06 人工神经网络(ANN)方法简介
人工神经网络
人工神经网络1.简介人工神经网络(ANN)技术是一种信息处理范式,灵感来自于生物神经系统的方式,如大脑、处理信息。
这拍拉的DIGM关键的元素是一款新颖的结构的信息处理系统。
它是由大量的高度互连处理单元(神经元都)工作在和谐中要解决的具体问题。
像人一样,学习结合起来,通过实例说明。
一个人工神经网络被配置为某一特定的应用,如模式识别或数据分类,通过一个学习的过程。
学习在生物体系需要调整突触连接之间的神经元都存在。
结合起来,这是有据可查的。
在更多的实际统计数据的模糊神经网络的非线性建模工具。
它们能被用于模型复杂的输入-输出关系或发现模式在数据。
本文将简要介绍有关知识安和打好基础,为进一步研究。
2.人工神经网络的特点神经网络模型,拥有的卓越的能力也衍生意义是从复杂的或不精确数据，可被用于提取模式和趋势发现太过于复杂以致难以被任何人类或其它计算机技术注意到。
一个受过训练的神经网络可以被认为是一个“专家”在信息范畴内,才能来来作分析。
这位专家就可以被用来提供给测感和给定新的有兴趣环境，然后提问“假如如此”的问题。
神经网络的其他优点包括:自适应学习能力:学习如何做任务的基础上,给出了初始数据训练或经验。
自组织:一个人工神经网络可以创造自己的组织或表示它收到的信息时的学习时间。
实时操作:安计算可以对并联,和特殊的硬件设备被设计和制造,充分利用这一能力。
通过冗余信息容错编码:局部破坏网络导致相应的降解性能。
然而,一些网络能力甚至可以保留与主要网络伤害。
3.一个简单的神经元和复杂的神经元一个简单神经元一种人工神经元是一种装置与许多输入和一个输出,如图。
3-26。
神经元的有两种模式的操作:培养模式和使用模式。
在训练模式中,神经元可以训练的射击(或没有),为特定的输入方式。
在使用模式,当一个教输入模式检测到输入、输出成为其关联的输出电流。
如果输入模式不属于这教的名单输入方式、烧成规则是用来确定是否发生火灾或不是。
射击规则是在神经网络的一个重要概念。
人工神经网络模型算法和应用的综述
人工神经网络模型算法和应用的综述人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）是一种模仿生物神经网络的计算模型，由许多人工神经元节点组成。
它通过模拟人类神经系统的工作方式，实现对信息的处理和学习能力。
随着计算机科学和人工智能领域的发展，人工神经网络模型算法和应用得到了广泛的研究和应用。
本文将对人工神经网络模型算法以及其在各个领域中的应用进行综述。
一、人工神经网络模型算法1. 感知器模型感知器模型是最早应用于人工神经网络中的一种模型。
它由多个输入节点和一个输出节点组成，通过对输入节点和权重的线性组合，利用激活函数将结果转化为输出。
感知器模型的简单结构和快速训练特性使得它在二分类问题中得到广泛应用。
2. 多层前馈神经网络（Feedforward Neural Network，FNN）多层前馈神经网络是一种典型的人工神经网络模型。
它由多个神经元层组成，每一层的神经元与上一层的神经元全连接。
信息在网络中只向前传递，从输入层经过隐藏层最终到达输出层。
多层前馈神经网络通过反向传播算法进行训练，可以应用于各种复杂的非线性问题。
3. 循环神经网络（Recurrent Neural Network，RNN）循环神经网络是一种具有反馈环的神经网络模型。
它在网络中引入了记忆机制，使得信息可以在网络中进行循环传播。
循环神经网络适用于序列数据的处理，如自然语言处理和时间序列预测等任务。
4. 卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）卷积神经网络是一种专门用于图像识别和处理的人工神经网络模型。
它通过卷积层、池化层和全连接层等组件，实现对图像中特征的提取和分类。
卷积神经网络在计算机视觉领域中具有重要的应用，如图像分类、目标检测和语义分割等任务。
二、人工神经网络的应用1. 自然语言处理人工神经网络在自然语言处理中具有广泛的应用。
例如，利用循环神经网络可以实现语言模型和机器翻译等任务；利用卷积神经网络可以进行文本分类和情感分析等任务。
ann算法
ann算法人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN），也简称神经网络，是众多机器学习算法中比较接近生物神经网络特性的数学模型。
人工神经网络通过模拟生物神经网络（大脑）的结构和功能，由大量的节点（或称“神经元”，或“单元”）和之间相互联接构成，可以用来对数据之间的复杂关系进行建模。
一、每层由单元（unit）组成二、输入层由训练集的实例特征向量传入三、每个结点都有权重（weight）传入下一层，一层的输出是下一层的输入。
（根据生物学上的定义，每个单元成为神经结点）四、以上成为两层神经网络（输入层不算）五、每一层的加权求和，到下一层结点上还需要非线性函数激活，之后作为输出六、作为多层前馈神经网络，如果由足够多的隐藏层，和足够大的训练集，理论上可以模拟出任何方程。
反向传输算法核心（backpropagation）特点：1、通过迭代来处理训练集中的实例2、计算输入层预测值（predicted value）和真实值（target value）之间的差值error3、反向传输（输出层->隐藏层->输入层）来最小化误差（error）来更新每个链接的权重（weight）显然，对于神经网络而言，最重要的是能恰当配置好隐藏层和输出层神经元的权值和偏置。
幸好的是，这个配置是由机器来做，而不是人类。
使用神经网络的步骤一般为：建立模型，按照业务场景建立网络结构，多少个输入神经元和输出神经元，多少层隐含层，层与层之间是全连接，还是部分连接等等。
训练模型，对于已经标记好的大量数据，将它们扔到神经网络中，神经网络通过预测输出与实际输出的差值来自动调整隐藏层和输出层神经元权值和偏置。
数据预测，对于新的数据，将他们直接扔到输入层，得到的输出就是预测输出。
机器学习的主要用途为分类，聚类，回归，关联规则等等。
现有的机器学习方法有SVM，logistic回归，决策树，随机森林等方法。
但是，在需要高精度，难以提取特征的无结构化数据机器学习中，深度学习几乎是唯一的选择。
人工神经网络ANN
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目录
人工神经网络ANN概 述
01
人工神经网络ANN的 组成结构
02
人工神经网络 ANN概述
什么是人工神经网络ANN
定义：人工神经网络（ANN）是一种模拟人脑神经元网络的机器学习算法 结构：由输入层、隐藏层和输出层组成，各层之间通过权重连接 学习方式：通过反向传播算法不断调整权重，使输出结果更加准确 应用领域：图像识别、语音识别、自然语言处理等
前向传播：输入信号通过神经元网络传递，计算输出结果
反向传播：根据输出结果调整神经元权重，降低误差
人工神经网络 ANN的组成结构
输入层
定义：输入层是人工神经网络中的第一层，负责接收来自外界的输入数据 特点：输入层通常由多个神经元组成，每个神经元负责接收一部分输入数据 功能：将输入数据转换为神经网络可以处理的内部表示，为后续的隐藏层提供输入 类型：根据具体的应用场景和任务，输入层可以具有不同的类型和结构
人工神经网络ANN的发展历程
早期阶段：感知机 模型，多层感知器
90年代：BP算法 的提出，多层感知 器的发展
21世纪初：深度 学习的兴起，卷积 神经网络、循环神 经网络等新型网络 的涌现
近年来：自编码器 、生成对抗网络等 新型网络结构的出 现和应用
人工神经网络ANN的基本原理
神经元模型：模拟生物神经元的基本功能
隐藏层
隐藏层定义 隐藏层作用 隐藏层结构 隐藏层参数训练
输出层
定义：输出层是人工神经网络中的最后一层，负责将网络的处理结果输出到外部 功能：输出层将前一层神经元的输出作为输入，通过激活函数将输入转化为具体的输出值 类型：常见的输出层类型包括全连接层、softmax层等 作用：输出层的设计直接影响着人工神经网络的分类或回归任务的准确性
人工神经网络ANN方法简介课件
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人类智能的具体含义
感知与认识客观事物、客观世界和自我的能力； 通过学习获得经验、积累知识的能力； 理解知识、运用知识和经验分析、解决问题的能力； 联想、推理、判断、决策的能力； 运用语言进行抽象、概括的能力； 以上5点是人类智能的基本能力。 发现、发明、创造、创新的能力； 实时、迅速、合理地应付复杂环境的能力； 预测、洞察事物发展、变化的能力。 以上3点是前5种能力新的综合表现形式。
• 知识和概念化是否人工智能的核心？ • 认知能力能否与载体分开来研究？ • 认知的轨迹是否可以用类自然语言来描述？ • 学习能力能否与认知分开来研究？ • 所有的认识是否有一种统一的结构？
对以上5个基本问题的不同回答已经形成3个主要的学术流派： 符号主义（Symbolicisim） 联结主义（connetionism） 行为主义（actionism）
通过制造和使用工具来加强和延伸人类的生存、发展。
目的之二：进一步认识自己。
用物化的智能来考察和研究人脑智能的物质过程和规律。
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人工智能的3个主要流派
1991年，人工智能学家D. Krish在《Int. J. Artificial Intelligence》上提出人工智能的5个基本问题：
“世界上最大的未开发疆域，是 我们两耳之间的空间。”（美国汉 诺威保险公司总裁比尔·奥伯莱恩）
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大脑的有关数据
① 人大脑平均只有3磅左右。 只占身体重量比例的1/30；
② 使眼睛可以辨别1000万种细 微的颜色； ③ 使肌肉(如果全部向同一个 方向运动)产生25吨的拉力； ④ 是由100亿个脑细胞和10兆 个神经交汇丛组成。整个大脑 的神经网络足足有10英里长。
人工神经网络算法
人工神经网络算法人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）是一种模拟人脑神经网络进行计算的算法。
它由多个神经元（或称为节点）组成，通过不同神经元之间的连接进行信息传递和处理。
ANN可以用于解决各种问题，如分类、回归、聚类等。
ANN的设计灵感来自于人脑神经系统。
人脑中的神经元通过电信号进行信息处理和传递，而ANN中的神经元模拟了这个过程。
ANN中的每个神经元都有多个输入和一个输出，输入通过带有权重的连接传递给神经元，然后通过激活函数进行处理，并将结果传递给输出。
通过调整连接的权重和选择合适的激活函数，ANN可以学习和适应不同的输入模式，并做出相应的输出。
ANN的训练是通过反向传播算法来实现的。
反向传播算法基于梯度下降法，通过计算预测输出和实际输出之间的误差，并根据误差来调整每个连接的权重。
这个过程通过不断迭代来实现，直到达到一定的精确度或收敛条件。
ANN的性能和表达能力取决于其结构和参数的选择。
常见的ANN结构有多层感知机（Multi-Layer Perceptron，MLP）、卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）和循环神经网络（Recurrent Neural Network，RNN）等。
不同结构适用于不同类型的问题。
此外，ANN 的性能还受到学习率、激活函数、正则化和初始化等参数的影响。
ANN的算法具有以下优点：1.具备学习和适应能力：ANN可以通过训练数据学习和适应不同的模式，从而适用于不同的问题。
2.并行处理能力：ANN中的神经元可以并行处理输入，从而加速计算速度。
3.容错性：ANN的误差传递和权重调整机制使其对输入数据的噪声和干扰具有一定的容忍能力。
然而1.需要大量的训练数据：ANN的性能和泛化能力需要大量的标记训练数据进行训练。
2.训练过程较为复杂：ANN的训练过程需要通过反向传播算法进行权重调整，这涉及到大量的计算和迭代。
ann算法 分类 -回复
ann算法分类-回复Ann算法是一种常见的分类算法，也可以用于回归和异常检测。
在本文中，我们将详细介绍Ann算法的原理、步骤和应用，并通过案例分析来说明其实际应用的效果。
一、Ann算法的原理Ann算法，全称为人工神经网络（Artificial Neural Network），其灵感来源于人脑的神经网络。
Ann算法模拟了神经网络的工作原理，通过大量的神经元和连接来处理输入数据，并在其中学习和建模，从而实现分类、回归和异常检测等任务。
Ann算法由三个基本组成部分组成：输入层、隐藏层和输出层。
输入层接收原始数据作为输入，隐藏层是用于处理输入数据的核心部分，输出层则给出最终结果。
每个神经元都与上一层和下一层的神经元连接，并通过调整连接权重来学习和优化模型。
Ann算法主要通过以下步骤实现分类：1. 数据准备：收集和整理用于训练和测试的数据集，并对其进行预处理，包括数据清洗、特征选择和特征缩放等。
2. 模型构建：根据数据集的特点和任务要求，选择适当的网络结构和激活函数，并初始化连接权重和偏置。
通常使用反向传播算法来调整权重和偏置。
3. 模型训练：将数据集输入到神经网络中，通过前向传播计算输出结果，并使用反向传播调整权重和偏置，以减小预测误差。
训练过程可以进行多个周期，直到达到一定的准确度。
4. 模型评估：使用独立的测试数据集评估模型的性能，可以通过计算准确率、精确率、召回率等指标来衡量分类模型的性能。
二、Ann算法的步骤Ann算法的一般步骤如下：1. 数据预处理：包括数据清洗、特征选择和特征缩放等操作，以准备好用于训练和测试的数据集。
2. 构建Ann模型：确定网络结构和激活函数，并初始化连接权重和偏置。
3. 训练Ann模型：使用训练数据集进行多轮训练，通过前向传播计算输出结果，再通过反向传播调整权重和偏置，从而优化模型。
4. 评估Ann模型：使用独立的测试数据集评估模型的性能，计算准确率、精确率、召回率等指标。
ann分类算法
ann分类算法
Ann分类算法是一种基于人工神经网络（Artificial Neural Networks，ANN）的分类算法。
它模拟了人脑神经元之间的联结，通过构建多层神经网络并应用反向传播算法来进行训练和分类。
Ann分类算法的基本步骤如下：
1. 数据准备：收集并准备待分类的训练数据集和测试数据集。
2. 网络建模：构建多层神经网络，包括输入层、隐藏层和输出层。
输入层接收待分类的特征向量，输出层生成分类结果。
3. 权重初始化：随机初始化网络中的权重值。
4. 前向传播：将训练样本输入神经网络，并计算输出结果。
5. 计算误差：利用输出结果和标签值之间的差异来计算误差。
6. 反向传播：将误差进行反向传播，根据误差更新网络中的权重。
7. 重复训练：重复进行前向传播、误差计算和反向传播，直至网络收敛或达到预定的训练次数。
8. 测试分类：对测试数据集进行分类，观察分类准确率。
Ann分类算法的优点包括能够处理非线性问题、对噪声具有一
定的鲁棒性，以及能够自动提取特征等。
然而，它也存在一些缺点，比如需要大量的训练数据、网络结构的选择不够自动化等。
总之，Ann分类算法是一种基于神经网络的分类算法，能够在大量训练数据的基础上进行训练和分类，具有一定的优点和局限性。
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“结构－功能”的研究方法：认为功能、结构和智能行为是 密切相关的；
1943年，McCulloch和 Pitts从神经元入手研究神 经网络模型——MP模型。 此为人工神经网络研究之 始。
人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）从四个方 面刻画人脑的基本特征：
人类智能的具体含义
感知与认识客观事物、客观世界和自我的能力； 通过学习获得经验、积累知识的能力； 理解知识、运用知识和经验分析、解决问题的能力； 联想、推理、判断、决策的能力； 运用语言进行抽象、概括的能力； 以上5点是人类智能的基本能力。 发现、发明、创造、创新的能力； 实时、迅速、合理地应付复杂环境的能力； 预测、洞察事物发展、变化的能力。 以上3点是前5种能力新的综合表现形式。
用物化的智能来考察和研究人脑智能的物质过程和规律。
人工智能的3个主要流派
1991年，人工智能学家D. Krish在《Int. J. Artificial Intelligence》上提出人工智能的5个基本问题：
• 知识和概念化是否人工智能的核心？ • 认知能力能否与载体分开来研究？ • 认知的轨迹是否可以用类自然语言来描述？ • 学习能力能否与认知分开来研究？ • 所有的认识是否有一种统一的结构？
大脑复杂性的无限性
“你的大脑就像一个沉睡的巨人。” （英国的心理学家、教育家
托尼·布Байду номын сангаас）
“如果我们迫使头脑开足1/4的马力，我们就会毫不费力地 学会40种语言，把整个百科全书从头到尾背下来，还可以完成 十几个大学的博士学位。”（前苏联学者伊凡）
——一个正常的大脑记忆容量有大约6亿本书的知识总量，相当于一部大 型电脑储存量的120万倍 ——大脑使你从出生开始每一秒钟可存储1000条信息，直到老死为止 ——全世界的电话线路的运作只相当于大约一粒绿豆体积的脑细胞 ——即使世界上记忆力最好的人，其大脑的使用也没有达到其功能的1%
人类的知识与智慧，仍是“低度开发”！人的大脑是个无 尽宝藏，可惜的是每个人终其一生，都忽略了如何有效地发挥 它的“潜能”——潜意识中激发出来的能量。
2、 人工智能及其三个学派
人类的梦想 重新构造人脑，并让其代替人类完成相应的工作。 （无数科幻故事） 探索智能的奥秘 智能（intelligence） “观察、学习、理解和认识的能力”(牛津大辞典) “理解和各种适应性行为的能力”(韦氏大辞典) 智能是个体有目的的行为、合理的思维、以及有效的适应环境 的综合能力；也可以说是个体认识客观事物和运用知识解决问 题的能力。
（3）、存储与操作 大脑对信息的记忆是通过改变突触的联结强度来实现并分布存 储。 ANN模拟信息的大规模分布存储。
（4）、训练 后天的训练使得人脑具有很强的自组织和自适应性。 ANN根据人工神经元网络的结构特性，使用不同的训练过程， 自动从“实践”（即训练样本）中获取相关知识，并存储在系 统中。
人工智能的行为主义流派
“世界上最大的未开发疆域，是 我们两耳之间的空间。”（美国汉 诺威保险公司总裁比尔·奥伯莱恩）
大脑的有关数据
① 人大脑平均只有3磅左右。 只占身体重量比例的1/30；
② 使眼睛可以辨别1000万种细 微的颜色； ③ 使肌肉(如果全部向同一个 方向运动)产生25吨的拉力； ④ 是由100亿个脑细胞和10兆 个神经交汇丛组成。整个大脑 的神经网络足足有10英里长。
人工智能
“人工智能（Artificial Intelligence）”
1956年初次引入
人工智能研究怎样用计算机模仿人脑从事推理、设计、思 考、学习等思维活动，以解决和处理较复杂的问题。
目的之一：增加人类探索世界、推动社会前进的能力
通过制造和使用工具来加强和延伸人类的生存、发展。
目的之二：进一步认识自己。
对以上5个基本问题的不同回答已经形成3个主要的学术流派： 符号主义（Symbolicisim） 联结主义（connetionism） 行为主义（actionism）
人工智能的符号主义流派
即传统的人工智能，认为人工智能源于数理逻辑，主张以知 识为基础，通过推理来进行问题求解，在研究方法上采用计算 机模拟人类认知系统功能的功能模拟方法
“进化主义学派”、“控制论学派”；
认为人工智能来源于控制论，智能取决于感知和行动。提出 智能行为的“感知－动作”模式，采用行为模拟方法；
对符号主义、联结主义采取批判的态度；（智能不需要知识、 表示和推理，只需要与环境交互作用）
80年代诞生智能控制和智能机器人系统学科（R. A. Brooks），为机器人研究开创了新的方法。
第六章
人工神经网络 （ANN）方法简介
§6.1 从生物神经元到人工神经网络
1、 生物神经系统和大脑的复杂性
生物系统是世界上最为复杂的系统。
生物神经系统活动和脑的功能，其复杂性是难以想象的。
大脑与神经细胞、神经细胞与神 经细胞构成了庞大天文数字量级的 高度复杂的网络系统。也正是有了 这样的复杂巨系统，大脑才能担负 起人类认识世界和改造世界的任务。
Simon、Minsky和Newell等认为，人和计算机都是一个物理 符号系统，因此可用计算机的符号演算来模拟人的认知过程； 作为智能基础的知识是可用符号表示的一种信息形式，因此人 工智能的核心问题是知识表示、知识推理和知识运用的信息处 理过程。
符号主义对符号 系统的描述
人工智能的联结主义流派
又称仿生学派，认为人工智能源于仿生学，人思维的基本单 元是神经元，而非符号处理过程，主张用大脑工作模式取代符 号操作的电脑工作模式；
（1）、物理结构 模仿生物神经元的功能，构造人工神经元的联结网络
Dendrite
树突
Cell body
Axon
Synapse
突触
Nucleus
（2）、计算模拟 人脑神经元既有局部的计算和存储功能，又通过联结构成统一 的系统，人脑的计算建立在该系统的大规模并行模拟处理基础 之上。 ANN以具有局部计算能力的神经元为基础，同样实现信息的大 规模并行处理。