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神经网络的学习和识别取决于各种神经元连接权系数的动态演化过程。
若干神经元连接成网络,其中的个神经元可以接受多个输入信号,按照定的规则转换为输出信号。
由于神经网络中神经元间复杂的连接关系和各神经元传递信号的非线性方式,输入和输出信号间可以构建出各种各样的关系,因此可以用来作为黑箱模型,表达那些用机理模型还无法精确描述但输入和输出之间确实有客观的确定性的或模糊性的规律。
因此,人工神经网络作为经验模型的种,在化工生产研究和开发中得到了越来越多的用途。
生物神经元二〇〇九年五月十二日星期二人脑大约由个神经元组成,神经元互相连接成神经网络。
神经元是大脑处理信息的基本单元,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,其形状很像棵枯树的枝干。
它主要由细胞体树突轴突和突触,又称神经键组成。
如图所示。
图生物神经元从神经元各组成部分的功能来看,信息的处理与传递主要发生在突触附近。
当神经元细胞体通过轴突传到突触前膜的脉冲幅度达到定强度,即超过其阈值电位后,突触前膜将向突触间隙释放神经传递的化学物质。
人工神经元归纳下生物神经元传递信息的过程生物神经元是个多输入单输出单元。
常用的人工神经元模型可用图模拟。
图人工神经元感知器示意图当神经元有多个输入„,和单个输出时,输入和输出的关系可表示为其中为阈值,为从神经元到神经元的连接权重因子,为传递函数,或称激励函数。
人工神经网络的构成二〇〇九年五月十二日星期二神经元的模型确定之后,个神经网络的特性及能力主要取决于网络的拓扑结构及学习方法。
神经网络连接的几种,可以看出,经过次训练后,由于验证误差的增加,训练停止。
将训练误差,验证误差和测试误差绘制在副图中,如图所示,这样就可以更加直观地观察训练过程。
平方差时间二〇〇九年五月十二日星期二图训练误差验证误差测试误差曲线步骤三输出结果最后,对网络响应进行分析,将所有的数据都放在整个数据集中,包括训练数据验证数据和测试数据,然后网络输出和相应的期望输出向量进行线性回归分析。
线性回归之前需要对网络输出进行反规范转换,因为有三组输出值,所以应进行三次线性回归。
其结果如图所示。
将三组输出进行线性回归分析二〇〇九年五月十二日星期二图线性回归结果线性回归线性回归线性回归不同条件下的输出结果对网络型进行改进,将隐层神经元数目加为个,观察其输出结果其训练过程如图所示。
三种误差曲线如图所示,改进后的线性回归结果如图所示。
图训练过程,二〇〇九年五月十二日星期二图三种误差曲线平方差时间同样将所有的数据都放在整个数据集中,包括训练数据验证数据和测试数据,然后网络输出和相应的期望输出向量进行线性回归分析。
最后线性回归的输出结果如图所示。
二〇〇九年五月十二日星期二图线性回归结果线性回归线性回归线性回归讨论综上两种情况比较下,其中当隐层神经元为五个时,前面两个输出期望值的跟踪较好,相应的值几乎达到了,而第三个输出则吻合得不是很理想,作进步研究,在当隐层数据为时,较第种情况,它的输出更加接近于期望值。
比较可知,当隐层数目越多,则测试得到的样本水平越接近于期望值。
结束语本文首先总结了神经网络的研究目的和意义,介绍了神经网络的研究背景和现状,分析了目前神经网络研究中存在的问题,然后描述了神经网络算法的实现以及神经网络的工作原理,给出了网络的局限性。
在以神经网络为基础的前提下,分析研究了神经网络在函数逼近和样本含量估计两个实例中的应用。
以及分析了结论,即信号的频率越高,则隐层节点越多,隐单元个数越多,逼近能力越强。
和隐层数目越多,测试得到的样本的水平越接近于期望值。
本文虽然总结分析了神经网络算法的实现,给出了实例分析,但是还有很多的不足。
本文所总结的神经网络和目前研究的现状都还不够全面,经过程序调试的图形有可能都还存在很多细节上的问题,而图形曲线所实现效果都还不够好,以及结果分析不够全面,正确,缺乏科学性等,这些都还是需加强提高的,本文的完成不代表就对这门学科研究的结束,还有很多知识,理论,研究成果需要不断学习,近几年的不断发展,神经网络更是取得了非常广泛的应用,和令人瞩目的发展,在很多方面都发挥了其独特的作用,特别是在人工智能自动控制计算机科学信息处理机器人模式识别等众多方面的应用实例,给人们带来了很多应用上到思考,和解决方法的研究。
但是神经网络的研究最近几年还没有达到非常热门的阶段,这还需有很多热爱神经网络和研究神经网络人员的不断研究和创新,在科技高度发达二〇〇九年五月十二日星期二的现在,我们有理由期待,也有理由相信。
我想在不久的将来神经网络会应用到更多更广的方面,人们的生活会更加便捷。
参考文献郑君里,杨行峻人工神经网络北京高等教育出版社,郝中华神经网络的非线性思想洛阳师范学院学报巨军让,卓戎神经网络在中的方便实现新疆石油学院学报蒋宗礼人工神经网络导论高等教育出版社,闻新周露王丹力熊晓英神经网络应用设计科学出版社,葛哲学孙志强编著神经网络与实现北京电子工业出版社,董长虹编著神经网络与应用北京国防工业出版社,胡守仁,等神经网络导论长沙国防科技大学出版社,张玲,张钹人工神经网络理及应用浙江浙江科技大学出版社李学桥神经网络工程应用重庆重庆大学出版社,楼顺天,等基于的系统分析与设计神经网络西安西安电子科技大学出版社,周开利,康耀红编问题还未得到很好的解决。
下面列出些主要应用领域模式识别和图像处理。
印刷体和手写字符识别语音识别签字识别指纹识别人体病理分析目标检测与识别图像压缩和图像复制等。
控制和优化。
化工过程控制机器人运动控制家电控制半导体生产中掺杂控制石油精炼优化控制和超大规模集成电路布线设计等。
预报和智能信息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。
进步对生物神经系统进行研究,不断地丰富对人脑的认识。
神经网络的研究内容和目前存在的问题神经网络的研究内容神经网络的研究内容相当广泛,反映了多科学交叉技术领域的特点。
目前,主要的研究工作集中在以下四方面生物原型研究从生理学心理学解剖学脑科学病理学生物科学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。
建立理论模型根据生物圆形的研究,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念模型知识模型物理化学模型数学模型等。
网络模型与算法研究在理论模型研究的基础上构成及其功能机理。
目前,主要的研究工作集中在以下四方面生物原型研究从生理学心理学解剖学脑科学病理学生物科学方面研究神经细胞神经网络神经系统的生物原型结构部分内容简介通用模型和算法。
进步对生物神经系统进行研究,不断地丰富对人脑的认识。
神经网络的研究内容和目前存在的问题神经网络的研究内容神经网络的研究内容相当广泛,反映了多科学交叉技术领域的特点。
目前,主要的研究工作集中在以下四方面生物原型研究从生理学心理学解剖学脑科学病理学生物科学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。
建立理论模型根据生物圆形的研究,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。
网络模型与算法研究在理论模型研究的基础上构成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。
神经网络应用系统在网络模型与算法研究的基础上,利用神经网络组成实际的应用系统,例如,完成种信号处理或模式识别的功能构成专家系统制成机器人等。
神经网络研究目前存在的问题人工神经网络的发展具有强大的生命力。
当前存在的问题是智能水平还不高,许多应用方面的要求还不能得到很好的满足网络分析与综合的些理论性问题还未得到很好的解决。
例如,由于训练中稳定性的要求学习率很小,所以梯度下降法使得训练很忙动量法因为学习率的提高通常比单纯的梯度下降法要快,但在实际应用中还是很慢。
针对千变万化的应用对象,各类复杂的求解问题,编制些特定的程序软件求解,耗费了大量的人力和物力。
而这些软件往往只针对方面的问题有效,并且在人机接口用户友好性等诸多方面存在定的缺陷。
在微机飞速发展的今天,很多都已不能满足发展的需要。
二〇〇九年五月十二日星期二神经网络的应用神经网络理论的应用取得了令人瞩目的发展,特别是在人工智能自动控制计算机科学信息处理机器人模式识别等方面都有重大的应用实例。
下面列出些主要应用领域模式识别和图像处理。
印刷体和手写字符识别语音识别签字识别指纹识别人体病理分析目标检测与识别图像压缩和图像复制等。
控制和优化。
化工过程控制机器人运动控制家电控制半导体生产中掺杂控制石油精炼优化控制和超大规模集成电路布线设计等。
预报和智能信息管理。
股票市场预测地震预报有价证券管理借贷风险分析卡管理和交通管理。
通信。
自适应均衡回波抵消路由选择和网络中的呼叫接纳识别和控制。
空间科学。
空间交汇对接控制导航信息智能管理飞行器制导和飞行程序优化管理等。
神经网络结构及神经网络神经元与网络结构人工神经网络,是模仿生物神经网络功能的种经验模型。
该跑步机功能多,占地面积小,噪音低,使用安全,是种理想的健身器械。
功能分析跑步机的主要功能就是构建条运动的跑道,跑道运动的方向与运动者的跑动方向相反,但速度必须自动保持大小相同,这样就能够实现运动者在原地进行跑步锻炼了。
为实现跑步机的功能,对跑步带的驱动与速度控制进行选择通常使用直流电动机驱动,直流电动机通过半导体功率器件,使用脉冲宽度控制方式实现调速。
速度范围为,以适应不同跑速的选择。
如图机构简图图机构简图二〇〇七年六月八日星期五优化方案设计工作原理多功能跑步机的工作原理与传输机的工作原理极其相似,都是通过动力机构发动机通过齿轮或带轮带动转动轴上的滚筒来带动传动带的转动。
但是,为了跑步时更加舒适,我特意为本次产品设计了电风扇,让消费者能更满意的锻炼身体。
优化方案设计方案二级传动均选用齿轮传动方案二二级传动均选用带轮传动方案三级传动选用齿轮传动,二级传动选用带轮传动方案四级传动选用带轮传动,二级传动选用齿轮传动带传动是具有中间挠性件的种传动,和齿轮传动相比,其优点为具有弹性,能缓冲,吸振,传动平稳,清洁,噪音小过载时,带在带轮上打滑,防止其他零部件损伤,起安全保护作用适用于中心距
