能专用神经网络硬件是神经网络研究的最终目标。