人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件

第十一章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模(ArtificialNeuronNets)引例·1981年生物學(xué)家格若根(W.grogan)和維什(W.Wirth)發(fā)現(xiàn)了兩類蚊子(或飛蠓midges).他們測(cè)量了這兩類蚊子每個(gè)個(gè)體的翼長(zhǎng)和觸角長(zhǎng),數(shù)據(jù)如下:翼長(zhǎng)觸角長(zhǎng)類別翼長(zhǎng)觸角長(zhǎng)類別1.6414Apf1.821.38Af1961.18Apf1901.38Af1.861.20Apf1.70140Af1.721.24Af182148A01.26Apf1.54Af2.001.28Apfi2.081.56Af1.961.30Apf1.741.36Af人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模第十一章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模(ArtificialNeuronNets)引例·1981年生物學(xué)家格若根(W.grogan)和維什(W.Wirth)發(fā)現(xiàn)了兩類蚊子(或飛蠓midges).他們測(cè)量了這兩類蚊子每個(gè)個(gè)體的翼長(zhǎng)和觸角長(zhǎng),數(shù)據(jù)如下:翼長(zhǎng)觸角長(zhǎng)類別翼長(zhǎng)觸角長(zhǎng)類別1.6414Apf1.821.38Af1961.18Apf1901.38Af1.861.20Apf1.70140Af1.721.24Af182148A01.26Apf1.54Af2.001.28Apfi2.081.56Af1.961.30Apf1.741.36Af問:如果抓到三只新的蚊子,它們的觸角長(zhǎng)和翼長(zhǎng)分別為(1.24,1.80);(1.28,1.84);(1.40,2.04).問它們應(yīng)分別屬于哪一個(gè)種類?解法一:把翼長(zhǎng)作縱坐標(biāo),觸角長(zhǎng)作橫坐標(biāo);那么每個(gè)蚊子的翼長(zhǎng)和觸角決定了坐標(biāo)平面的一個(gè)點(diǎn).其中6個(gè)蚊子屬于APf類;用黑點(diǎn)“”表示;9個(gè)蚊子屬Af類;用小圓圈“?！北硎镜玫降慕Y(jié)果見圖12.1■■■■■0eapf1.81.7■■■■■■11213141.51.6圖1飛蠓的觸角長(zhǎng)和翼長(zhǎng)第十一章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模第十一章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1問:如果抓到三只新的蚊子,它們的觸角長(zhǎng)和翼長(zhǎng)分別為(1.24,1.80);(1.28,1.84);(1.40,2.04).問它們應(yīng)分別屬于哪一個(gè)種類?解法一:把翼長(zhǎng)作縱坐標(biāo),觸角長(zhǎng)作橫坐標(biāo);那么每個(gè)蚊子的翼長(zhǎng)和觸角決定了坐標(biāo)平面的一個(gè)點(diǎn).其中6個(gè)蚊子屬于APf類;用黑點(diǎn)“”表示;9個(gè)蚊子屬Af類;用小圓圈“?！北硎镜玫降慕Y(jié)果見圖1問:如果抓到三只新的蚊子,它們的觸角長(zhǎng)和翼長(zhǎng)22.1■■■■■0eapf1.81.7■■■■■■11213141.51.6圖1飛蠓的觸角長(zhǎng)和翼長(zhǎng)2.13·思路:作一直線將兩類飛蠓分開·例如;取A=(1.44,2.10)和B=(1.10,1.16),過(guò)AB兩點(diǎn)作一條直線y=1.47x-0.017,其中X表示觸角長(zhǎng);y表示翼長(zhǎng)分類規(guī)則:設(shè)一個(gè)蚊子的數(shù)據(jù)為(x,y)如果y≥1.47X-0.017,則判斷蚊子屬Apf類如果y<147x-0.017;則判斷蚊子屬Af類·思路:作一直線將兩類飛蠓分開4分類結(jié)果:(1.24,1.80),(1.28,1.84)屬于Af類;(1.40,2.04)屬于Apf類A(1.44,210)2.12.01.918.21.3141.51.6B(1.10,1.60)圖2分類直線圖分類結(jié)果:(1.24,1.80),(1.28,1.84)屬5·缺陷:根據(jù)什么原則確定分類直線?·若取A=(146,2.10),B=(1.1,16)不變,則分類直線變?yōu)閥=1.39x+0.071分類結(jié)果變?yōu)?(124,1.80),(1.40,2.04)屬于Apf類;(1.28,1.84)屬于Af類哪一分類直線才是正確的呢?因此如何來(lái)確定這個(gè)判別直線是一個(gè)值得研究的問題.一般地講,應(yīng)該充分利用已知的數(shù)據(jù)信息來(lái)確定判別直線·缺陷:根據(jù)什么原則確定分類直線?6再如,如下的情形已經(jīng)不能用分類直線的辦法:新思路:將問題看作一個(gè)系統(tǒng),飛蠓的數(shù)據(jù)作為輸入,飛蠓的類型作為輸出,研究輸入與輸出的關(guān)系再如,如下的情形已經(jīng)不能用分類直線的辦法:7二、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大腦可視作為1000多億神經(jīng)元組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元的解剖圖核樹突軸突末梢圖3神經(jīng)元的解剖圖二、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)8神經(jīng)元的信息傳遞和處理是一種電化學(xué)活動(dòng).樹突由于電化學(xué)作用接受外界的刺激;通過(guò)胞體內(nèi)的活動(dòng)體現(xiàn)為軸突電位,當(dāng)軸突電位達(dá)到一定的值則形成神經(jīng)脈沖或動(dòng)作電位;再通過(guò)軸突末梢傳遞給其它的神經(jīng)元.從控制論的觀點(diǎn)來(lái)看;這一過(guò)程可以看作一個(gè)多輸入單輸出非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的兩個(gè)方面從生理上、解剖學(xué)上進(jìn)行研究從工程技術(shù)上、算法上進(jìn)行研究神經(jīng)元的信息傳遞和處理是一種電化學(xué)活9三、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuronnet,簡(jiǎn)稱ANN神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型圖4神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型三、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuronne10人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件11人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件12人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件13人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件14人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件15人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件16人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件17人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件18人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件19人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件20人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件21人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件22人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件23人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件24人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件25人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件26人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件27人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件28人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件29人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件30人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件31人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件32人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件33人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件34人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件35人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件36人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件37人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件38人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件39人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件40人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件41人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件42人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件43人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件44人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件45人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件46人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件47人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件48人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件49第十一章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模(ArtificialNeuronNets)引例·1981年生物學(xué)家格若根(W.grogan)和維什(W.Wirth)發(fā)現(xiàn)了兩類蚊子(或飛蠓midges).他們測(cè)量了這兩類蚊子每個(gè)個(gè)體的翼長(zhǎng)和觸角長(zhǎng),數(shù)據(jù)如下:翼長(zhǎng)觸角長(zhǎng)類別翼長(zhǎng)觸角長(zhǎng)類別1.6414Apf1.821.38Af1961.18Apf1901.38Af1.861.20Apf1.70140Af1.721.24Af182148A01.26Apf1.54Af2.001.28Apfi2.081.56Af1.961.30Apf1.741.36Af人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模第十一章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模(ArtificialNeuronNets)引例·1981年生物學(xué)家格若根(W.grogan)和維什(W.Wirth)發(fā)現(xiàn)了兩類蚊子(或飛蠓midges).他們測(cè)量了這兩類蚊子每個(gè)個(gè)體的翼長(zhǎng)和觸角長(zhǎng),數(shù)據(jù)如下:翼長(zhǎng)觸角長(zhǎng)類別翼長(zhǎng)觸角長(zhǎng)類別1.6414Apf1.821.38Af1961.18Apf1901.38Af1.861.20Apf1.70140Af1.721.24Af182148A01.26Apf1.54Af2.001.28Apfi2.081.56Af1.961.30Apf1.741.36Af問:如果抓到三只新的蚊子,它們的觸角長(zhǎng)和翼長(zhǎng)分別為(1.24,1.80);(1.28,1.84);(1.40,2.04).問它們應(yīng)分別屬于哪一個(gè)種類?解法一:把翼長(zhǎng)作縱坐標(biāo),觸角長(zhǎng)作橫坐標(biāo);那么每個(gè)蚊子的翼長(zhǎng)和觸角決定了坐標(biāo)平面的一個(gè)點(diǎn).其中6個(gè)蚊子屬于APf類;用黑點(diǎn)“”表示;9個(gè)蚊子屬Af類;用小圓圈“?！北硎镜玫降慕Y(jié)果見圖12.1■■■■■0eapf1.81.7■■■■■■11213141.51.6圖1飛蠓的觸角長(zhǎng)和翼長(zhǎng)第十一章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模第十一章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)50問:如果抓到三只新的蚊子,它們的觸角長(zhǎng)和翼長(zhǎng)分別為(1.24,1.80);(1.28,1.84);(1.40,2.04).問它們應(yīng)分別屬于哪一個(gè)種類?解法一:把翼長(zhǎng)作縱坐標(biāo),觸角長(zhǎng)作橫坐標(biāo);那么每個(gè)蚊子的翼長(zhǎng)和觸角決定了坐標(biāo)平面的一個(gè)點(diǎn).其中6個(gè)蚊子屬于APf類;用黑點(diǎn)“”表示;9個(gè)蚊子屬Af類;用小圓圈“?！北硎镜玫降慕Y(jié)果見圖1問:如果抓到三只新的蚊子,它們的觸角長(zhǎng)和翼長(zhǎng)512.1■■■■■0eapf1.81.7■■■■■■11213141.51.6圖1飛蠓的觸角長(zhǎng)和翼長(zhǎng)2.152·思路:作一直線將兩類飛蠓分開·例如;取A=(1.44,2.10)和B=(1.10,1.16),過(guò)AB兩點(diǎn)作一條直線y=1.47x-0.017,其中X表示觸角長(zhǎng);y表示翼長(zhǎng)分類規(guī)則:設(shè)一個(gè)蚊子的數(shù)據(jù)為(x,y)如果y≥1.47X-0.017,則判斷蚊子屬Apf類如果y<147x-0.017;則判斷蚊子屬Af類·思路:作一直線將兩類飛蠓分開53分類結(jié)果:(1.24,1.80),(1.28,1.84)屬于Af類;(1.40,2.04)屬于Apf類A(1.44,210)2.12.01.918.21.3141.51.6B(1.10,1.60)圖2分類直線圖分類結(jié)果:(1.24,1.80),(1.28,1.84)屬54·缺陷:根據(jù)什么原則確定分類直線?·若取A=(146,2.10),B=(1.1,16)不變,則分類直線變?yōu)閥=1.39x+0.071分類結(jié)果變?yōu)?(124,1.80),(1.40,2.04)屬于Apf類;(1.28,1.84)屬于Af類哪一分類直線才是正確的呢?因此如何來(lái)確定這個(gè)判別直線是一個(gè)值得研究的問題.一般地講,應(yīng)該充分利用已知的數(shù)據(jù)信息來(lái)確定判別直線·缺陷:根據(jù)什么原則確定分類直線?55再如,如下的情形已經(jīng)不能用分類直線的辦法:新思路:將問題看作一個(gè)系統(tǒng),飛蠓的數(shù)據(jù)作為輸入,飛蠓的類型作為輸出,研究輸入與輸出的關(guān)系再如,如下的情形已經(jīng)不能用分類直線的辦法:56二、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大腦可視作為1000多億神經(jīng)元組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元的解剖圖核樹突軸突末梢圖3神經(jīng)元的解剖圖二、神經(jīng)元與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)57神經(jīng)元的信息傳遞和處理是一種電化學(xué)活動(dòng).樹突由于電化學(xué)作用接受外界的刺激;通過(guò)胞體內(nèi)的活動(dòng)體現(xiàn)為軸突電位,當(dāng)軸突電位達(dá)到一定的值則形成神經(jīng)脈沖或動(dòng)作電位;再通過(guò)軸突末梢傳遞給其它的神經(jīng)元.從控制論的觀點(diǎn)來(lái)看;這一過(guò)程可以看作一個(gè)多輸入單輸出非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的兩個(gè)方面從生理上、解剖學(xué)上進(jìn)行研究從工程技術(shù)上、算法上進(jìn)行研究神經(jīng)元的信息傳遞和處理是一種電化學(xué)活58三、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuronnet,簡(jiǎn)稱ANN神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型圖4神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型三、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeuronne59人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件60人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件61人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件62人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件63人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件64人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件65人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件66人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件67人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件68人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件69人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件70人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件71人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件72人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件73人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件74人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件75人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件76人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件77人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件78人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模課件79