❶ 什么是神经网络,举例说明神经网络的应用
我想这可能是你想要的神经网络吧!
什么是神经网络:
人工神经网络(Artificial Neural Networks,简写为ANNs)也简称为神经网络(NNs)或称作连接模型(Connection Model),它是一种模仿动物神经网络行为特征,进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度,通过调整内部大量节点之间相互连接的关系,从而达到处理信息的目的。
神经网络的应用:
应用
在网络模型与算法研究的基础上,利用人工神经网络组成实际的应用系统,例如,完成某种信号处理或模式识别的功能、构作专家系统、制成机器人、复杂系统控制等等。
纵观当代新兴科学技术的发展历史,人类在征服宇宙空间、基本粒子,生命起源等科学技术领域的进程中历经了崎岖不平的道路。我们也会看到,探索人脑功能和神经网络的研究将伴随着重重困难的克服而日新月异。
神经网络的研究内容相当广泛,反映了多学科交叉技术领域的特点。主要的研究工作集中在以下几个方面:
生物原型
从生理学、心理学、解剖学、脑科学、病理学等方面研究神经细胞、神经网络、神经系统的生物原型结构及其功能机理。
建立模型
根据生物原型的研究,建立神经元、神经网络的理论模型。其中包括概念模型、知识模型、物理化学模型、数学模型等。
算法
在理论模型研究的基础上构作具体的神经网络模型,以实现计算机模拟或准备制作硬件,包括网络学习算法的研究。这方面的工作也称为技术模型研究。
神经网络用到的算法就是向量乘法,并且广泛采用符号函数及其各种逼近。并行、容错、可以硬件实现以及自我学习特性,是神经网络的几个基本优点,也是神经网络计算方法与传统方法的区别所在。
❷ 人工神经网络的应用分析
经过几十年的发展,神经网络理论在模式识别、自动控制、信号处理、辅助决策、人工智能等众多研究领域取得了广泛的成功。下面介绍神经网络在一些领域中的应用现状。 在处理许多问题中,信息来源既不完整,又包含假象,决策规则有时相互矛盾,有时无章可循,这给传统的信息处理方式带来了很大的困难,而神经网络却能很好的处理这些问题,并给出合理的识别与判断。
1.信息处理
现代信息处理要解决的问题是很复杂的,人工神经网络具有模仿或代替与人的思维有关的功能, 可以实现自动诊断、问题求解,解决传统方法所不能或难以解决的问题。人工神经网络系统具有很高的容错性、鲁棒性及自组织性,即使连接线遭到很高程度的破坏, 它仍能处在优化工作状态,这点在军事系统电弯搜肆子设备中得到广泛的应用。现有的智能信息系统有智能仪器、自动跟踪监测仪器系统、自动控制制导系统、自动故障诊断和报警系统等。
2. 模式识别
模式识别是对表征事物或现象的各种形式的信息进行处理和分析,来对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程。该技术以贝叶斯概率论和申农的信息论为理论基础,对信息的处理过程更接近人类大脑的逻辑思维过程。现在有两种基本的模式识别方法,即统计模式识别方法和结构模式识别方法。人工神经网络是模式识别中的常用方法,近年来发展起来的人工神经网络模式的识别方法逐渐取代传统的模式识别方法。经过多年的研究和发展,模式识别已成为当前比较先进的技术,被广泛应用到文字识别、语音识别、指纹识别、遥感图像识别、人脸识别、手写体字符的识别、工业故障检测、精确制导等方面。 由于人体和疾病的复杂性、不可预测性,在生物信号与信息的表现形式上、变化规律(自身变化与医学干预后变化)上,对其进行检测与信号表达,获取的数据及信息的分析、决策等诸多方面都存在非常复杂的非线性联系,适合人工神经网络的应用。目前的研究几乎涉及从基础医学到临床医学的各个方面,主要应用在生物信号的检测与自动分析,医学专家系统等。
1. 生物信号的检测与分析
大部分医学检测设备都是以连续波形的方式输出数据的,这些波形是诊断的依据。人工神经网络是由大量的简单处理单元连接而成的自适应动力学系统, 具有巨量并行性,分布式存贮,自适应学习的自组织等功能,可以用它来解决生物医学信号分析处理中常规法难以解决或无法解决的问题漏吵。神经网络在生物医学信号检测与处理中的应用主要集中在对脑电信号的分析,听觉诱发电位信号的提取、肌电和胃肠电等信号的识别,心电信号的压缩,医学图像的识别和处理等。
2. 医学专家系统
传统的专家系统,是把专家的经验和知识以规则的形式存储在计算机中,建立知识库,用逻辑推理的方式进行医疗诊断。但是在实际应用中,随着数据库规模的增大,将导致知识“爆炸”,在知识获取途径中也存在“瓶颈”问题,致使工作效率很低。以非线性并行处理为基础的神经网络为专家系统的研究指明了新的发展方向, 解决了专家系统的以上问题,并提高了知识的推理、自组织、自学习能力,从而神经网络在医学专家系统中得到广泛的应用和发展。在麻醉与危重医学等相关领域的研究中,涉及到多生理变量的分析与预埋轿测,在临床数据中存在着一些尚未发现或无确切证据的关系与现象,信号的处理,干扰信号的自动区分检测,各种临床状况的预测等,都可以应用到人工神经网络技术。 1. 市场价格预测
对商品价格变动的分析,可归结为对影响市场供求关系的诸多因素的综合分析。传统的统计经济学方法因其固有的局限性,难以对价格变动做出科学的预测,而人工神经网络容易处理不完整的、模糊不确定或规律性不明显的数据,所以用人工神经网络进行价格预测是有着传统方法无法相比的优势。从市场价格的确定机制出发,依据影响商品价格的家庭户数、人均可支配收入、贷款利率、城市化水平等复杂、多变的因素,建立较为准确可靠的模型。该模型可以对商品价格的变动趋势进行科学预测,并得到准确客观的评价结果。
2. 风险评估
风险是指在从事某项特定活动的过程中,因其存在的不确定性而产生的经济或财务的损失、自然破坏或损伤的可能性。防范风险的最佳办法就是事先对风险做出科学的预测和评估。应用人工神经网络的预测思想是根据具体现实的风险来源, 构造出适合实际情况的信用风险模型的结构和算法,得到风险评价系数,然后确定实际问题的解决方案。利用该模型进行实证分析能够弥补主观评估的不足,可以取得满意效果。 从神经网络模型的形成开始,它就与心理学就有着密不可分的联系。神经网络抽象于神经元的信息处理功能,神经网络的训练则反映了感觉、记忆、学习等认知过程。人们通过不断地研究, 变化着人工神经网络的结构模型和学习规则,从不同角度探讨着神经网络的认知功能,为其在心理学的研究中奠定了坚实的基础。近年来,人工神经网络模型已经成为探讨社会认知、记忆、学习等高级心理过程机制的不可或缺的工具。人工神经网络模型还可以对脑损伤病人的认知缺陷进行研究,对传统的认知定位机制提出了挑战。
虽然人工神经网络已经取得了一定的进步,但是还存在许多缺陷,例如:应用的面不够宽阔、结果不够精确;现有模型算法的训练速度不够高;算法的集成度不够高;同时我们希望在理论上寻找新的突破点, 建立新的通用模型和算法。需进一步对生物神经元系统进行研究,不断丰富人们对人脑神经的认识。
❸ 神经网络优缺点,
优点:
(1)具有自学习功能。例如实现图像识别时,只在先把许多不同的图像样板和对应的应识别的结果输入人工神经网络,网络就会通过自学习功能,慢慢学会识别类似的图像。
自学习功能对于预测有特别重要的意义。预期未来的人工神经网络计算机将为人类提供经济预测、市场预测、效益预测,其应用前途是很远大的。
(2)具有联想存储功能。用人工神经网络的反馈网络就可以实现这种联想。
(3)具有高速寻找优化解的能力。寻找一个复杂问题的优化解,往往需要很大的计算量,利用一个针对某问题而设计的反馈型人工神经网络,发挥计算机的高速运算能力,可能很快找到优化解。
缺点:
(1)最严重的问题是没能力来解释自己的推理过程和推理依据。
(2)不能向用户提出必要的询问,而且当数据不充分的时候,神经网络就无法进行工作。
(3)把一切问题的特征都变为数字,把一切推理都变为数值计算,其结果势必是丢失信息。
(4)理论和学习算法还有待于进一步完善和提高。
(3)神经网络哪些应用不高扩展阅读:
神经网络发展趋势
人工神经网络特有的非线性适应性信息处理能力,克服了传统人工智能方法对于直觉,如模式、语音识别、非结构化信息处理方面的缺陷,使之在神经专家系统、模式识别、智能控制、组合优化、预测等领域得到成功应用。
人工神经网络与其它传统方法相结合,将推动人工智能和信息处理技术不断发展。近年来,人工神经网络正向模拟人类认知的道路上更加深入发展,与模糊系统、遗传算法、进化机制等结合,形成计算智能,成为人工智能的一个重要方向,将在实际应用中得到发展。
将信息几何应用于人工神经网络的研究,为人工神经网络的理论研究开辟了新的途径。神经计算机的研究发展很快,已有产品进入市场。光电结合的神经计算机为人工神经网络的发展提供了良好条件。
神经网络在很多领域已得到了很好的应用,但其需要研究的方面还很多。其中,具有分布存储、并行处理、自学习、自组织以及非线性映射等优点的神经网络与其他技术的结合以及由此而来的混合方法和混合系统,已经成为一大研究热点。
由于其他方法也有它们各自的优点,所以将神经网络与其他方法相结合,取长补短,继而可以获得更好的应用效果。目前这方面工作有神经网络与模糊逻辑、专家系统、遗传算法、小波分析、混沌、粗集理论、分形理论、证据理论和灰色系统等的融合。
参考资料:网络-人工神经网络
❹ BP神经网络的应用不足
神经网络可以用作分类、聚类、预测等。神经网络需要有一定量的历史数据,通过历史数据的训练,网岁搏络可以学习到数据中隐含的知识。在你的问题中,首先要找到某些问题的一些特征,以及对应的评价数据,用这些数据来训练神经网络。
虽然BP网络得到了广泛的应用链雀昌,但自身也存在一些缺陷和不足,主要包括以下几个方面的问题。
首先,由于学习速率是固定的,因此网络的收敛速度慢,需要较长的训练时间。对于一些复杂问题,棚扒BP算法需要的训练时间可能非常长,这主要是由于学习速率太小造成的,可采用变化的学习速率或自适应的学习速率加以改进。
其次,BP算法可以使权值收敛到某个值,但并不保证其为误差平面的全局最小值,这是因为采用梯度下降法可能产生一个局部最小值。对于这个问题,可以采用附加动量法来解决。
再次,网络隐含层的层数和单元数的选择尚无理论上的指导,一般是根据经验或者通过反复实验确定。因此,网络往往存在很大的冗余性,在一定程度上也增加了网络学习的负担。
最后,网络的学习和记忆具有不稳定性。也就是说,如果增加了学习样本,训练好的网络就需要从头开始训练,对于以前的权值和阈值是没有记忆的。但是可以将预测、分类或聚类做的比较好的权值保存。
❺ 神经网络的主要内容特点
(1) 神经网络的一般特点
作为一种正在兴起的新型技术神经网络有着自己的优势,他的主要特点如下:
① 由于神经网络模仿人的大脑,采用自适应算法。使它较之专家系统的固定的推理方式及传统计算机的指令程序方式更能够适应化环境的变化。总结规律,完成某种运算、推理、识别及控制任务。因而它具有更高的智能水平,更接近人的大脑。
② 较强的容错能力,使神经网络能够和人工视觉系统一样,根据对象的主要特征去识别对象。
③ 自学习、自组织功能及归纳能力。
以上三个特点是神经网络能够对不确定的、非结构化的信息及图像进行识别处理。石油勘探中的大量信息就具有这种性质。因而,人工神经网络是十分适合石油勘探的信息处理的。
(2) 自组织神经网络的特点
自组织特征映射神经网络作为神经网络的一种,既有神经网络的通用的上面所述的三个主要的特点又有自己的特色。
① 自组织神经网络共分两层即输入层和输出层。
② 采用竞争学记机制,胜者为王,但是同时近邻也享有特权,可以跟着竞争获胜的神经元一起调整权值,从而使得结果更加光滑,不想前面的那样粗糙。
③ 这一网络同时考虑拓扑结构的问题,即他不仅仅是对输入数据本身的分析,更考虑到数据的拓扑机构。
权值调整的过程中和最后的结果输出都考虑了这些,使得相似的神经元在相邻的位置,从而实现了与人脑类似的大脑分区响应处理不同类型的信号的功能。
④ 采用无导师学记机制,不需要教师信号,直接进行分类操作,使得网络的适应性更强,应用更加的广泛,尤其是那些对于现在的人来说结果还是未知的数据的分类。顽强的生命力使得神经网络的应用范围大大加大。
❻ bp神经网络的缺点
1)局部极小化问题:从数学角度看,传统的BP神经网络为一种局部搜索的优化方法,它要解决的是一个复杂非线性化问题,网络的权值是通过沿局部改善的方向逐渐进行调整的,这样会使算法陷入局部极值,权值收敛到局部极小点,从而导致网络训练失败。加上BP神经网络对初始网络权重非常敏感,以不同的权重初始化网络,其往往会收敛于不同的局部极小,这也是很多学者每次训练得到不同结果的根本原因。
2)BP神经网络算法的收敛速度慢:由于BP神经网络算法本质上为梯度下降法,它所要优化的目标函数是非常复杂的,因此,必然会出现“锯齿形现象”,这使得BP算法低效;又由于优化的目标函数很复杂,它必然会在神经元输出接近0或1的情况下,出现一些平坦区,在这些区域内,权值误差改变很小,使训练过程几乎停顿。
3)BP神经网络结构选择不一:BP神经网络结构的选择至今尚无一种统一而完整的理论指导,一般只能由经验选定。网络结构选择过大,训练中效率不高,可能出现过拟合现象,造成网络性能低,容错性下降,若选择过小,则又会造成网络可能不收敛。而网络的结构直接影响银盯网络的逼近能力及推广性质。因此,应用中如何选择合适的网络结构是一个重要的问题。
4)应用实例与网络规模的矛盾问题:BP神经网络难以解决应用问题的实例规模和网络规模间的矛盾问题,其涉及兆搏帆到网络容量的可能性与可行性的关系问题,即学习复杂性问题。
5)BP神经网族雹络预测能力和训练能力的矛盾问题:预测能力也称泛化能力或者推广能力,而训练能力也称逼近能力或者学习能力。一般情况下,训练能力差时,预测能力也差。