智能算法综述
智能机器人的路径规划算法综述与分析

智能机器人的路径规划算法综述与分析智能机器人在现代社会中的应用越来越广泛,其中路径规划算法是实现机器人自主导航的核心技术之一。
路径规划旨在找到从起始点到目标点的最佳路径,以避开障碍物并最大限度地优化一些性能指标,如时间、能量消耗或者其他用户自定义的优化目标。
本文将综述智能机器人路径规划的常用算法,并对其进行分析和比较。
1. 图搜索算法图搜索算法是路径规划中最常见的一类算法。
最著名的图搜索算法莫过于A*算法,它通过估计距离函数选择最优路径。
A*算法综合考虑了启发式函数(估计距离)和代价函数(已经走过的路径代价),在实际应用中得到了广泛的应用。
然而,A*算法在处理大规模地图时性能较差,因为其需要维护一个开放列表和一个关闭列表。
为了解决这个问题,研究者提出了许多改进的A*算法,如D*算法、Theta*算法等。
2. 虚拟力场算法虚拟力场算法通过模拟物理力场的方式进行路径规划。
其中,每个机器人都被看作是一个带电粒子,目标点看作是一个带正电荷的静态引力源,而障碍物则视为带负电荷的斥力源。
机器人受到引力和斥力的作用,从而沿着最小势能路径移动。
虚拟力场算法具有简单、实时性好的优点,然而在复杂环境中容易陷入局部最小值,导致路径规划不准确。
3. 蚁群算法蚁群算法是受到蚂蚁觅食行为启发而发展起来的一种启发式优化算法。
蚂蚁觅食路径的选择和信息素的释放行为被模拟为算法的行动规则。
在路径规划中,蚁群算法能够搜索到高质量的路径解,并且具有一定的自适应性和鲁棒性。
然而,蚁群算法的性能与参数设置密切相关,需要进行大量的实验和调参,且收敛速度较慢。
4. 遗传算法遗传算法是一种模拟自然界生物进化过程的算法,通过选择、交叉和变异操作来搜索最优解。
在路径规划中,可以将路径编码为染色体,并通过遗传操作来进化新的解。
遗传算法具有全局寻优能力强的优点,且可以在复杂环境中寻找到较优的路径。
然而,遗传算法需要较长的计算时间,并且对初始参数的选择比较敏感。
经典人工智能算法综述

经典人工智能算法综述一、专家系统专家系统是人工智能领域最早的知识工程技术之一,该技术首次在20世纪70年代末提出。
专家系统利用专家知识来解决特定问题,主要包括知识表示、知识推理和知识获取等方面。
专家系统常常包括知识库、推理机、用户接口等组成部分,通过模拟专家的经验和知识,来完成推理和决策。
专家系统在医疗、金融、制造等领域得到了广泛的应用,例如Dendral系统是一个专家系统,用于分析气相色谱质谱仪的输出数据以确定化合物的结构。
二、遗传算法遗传算法是一种模仿自然进化过程的搜索优化算法,它通过模拟自然选择、交叉和变异等进化过程来搜索问题的最优解。
遗传算法最早是由美国的约翰·霍兰德于20世纪60年代提出的。
遗传算法主要包括编码、选择、交叉、变异等操作,通过不断进化生成适应度更高的解,从而找到问题的最优解。
遗传算法在优化问题、机器学习、数据挖掘等领域得到了广泛的应用,例如在大规模旅行商问题、神经网络权值优化等问题上展现出了优势。
三、模糊逻辑模糊逻辑是一种用于表示不确定性、模糊性信息的逻辑系统,它在20世纪70年代被提出。
模糊逻辑将传统的逻辑二元关系扩展到了模糊的多值逻辑关系,使得不确定性、模糊性信息能够得到有效的处理。
模糊逻辑主要包括模糊集合理论、模糊关系、模糊推理等内容,被广泛应用于人工智能、控制系统、信息检索等领域。
例如在智能控制系统中,模糊逻辑被用于建模、推理,实现了对复杂系统的精确控制。
四、人工神经网络人工神经网络是一种模仿生物神经网络结构和功能的计算模型,它借鉴了大脑中的神经元和突触结构。
人工神经网络可以通过学习来自动地调整网络的连接权值,从而实现对信息的处理和识别。
人工神经网络于20世纪50年代被提出,并在之后得到了不断的改进和发展。
人工神经网络在模式识别、控制系统、金融预测等领域展现出了优势,例如AlphaGo就是基于深度神经网络的围棋程序,击败了世界冠军。
五、规则学习规则学习是指利用训练数据自动学习出数据中的规则并进行预测和决策的技术。
人工智能算法综述范文

人工智能算法综述范文人工智能(Artificial intelligence, AI)是一门研究如何使机器能够展示出与人类智能相仿的智能行为的学科。
人工智能算法是实现人工智能的关键技术之一,目前已经涌现出了众多不同的人工智能算法,为解决各种问题提供了有效的工具和方法。
本文将综述部分常见的人工智能算法,以便读者对此有一个基本的了解。
首先是最常见的机器学习算法。
机器学习是人工智能的核心内容之一,它通过让机器从数据中归纳出模式和规律,从而使机器能够做出预测和判断。
机器学习算法可以分为监督学习、无监督学习和强化学习三类。
在监督学习中,机器学习算法通过学习带有标签的训练数据来预测未知数据的标签。
常见的监督学习算法包括线性回归、决策树、支持向量机等。
在无监督学习中,机器学习算法在没有标签的情况下分析数据,寻找数据中的内在结构和模式。
常见的无监督学习算法包括聚类、降维等。
在强化学习中,机器学习算法通过与环境的交互来学习优化策略。
强化学习的经典算法包括Q-learning和深度强化学习等。
其次是常见的深度学习算法。
深度学习是机器学习的一个分支,它通过构建多层神经网络来提取高层次的特征,并实现对大规模数据的处理和分析。
深度学习算法可以解决传统机器学习算法难以解决的高维数据和复杂模式识别问题。
常见的深度学习算法包括卷积神经网络、循环神经网络等。
深度学习算法在图像识别、自然语言处理等领域取得了显著成果。
此外,还有一些其他的人工智能算法。
例如,遗传算法是一种模拟达尔文进化论的算法,通过模拟基因变异和适应度选择来寻找问题的最优解。
模糊逻辑是一种处理模糊信息的数学方法,可以用于模糊推理和决策。
贝叶斯网络是一种用于处理不确定性和概率推理的图模型。
综上所述,人工智能算法是实现人工智能的关键技术之一,包括机器学习算法、深度学习算法以及其他一些算法。
随着技术的发展和应用场景的增加,人工智能算法将继续得到广泛的应用和研究。
智能优化算法综述

智能优化算法综述智能优化算法(Intelligent Optimization Algorithms)是一类基于智能计算的优化算法,它们通过模拟生物进化、群体行为等自然现象,在空间中寻找最优解。
智能优化算法被广泛应用于工程优化、机器学习、数据挖掘等领域,具有全局能力、适应性强、鲁棒性好等特点。
目前,智能优化算法主要分为传统数值优化算法和进化算法两大类。
传统数值优化算法包括梯度法、牛顿法等,它们适用于连续可导的优化问题,但在处理非线性、非光滑、多模态等复杂问题时表现不佳。
而进化算法则通过模拟生物进化过程,以群体中个体之间的竞争、合作、适应度等概念来进行。
常见的进化算法包括遗传算法(GA)、粒子群优化(PSO)、人工蜂群算法(ABC)等。
下面将分别介绍这些算法的特点和应用领域。
遗传算法(Genetic Algorithm,GA)是模拟自然进化过程的一种优化算法。
它通过定义适应度函数,以染色体编码候选解,通过选择、交叉、变异等操作来最优解。
GA适用于空间巨大、多峰问题,如参数优化、组合优化等。
它具有全局能力、适应性强、并行计算等优点,但收敛速度较慢。
粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)是受鸟群觅食行为启发的优化算法。
它通过模拟成群的鸟或鱼在空间中的相互合作和个体局部来找到最优解。
PSO具有全局能力强、适应性强、收敛速度快等特点,适用于连续优化问题,如函数拟合、机器学习模型参数优化等。
人工蜂群算法(Artificial Bee Colony,ABC)是模拟蜜蜂觅食行为的一种优化算法。
ABC通过模拟蜜蜂在资源的与做决策过程,包括采蜜、跳舞等行为,以找到最优解。
ABC具有全局能力强、适应性强、收敛速度快等特点,适用于连续优化问题,如函数优化、机器学习模型参数优化等。
除了上述三种算法,还有模拟退火算法(Simulated Annealing,SA)、蚁群算法(Ant Colony Optimization,ACO)、混沌优化算法等等。
智能视频算法评估综述

智能视频算法评估综述1. 研究背景和意义- 智能视频算法的应用现状和未来发展- 算法评估的必要性和意义2. 算法评估的基本概念和方法- 算法评估的基本流程和四个要素(评价指标、测试数据、评价方法、评价结果)- 算法评估常用的指标和评价方法3. 智能视频算法评估现有研究综述- 国内外智能视频算法评估研究现状- 现有方法的局限性和挑战4. 智能视频算法评估的新方法和创新实践- 基于大数据和人工智能的算法评估- 面向场景和任务的算法评估5. 结论和展望- 算法评估的未来发展趋势和应用前景- 智能视频算法评估应注意的问题和瓶颈智能视频算法是近年来人工智能领域的热门研究方向之一,也广泛应用于安防监控、交通管理、医疗诊断等领域。
然而,如何评估智能视频算法的性能和效果是一个重要的问题。
本论文将对智能视频算法评估进行综述,并讨论其在未来的研究和应用中的意义和作用。
首先,智能视频算法评估的基本目的是为了判断算法的有效性和可靠性,以便确定其是否适合实际应用,因此是非常必要和关键的。
而评估指标、测试数据、评价方法以及评价结果是评估过程中必须关注的四个要素。
要充分考虑到这些要素的相互作用,才能更好地评估算法的性能和有效性。
其次,在智能视频算法评估中,评价指标和评价方法是非常重要的要素。
这些指标可以反映算法的性能和优劣,并且对应用效果和使用范围具有重要意义。
目前智能视频算法的性能评估指标主要包括准确率、召回率、F1值、AUC等,评价方法主要有交叉验证、ROC曲线、平均精度均值(mAP)等。
这些方法已经在智能视频算法评估中得到广泛应用,因此在实际评估中应予以充分考虑。
同时,智能视频算法评估的研究现状十分丰富。
国内外的研究机构和公司都在积极地开展相关研究,通过对测试数据的设计、评价指标和评价方法的选择、数据分析和结果解读等方面的完善,不断提高算法评估的精度和可靠性。
但是,智能视频算法评估还存在一些局限性和挑战,例如评估的效率和准确性、评估数据的不完整性和不一致性等问题。
人工智能算法详解

人工智能算法详解人工智能(Artificial Intelligence,AI)是一门研究如何使计算机能够模拟人类智能的学科。
而人工智能算法则是实现人工智能的关键。
本文将详细介绍几种常见的人工智能算法,并分析其原理和应用。
一、机器学习算法机器学习是人工智能的核心领域之一,其通过构建数学模型和算法,使计算机能够从数据中学习和改进。
在机器学习中,有三种常见的算法:监督学习、无监督学习和强化学习。
1. 监督学习算法监督学习算法是在给定输入和输出样本的情况下,通过构建模型来预测新的输入对应的输出。
其中,常用的监督学习算法有决策树、支持向量机和神经网络等。
决策树通过构建树状结构来进行分类或回归;支持向量机通过找到一个超平面来划分数据集;神经网络则是模拟人脑神经元的工作原理,通过多层神经元进行学习和预测。
2. 无监督学习算法无监督学习算法是在没有给定输出样本的情况下,通过对数据进行聚类或降维,发现数据的内在结构和规律。
常见的无监督学习算法有K-means聚类、主成分分析和自组织映射等。
K-means聚类通过寻找数据集中的K个聚类中心,将数据点分配到最近的聚类中心;主成分分析则是将高维数据转化为低维表示,保留数据的主要信息;自组织映射是一种无监督学习的神经网络,通过自组织和竞争机制实现数据的聚类和映射。
3. 强化学习算法强化学习算法是通过试错的方式,通过与环境的交互来学习最优策略。
强化学习的核心是智能体(Agent)通过观察状态、采取行动并得到奖励来进行学习。
常见的强化学习算法有Q-learning、深度强化学习等。
Q-learning是一种基于值函数的强化学习算法,通过不断更新状态-动作对的价值来学习最优策略;深度强化学习则是将深度神经网络与强化学习相结合,通过神经网络来学习和预测最优策略。
二、深度学习算法深度学习是机器学习的一个分支,其模拟人类大脑神经网络的结构和工作原理。
深度学习算法通过多层神经网络来学习和预测。
无人机航迹规划群智能优化算法综述

无人机航迹规划群智能优化算法综述无人机在现代社会中的应用越来越广泛,其中无人机的航迹规划是其中非常重要的一部分。
为了优化无人机的航迹规划,群智能优化算法在无人机航迹规划中得到了广泛的应用。
本文将对无人机航迹规划群智能优化算法进行综述,分析其优势和不足,并展望其未来发展方向。
一、无人机航迹规划的意义无人机航迹规划是指无人机在飞行过程中根据其任务目标和环境条件确定其飞行路径和飞行高度的过程。
良好的航迹规划可以保证无人机飞行的安全性和效率性,并且能够有效地完成任务。
无人机航迹规划对于无人机系统的性能和实际应用具有重要的意义。
群智能优化算法是一类基于群体智能的优化算法,包括蚁群算法、遗传算法、粒子群算法等。
这些算法模拟了群体智能在自然界中的行为,通过群体智能的协同合作来寻找最优解。
在无人机航迹规划中,群智能优化算法能够帮助无人机寻找最优的飞行路径和飞行高度,从而提高飞行效率和任务完成质量。
1. 全局搜索能力强:群智能优化算法具有较强的全局搜索能力,能够在整个搜索空间中找到全局最优解,保证无人机航迹规划的全局最优性。
2. 鲁棒性好:群智能优化算法对于环境变化和噪声干扰具有一定的鲁棒性,能够保持较好的优化性能。
3. 易于并行化:群智能优化算法易于并行化,可以利用计算资源进行并行计算,提高计算效率。
4. 对于复杂问题适用性广:无人机航迹规划通常涉及到大量的约束条件和多个优化目标,群智能优化算法能够有效地处理这些复杂问题。
1. 算法参数选择困难:群智能优化算法中的参数设置对算法的性能有着重要的影响,但是对于不同的问题和环境,参数的选择并不是一件容易的事情。
2. 算法收敛速度较慢:在一些情况下,群智能优化算法的收敛速度较慢,不能够在有限的时间内找到满意的解。
3. 对初始解敏感:群智能优化算法对初始解非常敏感,初始解的选择可能会对最终结果产生较大的影响。
五、未来发展方向在未来,无人机航迹规划群智能优化算法的发展方向主要包括以下几个方面:1. 针对无人机航迹规划问题的特点,设计针对性的群智能优化算法,提高算法的适用性和性能。
遗传算法与智能算法综述(doc 18页)

遗传算法与智能算法综述(doc 18页)智能算法综述摘要:随着计算机技术的飞速发展,智能计算方法的应用领域也越来越广泛,本文介绍了当前存在的一些智能计算方法,阐述了其工作原理和特点,同时对智能计算方法的发展进行了展望。
关键词:人工神经网络遗传算法模拟退火算法群集智能蚁群算法粒子群算1 什么是智能算法智能计算也有人称之为“软计算”,是们受自然(生物界)规律的启迪,根据其原理,模仿求解问题的算法。
从自然界得到启迪,模仿其结构进行发明创造,这就是仿生学。
这是我们向自然界学习的一个方面。
另一方面,我们还可以利用仿生原理进行设计(包括设计算法),这就是智能计算的思想。
这方面的内容很多,如人工神经网络技术、遗传算法、模拟退火算法、模拟退火技术和群集智能技术等。
2 人工神经网络算法“人工神经网络”(ARTIFICIAL NEURAL NETWORK,简称ANN)是在对人脑组织结构和运行机制的认识理解基础之这一结构特点决定着人工神经网络具有高速信息处理的能力。
人脑的每个神经元大约有103~104个树突及相应的突触,一个人的大脑总计约形成1014~1015个突触。
用神经网络的术语来说,即是人脑具有1014~1015个互相连接的存储潜力。
虽然每个神经元的运算功能十分简单,且信号传输速率也较低(大约100次/秒),但由于各神经元之间的极度并行互连功能,最终使得一个普通人的大脑在约1秒内就能完成现行计算机至少需要数10亿次处理步骤才能完成的任务。
人工神经网络的知识存储容量很大。
在神经网络中,知识与信息的存储表现为神经元之间分布式的物理联系。
它分散地表示和存储于整个网络内的各神经元及其连线上。
每个神经元及其连线只表示一部分信息,而不是一个完整具体概念。
只有通过各神经元的分布式综合效果才能表达出特定的概念和知识。
由于人工神经网络中神经元个数众多以及整个网络存储信息容量的巨大,使得它具有很强的不确定性信息处理能力。
即使输入信息不完全、不准确或模糊不清,神经网络仍然能够联想思维存在于记忆中的事物的完整图象。
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摘要:随着计算机技术的飞速发展,智能计算方法的应用领域也越来越广泛,本文介绍了当前存在的一些智能计算方法,阐述了其工作原理和特点,同时对智能计算方法的发展进行了展望。
关键词:人工神经网络遗传算法模拟退火算法群集智能蚁群算法粒子群算1什么是智能算法智能计算也有人称之为“软计算”,是们受自然(生物界)规律的启迪,根据其原理,模仿求解问题的算法。
从自然界得到启迪,模仿其结构进行发明创造,这就是仿生学。
这是我们向自然界学习的一个方面。
另一方面,我们还可以利用仿生原理进行设计(包括设计算法),这就是智能计算的思想。
这方面的内容很多,如人工神经网络技术、遗传算法、模拟退火算法、模拟退火技术和群集智能技术等。
2人工神经网络算法“人工神经网络”(ARTIFICIALNEURALNETWORK,简称ANN)是在对人脑组织结构和运行机制的认识理解基础之上模拟其结构和智能行为的一种工程系统。
早在本世纪40年代初期,心理学家McCulloch、数学家Pitts就提出了人工神经网络的第一个数学模型,从此开创了神经科学理论的研究时代。
其后,FRosenblatt、Widrow和J.J.Hopfield等学者又先后提出了感知模型,使得人工神经网络技术得以蓬勃发展。
神经系统的基本构造是神经元(神经细胞),它是处理人体内各部分之间相互信息传递的基本单元。
据神经生物学家研究的结果表明,人的一个大脑一般有1010~1011个神经元。
每个神经元都由一个细胞体,一个连接其他神经元的轴突和一些向外伸出的其它较短分支——树突组成。
轴突的功能是将本神经元的输出信号(兴奋)传递给别的神经元。
其末端的许多神经末梢使得兴奋可以同时传送给多个神经元。
树突的功能是接受来自其它神经元的兴奋。
神经元细胞体将接受到的所有信号进行简单处理(如:加权求和,即对所有的输入信号都加以考虑且对每个信号的重视程度——体现在权值上——有所不同)后由轴突输出。
神经元的树突与另外的神经元的神经末梢相连的部分称为突触。
2.1人工神经网络的特点人工神经网络是由大量的神经元广泛互连而成的系统,它的这一结构特点决定着人工神经网络具有高速信息处理的能力。
人脑的每个神经元大约有103~104个树突及相应的突触,一个人的大脑总计约形成1014~1015个突触。
用神经网络的术语来说,即是人脑具有1014~1015个互相连接的存储潜力。
虽然每个神经元的运算功能十分简单,且信号传输速率也较低(大约100次/秒),但由于各神经元之间的极度并行互连功能,最终使得一个普通人的大脑在约1秒内就能完成现行计算机至少需要数10亿次处理步骤才能完成的任务。
人工神经网络的知识存储容量很大。
在神经网络中,知识与信息的存储表现为神经元之间分布式的物理联系。
它分散地表示和存储于整个网络内的各神经元及其连线上。
每个神经元及其连线只表示一部分信息,而不是一个完整具体概念。
只有通过各神经元的分布式综合效果才能表达出特定的概念和知识。
由于人工神经网络中神经元个数众多以及整个网络存储信息容量的巨大,使得它具有很强的不确定性信息处理能力。
即使输入信息不完全、不准确或模糊不清,神经网络仍然能够联想思维存在于记忆中的事物的完整图象。
只要输入的模式接近于训练样本,系统就能给出正确的推理结论。
[!--empirenews.page--]正是因为人工神经网络的结构特点和其信息存储的分布式特点,使得它相对于其它的判断识别系统,如:专家系统等,具有另一个显著的优点:健壮性。
生物神经网络不会因为个别神经元的损失而失去对原有模式的记忆。
最有力的证明是,当一个人的大脑因意外事故受轻微损伤之后,并不会失去原有事物的全部记忆。
人工神经网络也有类似的情况。
因某些原因,无论是网络的硬件实现还是软件实现中的某个或某些神经元失效,整个网络仍然能继续工作。
人工神经网络是一种非线性的处理单元。
只有当神经元对所有的输入信号的综合处理结果超过某一门限值后才输出一个信号。
因此神经网络是一种具有高度非线性的超大规模连续时间动力学系统。
它突破了传统的以线性处理为基础的数字电子计算机的局限,标志着人们智能信息处理能力和模拟人脑智能行为能力的一大飞跃。
2.2几种典型神经网络简介 2.2.1多层感知网络(误差逆传播神经网络) 在1986年以Rumelhart和McCelland为首的科学家出版的《ParallelDistributedProcessing》一书中,完整地提出了误差逆传播学习算法,并被广泛接受。
多层感知网络是一种具有三层或三层以上的阶层型神经网络。
典型的多层感知网络是三层、前馈的阶层网络,即:输入层I、隐含层(也称中间层)J和输出层K。
相邻层之间的各神经元实现全连接,即下一层的每一个神经元与上一层的每个神经元都实现全连接,而且每层各神经元之间无连接。
但BP网并不是十分的完善,它存在以下一些主要缺陷:学习收敛速度太慢、网络的学习记忆具有不稳定性,即:当给一个训练好的网提供新的学习记忆模式2.2.2竞争型(KOHONEN)神经网络它是基于人的视网膜及大脑皮层对剌激的反应而引出的。
神经生物学的研究结果表明:生物视网膜中,有许多特定的细胞,对特定的图形(输入模式)比较敏感,并使得大脑皮层中的特定细胞产生大的兴奋,而其相邻的神经细胞的兴奋程度被抑制。
对于某一个输入模式,通过竞争在输出层中只激活一个相应的输出神经元。
许多输入模式,在输出层中将激活许多个神经元,从而形成一个反映输入数据的“特征图形”。
竞争型神经网络是一种以无教师方式进行网络训练的网络。
它通过自身训练,自动对输入模式进行分类。
竞争型神经网络及其学习规则与其它类型的神经网络和学习规则相比,有其自己的鲜明特点。
在网络结构上,它既不象阶层型神经网络那样各层神经元之间只有单向连接,也不象全连接型网络那样在网络结构上没有明显的层次界限。
它一般是由输入层(模拟视网膜神经元)和竞争层(模拟大脑皮层神经元,也叫输出层)构成的两层网络。
两层之间的各神经元实现双向全连接,而且网络中没有隐含层。
有时竞争层各神经元之间还存在横向连接。
竞争型神经网络的基本思想是网络竞争层各神经元竞争对输入模式的响应机会,最后仅有一个神经元成为竞争的胜者,并且只将与获胜神经元有关的各连接权值进行修正,使之朝着更有利于它竞争的方向调整。
神经网络工作时,对于某一输入模式,网络中与该模式最相近的学习输入模式相对应的竞争层神经元将有最大的输出值,即以竞争层获胜神经元来表示分类结果。
这是通过竞争得以实现的,实际上也就是网络回忆联想的过程。
[!--empirenews.page--]除了竞争的方法外,还有通过抑制手段获取胜利的方法,即网络竞争层各神经元抑制所有其它神经元对输入模式的响应机会,从而使自己“脱颖而出”,成为获胜神经元。
除此之外还有一种称为侧抑制的方法,即每个神经元只抑制与自己邻近的神经元,而对远离自己的神经元不抑制。
这种方法常常用于图象边缘处理,解决图象边缘的缺陷问题。
竞争型神经网络的缺点和不足:因为它仅以输出层中的单个神经元代表某一类模式。
所以一旦输出层中的某个输出神经元损坏,则导致该神经元所代表的该模式信息全部丢失。
2.2.3Hopfield神经网络 1986年美国物理学家J.J.Hopfield陆续发表几篇论文,提出了Hopfield神经网络。
他利用非线性动力学系统理论中的能量函数方法研究反馈人工神经网络的稳定性,并利用此方法建立求解优化计算问题的系统方程式。
基本的Hopfield神经网络是一个由非线性元件构成的全连接型单层反馈系统。
网络中的每一个神经元都将自己的输出通过连接权传送给所有其它神经元,同[1][2][3]下一页时又都接收所有其它神经元传递过来的信息。
即:网络中的神经元t时刻的输出状态实际上间接地与自己的t-1时刻的输出状态有关。
所以Hopfield神经网络是一个反馈型的网络。
其状态变化可以用差分方程来表征。
反馈型网络的一个重要特点就是它具有稳定状态。
当网络达到稳定状态的时候,也就是它的能量函数达到最小的时候。
这里的能量函数不是物理意义上的能量函数,而是在表达形式上与物理意义上的能量概念一致,表征网络状态的变化趋势,并可以依据Hopfield工作运行规则不断进行状态变化,最终能够达到的某个极小值的目标函数。
网络收敛就是指能量函数达到极小值。
如果把一个最优化问题的目标函数转换成网络的能量函数,把问题的变量对应于网络的状态,那么Hopfield神经网络就能够用于解决优化组合问题。
对于同样结构的网络,当网络参数(指连接权值和阀值)有所变化时,网络能量函数的极小点(称为网络的稳定平衡点)的个数和极小值的大小也将变化。
因此,可以把所需记忆的模式设计成某个确定网络状态的一个稳定平衡点。
若网络有M个平衡点,则可以记忆M个记忆模式。
当网络从与记忆模式较靠近的某个初始状态(相当于发生了某些变形或含有某些噪声的记忆模式,也即:只提供了某个模式的部分信息)出发后,网络按Hopfield工作运行规则进行状态更新,最后网络的状态将稳定在能量函数的极小点。
这样就完成了由部分信息的联想过程。
Hopfield神经网络的能量函数是朝着梯度减小的方向变化,但它仍然存在一个问题,那就是一旦能量函数陷入到局部极小值,它将不能自动跳出局部极小点,到达全局最小点,因而无法求得网络最优解。
3遗传算法遗传算法(GeneticAlgorithms)是基于生物进化理论的原理发展起来的一种广为应用的、高效的随机搜索与优化的方法。
其主要特点是群体搜索策略和群体中个体之间的信息交换,搜索不依赖于梯度信息。
它是在70年代初期由美国密执根(Michigan)大学的霍兰(Holland)教授发展起来的。
1975年霍兰教授发表了第一本比较系统论述遗传算法的专著《自然系统与人工系统中的适应性》(《AdaptationinNaturalandArtificialSystems》)。
遗传算法最初被研究的出发点不是为专门解决最优化问题而设计的,它与进化策略、进化规划共同构成了进化算法的主要框架,都是为当时人工智能的发展服务的。
迄今为止,遗传算法是进化算法中最广为人知的算法。
[!--empirenews.page--]近几年来,遗传算法主要在复杂优化问题求解和工业工程领域应用方面,取得了一些令人信服的结果,所以引起了很多人的关注。
在发展过程中,进化策略、进化规划和遗传算法之间差异越来越小。
遗传算法成功的应用包括:作业调度与排序、可靠性设计、车辆路径选择与调度、成组技术、设备布置与分配、交通问题等等。
3.1特点遗传算法是解决搜索问题的一种通用算法,对于各种通用问题都可以使用。
搜索算法的共同特征为:①首先组成一组候选解;②依据某些适应性条件测算这些候选解的适应度;③根据适应度保留某些候选解,放弃其他候选解;④对保留的候选解进行某些操作,生成新的候选解。