神经网络基本原理优秀课件
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神经网络专题ppt课件
(4)Connections Science
(5)Neurocomputing
(6)Neural Computation
(7)International Journal of Neural Systems
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3.2 神经元与网络结构
人脑大约由1012个神经元组成，而其中的每个神经元又与约102～ 104个其他神经元相连接，如此构成一个庞大而复杂的神经元网络。 神经元是大脑处理信息的基本单元，它的结构如图所示。它是以细胞 体为主体，由许多向周围延伸的不规则树枝状纤维构成的神经细胞， 其形状很像一棵枯树的枝干。它主要由细胞体、树突、轴突和突触 (Synapse，又称神经键)组成。
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4.互连网络
互连网络有局部互连和全互连 两种。 全互连网络中的每个神经元都 与其他神经元相连。 局部互连是指互连只是局部的， 有些神经元之间没有连接关系。 Hopfield 网 络 和 Boltzmann 机 属于互连网络的类型。
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人工神经网络的学习
学习方法就是网络连接权的调整方法。 人工神经网络连接权的确定通常有两种方法：
4
5. 20世纪70年代 代表人物有Amari, Anderson, Fukushima, Grossberg, Kohonen
经过一段时间的沉寂后，研究继续进行
▪ 1972年，芬兰的T．Kohonen提出了一个与感知机等神经 网络不同的自组织映射理论(SOM)。 ▪ 1975年，福岛提出了一个自组织识别神经网络模型。 ▪ 1976年C．V．Malsburg et al发表了“地形图”的自形成
6
关于神经网络的国际交流
第一届神经网络国际会议于1987年6月21至24日在美国加州圣地亚哥 召开，标志着神经网络研究在世界范围内已形成了新的热点。
神经网络原理与应用课件.ppt
f(x) 1
或
1ex p(x)
f(x)1(1th( x))
2
x0
f(x) +1
0
x
-1
这类曲线可连续取值，反映了神经元 的饱和特性。
2024/11/24
神经网络与模式识别研究室
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• 3.神经网络的连接方式
神经网络是由大量的神经元以不同的 方式连接而成的大规模复杂系统，不同的 网络模型可能具有不同的连接方式，常用 的连接方式有：
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神经网络与模式识别研究室
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•从第一台数字计算机问世（1946年），
计算机系统几经更新换代，经历了由电 子管、晶体管、LSI、VLSI，到后来的 奔腾4、双核技术等发展阶段。
•近年来，软件方面也在不断升级更新， 计算机性能越来越优越，应用也越来越 广泛。
•尽管如此，但计算机系统并非万能，它 存在着自身的局限性和物理极限（小型 化），其特点是串行运算，输入输出存 在线性的和确定性的关系。
2024/11/24
神经网络与模式识别研究室
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• 而另一阶段则是工作期，此时神经网络 已经训练好，连接权值保持不变，即通 过信息的不断传递，使各神经元状态发 生变化，从而使网络最终达到一个稳定 平衡态，这就像人脑寻找记忆的过程， 这一过程相对较快，各神经元的状态也 称之为短期记忆。
2024/11/24
2024/11/24
神经网络与模式识别研究室
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• NN的问世标志着认知科学、计算机科学 及人工智能的发展又处于一个新的转折 点，它的应用和发展，不但会推动神经 动力学本身，而且将影响新一代计算机 的设计原理，可能为新一代计算机和人 工智能开辟一条崭新的途径，并为信息 科学带来革命性的变化。
神经网络学习PPT课件
不断迭代，权重逐渐调整到最优解附近。
牛顿法
总结词
牛顿法是一种基于二阶泰勒级数的优化算法，通过迭 代更新参数，以找到损失函数的极小值点。在神经网 络训练中，牛顿法可以用于寻找最优解。
详细描述
牛顿法的基本思想是，利用二阶泰勒级数近似损失函数 ，并找到该函数的极小值点。在神经网络训练中，牛顿 法可以用于寻找最优解。具体来说，根据二阶导数矩阵 （海森矩阵）和当前点的梯度向量，计算出参数更新的 方向和步长，然后更新参数。通过不断迭代，参数逐渐 调整到最优解附近。与梯度下降法相比，牛顿法在迭代 过程中不仅考虑了梯度信息，还考虑了二阶导数信息， 因此具有更快的收敛速度和更好的全局搜索能力。
07
未来展望与挑战
深度学习的发展趋势
模型可解释性
随着深度学习在各领域的广泛应用，模型的可解释性成为研究热 点，旨在提高模型决策的透明度和可信度。
持续学习与终身学习
随着数据不断增长和模型持续更新，如何实现模型的持续学习和终 身学习成为未来的重要研究方向。
多模态学习
随着多媒体数据的普及，如何实现图像、语音、文本等多模态数据 的融合与交互，成为深度学习的另一发展趋势。
深度学习
通过构建深层的神经网络结构， 提高了对复杂数据的处理能力。
循环神经网络
适用于序列数据，如自然语言 处理和语音识别等领域。
02
神经网络的基本结构
感知机模型
感知机模型是神经网络的基本单 元，由一个输入层和一个输出层 组成，通过一个或多个权重和偏
置项来计算输出。
感知机模型只能实现线性分类， 对于非线性问题无法处理。
详细描述
反向传播算法的基本思想是，首先计算神经网络的输出层与实际值之间的误差，然后将误差逐层反向传播，并根 据梯度下降法更新每一层的权重。通过不断迭代，权重逐渐调整，使得神经网络的输出逐渐接近实际值，从而降 低误差。反向传播算法的核心是计算每一层的梯度，即权重的导数，以便更新权重。
牛顿法
总结词
牛顿法是一种基于二阶泰勒级数的优化算法，通过迭 代更新参数，以找到损失函数的极小值点。在神经网 络训练中，牛顿法可以用于寻找最优解。
详细描述
牛顿法的基本思想是，利用二阶泰勒级数近似损失函数 ，并找到该函数的极小值点。在神经网络训练中，牛顿 法可以用于寻找最优解。具体来说，根据二阶导数矩阵 （海森矩阵）和当前点的梯度向量，计算出参数更新的 方向和步长，然后更新参数。通过不断迭代，参数逐渐 调整到最优解附近。与梯度下降法相比，牛顿法在迭代 过程中不仅考虑了梯度信息，还考虑了二阶导数信息， 因此具有更快的收敛速度和更好的全局搜索能力。
07
未来展望与挑战
深度学习的发展趋势
模型可解释性
随着深度学习在各领域的广泛应用，模型的可解释性成为研究热 点，旨在提高模型决策的透明度和可信度。
持续学习与终身学习
随着数据不断增长和模型持续更新，如何实现模型的持续学习和终 身学习成为未来的重要研究方向。
多模态学习
随着多媒体数据的普及，如何实现图像、语音、文本等多模态数据 的融合与交互，成为深度学习的另一发展趋势。
深度学习
通过构建深层的神经网络结构， 提高了对复杂数据的处理能力。
循环神经网络
适用于序列数据，如自然语言 处理和语音识别等领域。
02
神经网络的基本结构
感知机模型
感知机模型是神经网络的基本单 元，由一个输入层和一个输出层 组成，通过一个或多个权重和偏
置项来计算输出。
感知机模型只能实现线性分类， 对于非线性问题无法处理。
详细描述
反向传播算法的基本思想是，首先计算神经网络的输出层与实际值之间的误差，然后将误差逐层反向传播，并根 据梯度下降法更新每一层的权重。通过不断迭代，权重逐渐调整，使得神经网络的输出逐渐接近实际值，从而降 低误差。反向传播算法的核心是计算每一层的梯度，即权重的导数，以便更新权重。
《神经网络理论基础》PPT课件
4. 疲劳：一个神经细胞持续兴奋，其阈值慢慢增加，神经细胞就很难兴 奋的现象。
5. 突触结合的可朔性：突触结合的强度即权重wi，可根据输入、输出信号 可朔性地变化。
6. 输出信号的种类
离散信号：神经元输入、输出信号是一定幅值的脉冲，将输出有 脉冲时视为1，无脉冲视为零；
连续信号：将神经元输入、输出用其脉冲的频率来表示，将最高 脉冲频率视为1，则输入输出信号取值在0和1之间。
Wij aia j
aj
ai
uj
ui
Wij
其中，为学习律常数。
神经网络的学习规则
2. 误差传播式学习-Delta学习规则： Delta学习规则是一种有教师 学习，它是利用神经元的希望输出（答案）与实际输出的误差 进行联接权值的修正。
Wij ti (t) ai (t)y j (t)
学习与遗忘：由 于神经元的可朔 性，突触的传递 作用可增强与减 弱，使神经元具 有学习与遗忘功 能。
神经元的模型特征
1. 时空整合功能
空间总和：单个神经元在同一时间可以从别的神经元接受多达上千 个突触的输入，整个膜电位和输入信号与其权重的线性组合有关：
n
wi xi
i 1
时间总和：神经元对于不同时间通过同一突触的输入信号具有时间 总和的功能。
i y j (t)
yj
ai
uj
ui
Wij
ti
规则又称误差修正规则，这类算法的最终目标是通过反 复迭代运算，使 最小，从而求得最佳的Wij值。这种算法
适用于线性可分函数。
神经网络的学习规则
3. 广义误差传播式学习-广义 规则：广义规则是在规则上的进
一步发展，可适用于多层网络非线性可分函数。
神经网络ppt课件
神经元层次模型 组合式模型 网络层次模型 神经系统层次模型 智能型模型
通常，人们较多地考虑神经网络的互连结构。本 节将按照神经网络连接模式，对神经网络的几种 典型结构分别进行介绍
12
2.2.1 单层感知器网络
单层感知器是最早使用的，也是最简单的神经 网络结构，由一个或多个线性阈值单元组成
这种神经网络的输入层不仅 接受外界的输入信号，同时 接受网络自身的输出信号。 输出反馈信号可以是原始输 出信号，也可以是经过转化 的输出信号；可以是本时刻 的输出信号，也可以是经过 一定延迟的输出信号
此种网络经常用于系统控制、 实时信号处理等需要根据系 统当前状态进行调节的场合
x1
…… …… ……
…… yi …… …… …… …… xi
再励学习
再励学习是介于上述两者之间的一种学习方法
19
2.3.2 学习规则
Hebb学习规则
这个规则是由Donald Hebb在1949年提出的 他的基本规则可以简单归纳为：如果处理单元从另一个处
理单元接受到一个输入，并且如果两个单元都处于高度活 动状态，这时两单元间的连接权重就要被加强 Hebb学习规则是一种没有指导的学习方法，它只根据神经 元连接间的激活水平改变权重，因此这种方法又称为相关 学习或并联学习
9
2.1.2 研究进展
重要学术会议
International Joint Conference on Neural Networks
IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
World Congress on Computational Intelligence
复兴发展时期 1980s至1990s
通常，人们较多地考虑神经网络的互连结构。本 节将按照神经网络连接模式，对神经网络的几种 典型结构分别进行介绍
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2.2.1 单层感知器网络
单层感知器是最早使用的，也是最简单的神经 网络结构，由一个或多个线性阈值单元组成
这种神经网络的输入层不仅 接受外界的输入信号，同时 接受网络自身的输出信号。 输出反馈信号可以是原始输 出信号，也可以是经过转化 的输出信号；可以是本时刻 的输出信号，也可以是经过 一定延迟的输出信号
此种网络经常用于系统控制、 实时信号处理等需要根据系 统当前状态进行调节的场合
x1
…… …… ……
…… yi …… …… …… …… xi
再励学习
再励学习是介于上述两者之间的一种学习方法
19
2.3.2 学习规则
Hebb学习规则
这个规则是由Donald Hebb在1949年提出的 他的基本规则可以简单归纳为：如果处理单元从另一个处
理单元接受到一个输入，并且如果两个单元都处于高度活 动状态，这时两单元间的连接权重就要被加强 Hebb学习规则是一种没有指导的学习方法，它只根据神经 元连接间的激活水平改变权重，因此这种方法又称为相关 学习或并联学习
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2.1.2 研究进展
重要学术会议
International Joint Conference on Neural Networks
IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
World Congress on Computational Intelligence
复兴发展时期 1980s至1990s
BP神经网络基本原理与应用PPT
BP神经网络的学习
• 网络结构 – 输入层有n个神经元，隐含层有q个神经元, 输出层有m个神经元
BP神经网络的学习
– 输入层与中间层的连接权值: wih
– 隐含层与输出层的连接权值: – 隐含层各神经元的阈值: bh
who
– 输出层各神经元的阈值: bo
– 样本数据个数: k 1,2, m
– 激活函数:
(二)误差梯度下降法
求函数J(a)极小值的问题，可以选择任意初始点a0,从a0出发沿着负 梯度方向走，可使得J(a)下降最快。 s(0)：点a0的搜索方向。
BP神经网络的学习
(三) BP算法调整，输出层的权值调整
直观解释
当误差对权值的 偏导数大于零时，权 值调整量为负，实际 输出大于期望输出， 权值向减少方向调整， 使得实际输出与期望 输出的差减少。当误 差对权值的偏导数小 于零时，权值调整量 为正，实际输出少于 期望输出，权值向增 大方向调整，使得实 际输出与期望输出的 差减少。
❖ 众多神经元之间组合形成神经网络，例如下图 的含有中间层（隐层）的网络
人工神经网络（ANN）
c
k l
c
k j
cqk
… … c1 Wp1
W1j cj Wpj
W1q cq
输出层LC
W11 Wi1
Wij
Wiq Wpq W
… b1 Vn1
Vh1 V11
V1i bi Vhi
… Vni
V1p bp Vhp Vnp
BP神经网络的学习
(三) BP算法调整，输出层的权值调整
式中： —学习率 最终形式为：
BP神经网络的学习
(三) BP算法调整，隐藏层的权值调整
隐层各神经元的权值调整公式为：
第一讲神经网络基本原理ppt课件
人工神经网络基本要素
人工神经网络(简称神经网络)是由人工神经元(简称神经元)互 连组成的网络，它是从微观结构和功能上对人脑的抽象、简化，是模 拟人类智能的一条重要途径，反映了人脑功能的若干基本特征，如并 行信息处理、学习、联想、模式分类、记忆等。
人工神经网络（ANN）可看成是以人工神经元为节点，用有向加权 弧连接起来的有向图。
20 世 纪 80 年 代 以 来 ， 人 工 神 经 网 络 （ ANN ， Artificial Neural Network）研究取得了突破性进展。神经网络控制是将神经网络与控制 理论相结合而发展起来的智能控制方法。它已成为智能控制的一个新的 分支，为解决复杂的非线性、不确定、未知系统的控制问题开辟了新途 径。
y 是神经元的输出。
神经元的输出 y=f(w*u+θ )
人工神经网络基本要素 —神经元
可见，神经元的实际输出还取决于所选择的作用函数f(x)。神经元的阈值 可以看作为一个输入值是常数1对应的连接权值。根据实际情况，也可以 在神经元模型中忽略它。关于作用函数的选择将在后面详细讨论。在上述 模型中，w和θ是神经元可调节的标量参数。设计者可以依据一定的学习规 则来调整它。
每个神经元的突触数目有所不同，而且各神经元之间的连接强度 和极性有所不同，并且都可调整，基于这一特性，人脑具有存储信息的 功能。图1.1 生物神经元的结构
人工神经网络基本要素 —神经元
神经生理学和神经解剖学的研究 结果表明，神经元是脑组织的基 本单元，是神经系统结构与功能 的单位。
• 大脑
Brain
在此有向图中，人工神经元就是对生物神经元的模拟，而有向弧则 是轴突—突触—树突对的模拟。有向弧的权值表示相互连接的两个人 工神经元间相互作用的强弱。
神经网络基本介绍PPT课件
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。
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。
将神经网络与专家系统、模糊逻辑、遗传算法 等相结合，可设计新型智能控制系统。
(4) 优化计算 在常规的控制系统中，常遇到求解约束
优化问题，神经网络为这类问题的解决提供 了有效的途径。
常规模型结构的情况下，估计模型的参数。 ② 利用神经网络的线性、非线性特性，可建立线
性、非线性系统的静态、动态、逆动态及预测 模型，实现非线性系统的建模。
(2) 神经网络控制器 神经网络作为实时控制系统的控制器，对不
确定、不确知系统及扰动进行有效的控制，使控 制系统达到所要求的动态、静态特性。 (3) 神经网络与其他算法相结合
4 新连接机制时期（1986-现在） 神经网络从理论走向应用领域，出现
了神经网络芯片和神经计算机。 神经网络主要应用领域有：模式识别
与图象处理（语音、指纹、故障检测和 图象压缩等）、控制与优化、系统辨识 、预测与管理（市场预测、风险分析） 、通信等。
神经网络原理 神经生理学和神经解剖学的研究表 明，人脑极其复杂，由一千多亿个神经 元交织在一起的网状结构构成，其中大 脑 皮 层 约 140 亿 个 神 经 元 ， 小 脑 皮 层 约 1000亿个神经元。 人脑能完成智能、思维等高级活动 ，为了能利用数学模型来模拟人脑的活 动，导致了神经网络的研究。
(2) 学习与遗忘：由于神经元结构的可塑 性，突触的传递作用可增强和减弱，因 此神经元具有学习与遗忘的功能。 决定神经网络模型性能三大要素为：
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• 人脑神经系统的结构与特征
（2）高度并行性 人脑大约有1011～1012个神经元，每个神经元
又有103～105个突触，即每个神经元都可以和其他 103～105个神经元相连，这就提供了非常巨大的存 储容量和并行度。例如，人可以非常迅速地识别出 一幅十分复杂的图像。
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（3）分布式功能 人们通过对脑损坏病人所做的神经心理学研究，
信号为离散的电脉冲信号，而细胞膜电位的变化为连续的电位信 号。这种在突触接口处进行的“数/模”转换，是通过神经介质 以量子化学方式实现的如下过程：电脉冲→神经化学物质→膜电 位
（4）神经纤维传导速率 神经冲动沿神经纤维传导的速度在1m/s～150m/s之间。其
速度差异与纤维的粗细、髓鞘(包绕在神经元的轴突外部的物质，起绝缘作 用 )的有无有关。一般来说，有髓鞘的纤维，其传导速度在100m ／s以上，无髓鞘的纤维，其传导速度可低至每秒数米。
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• 生Байду номын сангаас神经元的功能与特征
根据神经生理学的研究，生物神经元具有如下重要功能与特性。 （1）时空整合功能 神经元对不同时间通过同一突触传入的神经冲动，具有时间整合 功能。对于同一时间通过不同突触传入的神经冲动，具有空间整 合功能。两种功能相互结合，使生物神经元对由突触传入的神经 冲动具有时空整合的功能。
（2）兴奋与抑制状态 神经元具有兴奋和抑制两种常规的工作状态。当传入冲动的时空 整合结果使细胞膜电位升高，超过动作电位的阈值时，细胞进入 兴奋状态，产生神经冲动。相反，当传入冲动的时空整合结果使 细胞膜电位低于动作电位阈值时，细胞进入抑制状态，无神经冲 动输出。
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（3）脉冲与电位转换 突触界面具有脉冲/电位信号转化功能。沿神经纤维传递的
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人脑的基本组成是脑神经细胞，大量脑 神经细胞相互联接组成人的大脑神经网络， 完成各种大脑功能。而人工神经网络则是由 大量的人工神经细胞（神经元）经广泛互连 形成的人工网络，以此模拟人类神经系统的 结构和功能。
了解人脑神经网络的组成和原理，有助 于对人工神经网络的理解。
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人工神经网络概述
人体神经结构与特征
•虽然神经元的形态各不相同，但是都由细胞体和突起两大 部分组成，而突起又分树突和轴突。
5
• 轴突是由细胞体向外延伸出的所有纤维中最长的一条 分枝，用来向外传递神经元产生的输出信号。每个神 经元只发出一条轴突，短的仅几个微米，其最大长度 可达1m以上。
6
• 突触，在轴突的末端形成了许多很细的分枝，这些分 枝叫神经末梢。每一条神经末梢可以与其他神经元形 成功能性接触，该接触部位称为突触。每个神经元大 约有103～105个突触，换句话说，每个神经元大约与 103～105个其它神经元有连接，正是因为这些突触才 使得全部大脑神经元形成一个复杂的网络结构。 所谓功能性接触，突触的信息传递特性可变，因 此细胞之间的连接强度可变，这是一种柔性连接，也 称为神经元结构的可塑性，这正是神经元之间传递信 息的奥秘之一。
神经网络基本原理优秀课件
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人工神经网络（ ANN，Artificial Neural Network） 也简称为神经网络（NN），是由大量的简单处理单元 经广泛并行互连形成的一种网络系统。它是对人脑系统 的简化、抽象和模拟，具有人脑功能的许多基本特征。
目前，人工神经网络已成为许多高科技领域的一个 热门话题。在人工智能领域，它已实际应用于决策支持、 模式识别、专家系统、机器学习等许多方面。
没有发现大脑中的哪一部分可以决定其余所有各部 分的活动，也没有发现在大脑中存在有用于驱动和 管理整个智能处理过程的任何中央控制部分。人类 大脑的各个部分是协同工作、相互影响的，并没有 哪一部分神经元能对智能活动的整个过程负有特别 重要的责任。
可见，在大脑中，不仅知识的存储是分散的， 而且其控制和决策也是分散的。因此，大脑是一种 分布式系统。
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由于神经网络是多学科交叉的产物，各个相 关的学科领域对神经网络都有各自的看法，因此， 关于神经网络的定义，在科学界存在许多不同的 见解。目前使用得较广泛的是T.Koholen（芬兰赫尔 辛基技术大学 ）的定义，即"神经网络是由具有适应性 的简单单元组成的广泛并行互连的网络，它的组 织能够模拟生物神经系统对真实世界物体所作出 的交互反应。"
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• 人脑神经系统的结构与特征
（1）记忆和存储功能 人脑神经系统的记忆和处理功能是有机地结合
在一起的。神经元既有存储功能，又有处理功能， 它在进行回忆时不仅不需要先找到存储地址再调出 所存内容，而且还可以由一部分内容恢复全部内容。 尤其是当一部分神经元受到损坏（例如脑部受伤等） 时，它只会丢失损坏最严重部分的那些信息，而不 会丢失全部存储信息。
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• 树突是指由细胞体向外延伸的除轴突以外的其他所 有分支。不同的神经元其树突的数量也不同，长度 较短，但数量很多，它是神经元的输入端，用于接 受从其他神经元的突触传来的信号。
• 细胞体是神经元的主体，胞体和树突表面是接受的 其他神经元传来的信号的主要部位。
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神经元中的细胞体相当于一个初等处理器，它对 来自其他各个神经元的信号进行总体求和，并产生一个 神经输出信号。由于细胞膜将细胞体内外分开，因此， 在细胞体的内外具有不同的电位，通常是内部电位比外 部电位低。细胞膜内外的电位之差被称为膜电位。在无 信号输入时的膜电位称为静止膜电位。当一个神经元的 所有输入总效应达到某个阈值电位时，该细胞变为活性 细胞（激活），其膜电位将自发地急剧升高产生一个电 脉冲。这个电脉冲又会从细胞体出发沿轴突到达神经末 梢，并经与其他神经元连接的突触，将这一电脉冲传给 相应的神经元。
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（4）容错功能 容错性是指根据不完全的、有错误的信息仍能
做出正确、完整结论的能力。大脑的容错性是非常 强的。例如，我们往往能够仅由某个人的一双眼睛、 一个背影、一个动作或一句话的音调，就能辨认出 来这个人是谁。
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（5）联想功能 人脑不仅具有很强的容错功能，还有联想功能。
善于将不同领域的知识结合起来灵活运用，善于概括、 类比和推理。例如，一个人能很快认出多年不见、面貌 变化较大的老朋友。
• 人脑神经系统的结构与特征
（2）高度并行性 人脑大约有1011～1012个神经元，每个神经元
又有103～105个突触，即每个神经元都可以和其他 103～105个神经元相连，这就提供了非常巨大的存 储容量和并行度。例如，人可以非常迅速地识别出 一幅十分复杂的图像。
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（3）分布式功能 人们通过对脑损坏病人所做的神经心理学研究，
信号为离散的电脉冲信号，而细胞膜电位的变化为连续的电位信 号。这种在突触接口处进行的“数/模”转换，是通过神经介质 以量子化学方式实现的如下过程：电脉冲→神经化学物质→膜电 位
（4）神经纤维传导速率 神经冲动沿神经纤维传导的速度在1m/s～150m/s之间。其
速度差异与纤维的粗细、髓鞘(包绕在神经元的轴突外部的物质，起绝缘作 用 )的有无有关。一般来说，有髓鞘的纤维，其传导速度在100m ／s以上，无髓鞘的纤维，其传导速度可低至每秒数米。
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• 生Байду номын сангаас神经元的功能与特征
根据神经生理学的研究，生物神经元具有如下重要功能与特性。 （1）时空整合功能 神经元对不同时间通过同一突触传入的神经冲动，具有时间整合 功能。对于同一时间通过不同突触传入的神经冲动，具有空间整 合功能。两种功能相互结合，使生物神经元对由突触传入的神经 冲动具有时空整合的功能。
（2）兴奋与抑制状态 神经元具有兴奋和抑制两种常规的工作状态。当传入冲动的时空 整合结果使细胞膜电位升高，超过动作电位的阈值时，细胞进入 兴奋状态，产生神经冲动。相反，当传入冲动的时空整合结果使 细胞膜电位低于动作电位阈值时，细胞进入抑制状态，无神经冲 动输出。
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（3）脉冲与电位转换 突触界面具有脉冲/电位信号转化功能。沿神经纤维传递的
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人脑的基本组成是脑神经细胞，大量脑 神经细胞相互联接组成人的大脑神经网络， 完成各种大脑功能。而人工神经网络则是由 大量的人工神经细胞（神经元）经广泛互连 形成的人工网络，以此模拟人类神经系统的 结构和功能。
了解人脑神经网络的组成和原理，有助 于对人工神经网络的理解。
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人工神经网络概述
人体神经结构与特征
•虽然神经元的形态各不相同，但是都由细胞体和突起两大 部分组成，而突起又分树突和轴突。
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• 轴突是由细胞体向外延伸出的所有纤维中最长的一条 分枝，用来向外传递神经元产生的输出信号。每个神 经元只发出一条轴突，短的仅几个微米，其最大长度 可达1m以上。
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• 突触，在轴突的末端形成了许多很细的分枝，这些分 枝叫神经末梢。每一条神经末梢可以与其他神经元形 成功能性接触，该接触部位称为突触。每个神经元大 约有103～105个突触，换句话说，每个神经元大约与 103～105个其它神经元有连接，正是因为这些突触才 使得全部大脑神经元形成一个复杂的网络结构。 所谓功能性接触，突触的信息传递特性可变，因 此细胞之间的连接强度可变，这是一种柔性连接，也 称为神经元结构的可塑性，这正是神经元之间传递信 息的奥秘之一。
神经网络基本原理优秀课件
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人工神经网络（ ANN，Artificial Neural Network） 也简称为神经网络（NN），是由大量的简单处理单元 经广泛并行互连形成的一种网络系统。它是对人脑系统 的简化、抽象和模拟，具有人脑功能的许多基本特征。
目前，人工神经网络已成为许多高科技领域的一个 热门话题。在人工智能领域，它已实际应用于决策支持、 模式识别、专家系统、机器学习等许多方面。
没有发现大脑中的哪一部分可以决定其余所有各部 分的活动，也没有发现在大脑中存在有用于驱动和 管理整个智能处理过程的任何中央控制部分。人类 大脑的各个部分是协同工作、相互影响的，并没有 哪一部分神经元能对智能活动的整个过程负有特别 重要的责任。
可见，在大脑中，不仅知识的存储是分散的， 而且其控制和决策也是分散的。因此，大脑是一种 分布式系统。
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由于神经网络是多学科交叉的产物，各个相 关的学科领域对神经网络都有各自的看法，因此， 关于神经网络的定义，在科学界存在许多不同的 见解。目前使用得较广泛的是T.Koholen（芬兰赫尔 辛基技术大学 ）的定义，即"神经网络是由具有适应性 的简单单元组成的广泛并行互连的网络，它的组 织能够模拟生物神经系统对真实世界物体所作出 的交互反应。"
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• 人脑神经系统的结构与特征
（1）记忆和存储功能 人脑神经系统的记忆和处理功能是有机地结合
在一起的。神经元既有存储功能，又有处理功能， 它在进行回忆时不仅不需要先找到存储地址再调出 所存内容，而且还可以由一部分内容恢复全部内容。 尤其是当一部分神经元受到损坏（例如脑部受伤等） 时，它只会丢失损坏最严重部分的那些信息，而不 会丢失全部存储信息。
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• 树突是指由细胞体向外延伸的除轴突以外的其他所 有分支。不同的神经元其树突的数量也不同，长度 较短，但数量很多，它是神经元的输入端，用于接 受从其他神经元的突触传来的信号。
• 细胞体是神经元的主体，胞体和树突表面是接受的 其他神经元传来的信号的主要部位。
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神经元中的细胞体相当于一个初等处理器，它对 来自其他各个神经元的信号进行总体求和，并产生一个 神经输出信号。由于细胞膜将细胞体内外分开，因此， 在细胞体的内外具有不同的电位，通常是内部电位比外 部电位低。细胞膜内外的电位之差被称为膜电位。在无 信号输入时的膜电位称为静止膜电位。当一个神经元的 所有输入总效应达到某个阈值电位时，该细胞变为活性 细胞（激活），其膜电位将自发地急剧升高产生一个电 脉冲。这个电脉冲又会从细胞体出发沿轴突到达神经末 梢，并经与其他神经元连接的突触，将这一电脉冲传给 相应的神经元。
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（4）容错功能 容错性是指根据不完全的、有错误的信息仍能
做出正确、完整结论的能力。大脑的容错性是非常 强的。例如，我们往往能够仅由某个人的一双眼睛、 一个背影、一个动作或一句话的音调，就能辨认出 来这个人是谁。
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（5）联想功能 人脑不仅具有很强的容错功能，还有联想功能。
善于将不同领域的知识结合起来灵活运用，善于概括、 类比和推理。例如，一个人能很快认出多年不见、面貌 变化较大的老朋友。