C5：神经网络分类
图神经网络入门教程
图神经网络入门教程图神经网络(Graph Neural Network, GNN)作为深度学习在图数据上的应用，近年来备受关注。
它可以处理各种复杂的图结构数据，如社交网络、蛋白质相互作用网络等。
在本文中，我们将介绍图神经网络的基本概念、原理和应用，并带领读者一步步了解图神经网络的入门知识。
一、图神经网络的基本概念图神经网络是一种专门用于处理图结构数据的机器学习模型。
在传统的神经网络中，输入数据通常是向量或矩阵，而在图神经网络中，输入数据是一个图，它由节点和边组成。
每个节点可以表示一个实体，如用户、物品或分子，而边可以表示节点之间的关系或连接。
图神经网络的目标是学习节点的表示，使得节点在表示空间中的位置能够反映它们在图结构中的相互关系。
通过学习节点的表示，图神经网络可以实现各种任务，如节点分类、链接预测和图分类等。
二、图神经网络的原理图神经网络的核心思想是通过消息传递的方式来更新节点的表示。
具体来说，对于每个节点，图神经网络会将其邻居节点的信息聚合起来，并与自身的表示进行合并。
这样一步一步地传递消息，直到所有节点的表示都得到更新。
为了实现消息传递，图神经网络通常采用图卷积操作。
图卷积操作可以将节点的特征与其邻居节点的特征进行聚合，从而得到新的表示。
通过多层的图卷积操作，图神经网络可以逐渐提取出图结构中的特征，实现节点表示的学习。
除了图卷积操作，图神经网络还可以结合注意力机制、图注意力网络等技术，从而提升模型的表达能力和泛化能力。
三、图神经网络的应用图神经网络在各种领域都有着广泛的应用。
在社交网络中，图神经网络可以用于挖掘用户之间的社交关系、发现社区结构等任务。
在生物信息学领域，图神经网络可以用于预测蛋白质相互作用、发现潜在的药物靶点等。
此外，图神经网络还可以应用于推荐系统、交通网络优化、网络安全等领域。
它的强大的表达能力和泛化能力使得它在处理各种复杂的图结构数据时表现优异。
四、图神经网络的学习资源想要深入学习图神经网络，可以参考以下学习资源：1. 书籍：《Graph Representation Learning》、《Graph Convolutional Networks》等。
人工神经网络原理、分类及应用
３ Ｂ Ｐ 神经 网络
目前 应 用 最 为 广泛 的 网络 ， 具 有 多 层 网络 结 构 ， 口 ＿ Ｊ ‘ 以由 一 个 或 者 多个 隐 含 层 。 Ｂ Ｐ 网 络采 用Ｗ ｉ ｄ ｒ ｏ ｗ－ － Ｈｏ ｆ ｆ 学 习算法 和 非线 性 传递 函数 ， 典 型 的ＢＰ 网 络 采 用 的是 梯 度 下降 算 法 ， 也 就 是 ｗｉ ｄ Ｔ ｏ ｗ— Ｈｏ ｆ ｆ 算 法所 规 定的 。 Ｂ Ｐ， ｉ ｆ ￣ Ｂ ａ ｃ ｋ Ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， 就 是指 为 非线性 多 层 网络 训 练 中梯 度 计 算 是 采 用 信 号 正 向传 播 、 误 差 反 向传 播 的 方 式。 通过 采 用非 线 性 传递 函数 ， Ｂ Ｐ 网 络能 够 以 义 的 精度 逼 近 仟何 非 线性 函数 ， 由于 采 用 隐 含 中 间 层 的 结 构 ， ＢＰ网 络 能 够 提 取 出更 高 阶 的 统 计性 质 ， 尤 其是 当输 入 规 模庞 大 时 ， 网络 能 够 提 取 高 阶统 计性 质 的能 力就 显 得 非 常 重 要 了， 结合本文的课题 ， 将 采 用 ＢＰ神 经 网络 及其 改进 算 法 进行 组 合 集成 实验 ， 用 以 解决 财 务 颅 警 的 实
１ 神经 网络简介
人 工神 经 网络（ Ａｒ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ｉ ａ ｌ Ｎｅ ｕ ｒ ａ ｌ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ， ＡＮＮ） ， 亦称 神经 网络 （ Ｎｅ ｕ ｒ ａ ｌ Ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ， ＮＮ） ， 是 一种应 用 类 似 于大 脑神 经 突触 连 接结构进行信息处理的数学模型 ， 它 是 在 人 类 对 自身大 脑组 织 结 合 和 思 维 机 制 的 认 识理 解 基 础 之 上模 拟 出来 的 ， 它 是 根 植 于 神 经 科学 、 数 学、 统计学 、 物理 学、 计 算 机 科 学 以 及 工 程 科 学 的一 『 Ｊ 技 术。 心理 学 家Ｍｃ ｃ ｕ ｌ ｌ ｏ ｃ ｈ ， 数学 家Ｐ ｉ ｔ ｔ ｓ 在２ ０ 世 纪４ ０ 年 代第 次 提 出 了 神 经 网 络模 型 ， 从 此开 创 了神 经 科 学理 论 的 研 究 时 代 ， 此 后 半 个世 纪 神 经 网 络技 术 蓬 勃 发 展 。 神 经 网络 是 一种 计 算 模 型 ， 由大 量 的 神 经 无 个体 节 点 和 其 间相 瓦 连 接 的加 权 值共 同组 成 ， 每 个 节 点 都 代 表 ・ 种运算， 称 为激 励 函数 （ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 。 每 两 个相 互连 接 的 节 点 问 鄙 代 表 个 通 过 该 连 接 信 号 加 权 值 ， 称 值 为 权 重 （ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ） ， 神 经 网络 就 是通 过 这 种 方 式 来模 拟 人 类 的 记忆 ， 网络 的 输 出 则取 决于 网络 的结 构 、 网络 的连 接 方 式 、 权 重和 激 励 函数 。 而 网络 本 身 通 常 是 对 自然 界 或 者 人 类 社 会 某 种 算 法 或 函数 的 逼 近 ， 也 呵能 是 ・ 种 逻辑 策 略 的 表 达 。 神 经 网 络 的 构 筑 理 念 是 受 到 生 物 的神经网络运作启发而产生的。 人工 神 经 网络 则 是 把 对 生 物 神 经 网络 的认 识 与数 学统 计 模 型 向 结 合 ， 借 助 数 学统 计 工具 来 实现 。 另
神经网络控制论
二、非线性动态系统的神经网络辨识
讨论非线性动态系统的神经网络辨识的四种辨识模型
I
II
III
IV 其中f、g分别为非线性函数。[u(k),y(k)]表示在k时刻的 输入-输出对
二、非线性动态系统的神经网络辨识
假定： (1) 线性部分的阶次n、m已知； (2) 系统是稳定的，即对于所有给定的有界输入其输出响 应必定也是有界的。反映在模型Ⅰ上要求线性部分的特征 多项式 的根应全部位于单位圆内。 (3) 系统是最小相位系统，反映在模型Ⅱ上要求 的零点全部位于单位圆内。 (4) {u(k-i),i=0,1,...}与{y(k-j),j=0,1,...}可以量测
图3-2-2 逆
一、引言
逆控制器：如果一个动力学系统可以用一个逆 动力学函数来表示，则采用简单的控制结构和 方式是可能的
Y Yd U F -1 动力学系统 YFra bibliotek动力学系统
经验 Y Yd U 神经网络
Y=FU Y 动力学系统
动力学系统
的神经控制结构图
图3-2-2 逆控制器的结构图
X
专家经验 控制器
二、非线性动态系统的神经网络辨识
对于模型I、II，如果线性部分未知。采用改进 的BP迭代学习算法
二、非线性动态系统的神经网络辨识
设线性部分的未知参数用矢量α 表示，非线性部 分的神经网络模型参数用W阵表示
针对模型I
二、非线性动态系统的神经网络辨识
由于线性模型和非线性模型的期望输出Z(l+1)和 tpj 在这里都是未知的，已知的只是两个模型的 输出之和。而它们的期望值应该是系统在当前时 刻k+1的实际输出矢量y(k+1)值。因此在实际对 如上算法进行计算时可交替使用y(k+1)-y2(k+1) 和y(k+1)-y1(k+1)去近似地代替Z(k+1)和tpj
深度学习基础（CNN详解以及训练过程1）
深度学习基础（CNN详解以及训练过程1）深度学习是⼀个框架，包含多个重要算法:Convolutional Neural Networks(CNN)卷积神经⽹络AutoEncoder⾃动编码器Sparse Coding稀疏编码Restricted Boltzmann Machine(RBM)限制波尔兹曼机Deep Belief Networks(DBN)深信度⽹络Recurrent neural Network(RNN)多层反馈循环神经⽹络神经⽹络对于不同问题(图像，语⾳，⽂本)，需要选⽤不同⽹络模型⽐如CNN RESNET等才能达到更好效果。
今天来讲最基础的CNN⽹络。
可以不可以模仿⼈类⼤脑的这个特点，构造多层的神经⽹络，较低层的识别初级的图像特征，若⼲底层特征组成更上⼀层特征，最终通过多个层级的组合，最终在顶层做出分类呢？答案是肯定的，这也是许多深度学习算法（包括CNN）的灵感来源。
CNN⽹络介绍卷积神经⽹络是⼀种多层神经⽹络，擅长处理图像特别是⼤图像的相关机器学习问题。
卷积⽹络通过⼀系列⽅法，成功将数据量庞⼤的图像识别问题不断降维，最终使其能够被训练。
CNN最早由Yann LeCun提出并应⽤在⼿写字体识别上（MINST）。
LeCun提出的⽹络称为LeNet，其⽹络结构如下：这是⼀个最典型的卷积⽹络，由卷积层、池化层、全连接层组成。
其中卷积层与池化层配合，组成多个卷积组，逐层提取特征，最终通过若⼲个全连接层完成分类。
卷积层完成的操作，可以认为是受局部感受野概念的启发，⽽池化层，主要是为了降低数据维度。
综合起来说，CNN通过卷积来模拟特征区分，并且通过卷积的权值共享及池化，来降低⽹络参数的数量级，最后通过传统神经⽹络完成分类等任务。
降低参数量级为什么要降低参数量级？从下⾯的例⼦就可以很容易理解了。
如果我们使⽤传统神经⽹络⽅式，对⼀张图⽚进⾏分类，那么，我们把图⽚的每个像素都连接到隐藏层节点上，那么对于⼀张1000x1000像素的图⽚，如果我们有1M隐藏层单元，那么⼀共有10^12个参数，这显然是不能接受的。
神经网络和模糊逻辑如何通过数据建立模糊规则
神经网络和模糊逻辑如何通过数据建立模糊规则数据建立模糊规则的方式：神经网络与模糊逻辑随着人工智能技术的日益发展，神经网络和模糊逻辑成为人们研究和利用的重要工具之一。
通过神经网络和模糊逻辑技术处理数据，可以有效地建立模糊规则，能够为复杂的系统提供决策支持和问题解决方案。
本文将简要介绍神经网络和模糊逻辑是如何通过数据建立模糊规则的。
一、神经网络建立模糊规则神经网络是一种模仿生物神经系统结构和功能的计算模型。
通过简单的神经元之间的连接和激活，神经网络可以学习和推理出数据中存在的规律和模式。
在建立模糊规则方面，神经网络通过学习数据的输入与输出之间的关系，自动产生规则，生成模糊推理系统。
神经网络的优势在于其强大的学习和泛化能力。
在训练时，神经网络可以从大量的数据样本中自动地提取出其中的特征和规律，并回归到输入与输出之间的关系。
而对于未知数据的处理，神经网络可以通过学习到的规律对其进行推理和预测。
因此，神经网络在模糊规则建立中有着广泛的应用，尤其是在决策系统和控制系统的设计中。
二、模糊逻辑建立模糊规则模糊逻辑是一种类比人类智能方式的推理模型，通过模糊的定义和模糊的推理方式，来解决现实世界中模糊、不确定和复杂的问题。
模糊逻辑通过将事物的数量和值转化为模糊概念，在这些概念的基础上，建立规则和推理系统，实现对模糊数据的分类和决策。
在模糊规则的建立中，模糊逻辑的主要思想是将数据进行模糊化处理，使其能够被描述为模糊概念和模糊集合。
通过构造模糊规则，将模糊集合映射到模糊输出集合，实现模糊推理和决策的过程。
模糊逻辑的优点在于它可以处理不确定、模糊和复杂的数据，并将其转化为可用于决策和控制的模糊规则。
三、神经网络和模糊逻辑相结合建立模糊规则神经网络和模糊逻辑作为两种不同的数据处理方式，不仅各自有着独特的优点，同时也存在一些局限性。
神经网络主要是针对数据的特征学习和分类问题，而模糊逻辑则是针对模糊数据的描述和推理问题。
因此，为了更有效地建立模糊规则，很多学者尝试将两种技术相结合进行研究。
人脑神经网络与计算机神经网络的对比
人脑神经网络与计算机神经网络的对比人脑神经网络和计算机神经网络是两种不同的网络系统，它们在结构、功能和工作原理等方面存在显著的差异。
本文将对人脑神经网络和计算机神经网络进行对比分析，以便更好地理解它们之间的异同。
1. 结构对比人脑神经网络是由神经元组成的复杂网络系统。
神经元是生物体内具有电生理特性的基本单位，相互之间通过突触连接传递信号。
人脑神经网络具有庞大的规模和高度分布式的结构，由大脑皮层、脊髓和神经节等组成。
计算机神经网络是一种模拟人脑神经系统的计算模型。
它通过数学模型描述神经元之间的连接关系和信号传递过程。
计算机神经网络通常由输入层、隐藏层和输出层构成，通过调整神经元之间的连接权重来实现信息处理。
2. 功能对比人脑神经网络是人类思维、感知和行为的基础。
它通过复杂的神经元连接和信号传递，实现了感知、记忆、学习和决策等功能。
人脑神经网络具有自适应性和鲁棒性，能够适应环境变化和损伤。
计算机神经网络是一种用于模拟人类智能的工具。
它具有学习、归纳和推理等能力，在图像识别、语音识别、自然语言处理和智能控制等领域展现出强大的计算能力。
计算机神经网络的功能主要依赖于输入数据和训练模型。
3. 工作原理对比人脑神经网络的工作原理涉及神经元之间的突触连接和电信号传递。
当神经元受到足够强度的刺激时，就会发放电脉冲信号，进而通过突触传递给其他神经元。
这种信号传递的过程形成了复杂的神经网络系统，实现了信息的处理和传递。
计算机神经网络的工作原理主要涉及神经元之间的连接权重和激活函数。
计算机神经网络通过调整神经元之间的连接权重来模拟学习和记忆的过程。
激活函数则用于模拟神经元的兴奋状态，通过输入信号和连接权重的计算，得到输出结果。
4. 应用领域对比人脑神经网络广泛应用于生物学、心理学和认知科学等领域的研究。
它被认为是实现人工智能的理论基础和灵感来源。
人脑神经网络的研究还有助于理解人类大脑的结构和功能，为治疗神经系统疾病提供指导。
LeNet-5详解
LeNet-5详解⼀、前⾔出⾃论⽂Gradient-Based Learning Applied to Document Recognition，是⼀种⽤于⼿写体字符识别的⾮常⾼效的卷积神经⽹络。
本⽂将从卷积神经⽹络结构的基础说起，详细地讲解每个⽹络层。
论⽂下载：请到⽂章结尾处下载。
⼆、卷积神经⽹络（Convolutional Neural Network, CNN）在讲解LeNet-5之前，让我们先看下CNN。
卷积神经⽹络能够很好的利⽤图像的结构信息。
LeNet-5是⼀个较简单的卷积神经⽹络。
下图显⽰了其结构：输⼊的⼆维图像，先经过两次卷积层到池化层，再经过全连接层，最后使⽤softmax分类作为输出层。
下⾯我们主要介绍卷积层和池化层。
1、卷积层卷积层是卷积神经⽹络的核⼼基⽯。
在图像识别⾥我们提到的卷积是⼆维卷积，即离散⼆维滤波器（也称作卷积核）与⼆维图像做卷积操作，简单的讲是⼆维滤波器滑动到⼆维图像上所有位置，并在每个位置上与该像素点及其领域像素点做内积。
卷积操作被⼴泛应⽤与图像处理领域，不同卷积核可以提取不同的特征，例如边沿、线性、⾓等特征。
在深层卷积神经⽹络中，通过卷积操作可以提取出图像低级到复杂的特征。
上图给出⼀个卷积计算过程的⽰例图，输⼊图像⼤⼩为H=5,W=5,D=3，即5×5⼤⼩的3通道（RGB，也称作深度）彩⾊图像。
这个⽰例图中包含两（⽤K表⽰）组卷积核，即图中滤波器W0和W1。
在卷积计算中，通常对不同的输⼊通道采⽤不同的卷积核，如图⽰例中每组卷积核包含（D=3）个3×3（⽤F×F表⽰）⼤⼩的卷积核。
另外，这个⽰例中卷积核在图像的⽔平⽅向（W⽅向）和垂直⽅向（H⽅向）的滑动步长为2（⽤S表⽰）；对输⼊图像周围各填充1（⽤P表⽰）个0，即图中输⼊层原始数据为蓝⾊部分，灰⾊部分是进⾏了⼤⼩为1的扩展，⽤0来进⾏扩展。
经过卷积操作得到输出为3×3×2（⽤Ho×Wo×K表⽰）⼤⼩的特征图，即3×3⼤⼩的2通道特征图，其中Ho计算公式为：Ho= (H−F+2×P)/S+1，Wo同理。
脑科学中大脑功能分区及其神经网络连接模式探究
脑科学中大脑功能分区及其神经网络连接模式探究大脑是人类的重要器官，被称为“思考的中央”。
它由不同的分区组成，每个分区负责特定的功能。
脑科学旨在揭示大脑的工作原理，了解大脑功能分区及其神经网络连接模式，是研究大脑的关键方面之一。
本文将探究脑科学中大脑功能分区及其神经网络连接模式的研究进展。
人类的大脑可以分为两个半球：左脑和右脑。
每个半球又被进一步划分为多个功能分区，这些分区各自承担不同的函数和任务。
尽管这种分区的确切数量和定义仍存在争议，但以下是一些被广泛接受和研究的大脑功能分区。
首先是大脑皮层的四个主要叶，即前叶、顶叶、颞叶和枕叶。
前叶位于大脑的前部，涉及决策、逻辑思考和问题解决。
顶叶位于头顶部分，负责感知、注意力和空间认知。
颞叶位于太阳穴区，参与语言理解、记忆和情绪控制。
最后是枕叶位于头后部，涉及视觉处理和图像识别。
此外，大脑中还有一些其他的功能分区，比如运动皮层、感觉皮层和语言区。
运动皮层位于中央回旋处，负责协调和控制肌肉运动。
感觉皮层负责接收和处理来自五官的信息，帮助我们感知外界环境。
语言区主要位于左侧大脑半球，与语言的产生和理解有关。
了解大脑功能分区的同时，研究者还致力于揭示这些分区之间的神经网络连接模式。
这些连接模式通过神经元之间的突触传递信息。
神经网络可以形成独立的通路，也可以与其他网络相互连接，形成复杂的功能网络。
一种常见的神经网络连接模式是默认模式网络（DMN）。
这个网络包括前额叶皮质、后扣带回和颞极区域，并与自我意识、内省和社会认知有关。
研究表明，DMN可以在休息状态下被激活，反映了人类大脑的内在活动。
另一个重要的神经网络是执行控制网络（ECN），它涉及到前额叶皮质和背侧网状结构。
ECN与认知控制、决策制定和工作记忆有关。
研究发现，ECN在进行任务相关的认知活动时处于活跃状态。
除了DMN和ECN，大脑中还存在其他神经网络，如视觉网络、听觉网络和情绪调节网络。
这些网络在不同的认知和感知过程中发挥着重要作用。