(1)、隱層數(shù)設(shè)計:理論證明,具有單隱層的前饋網(wǎng)絡(luò)可以映射所有連續(xù)函數(shù),只有當(dāng)學(xué)習(xí)不連續(xù)函數(shù)時才需要兩個隱層,故一般情況隱層最多需要兩層。一般方法是先設(shè)一個隱層,當(dāng)一個隱層的節(jié)點數(shù)很多,仍不能改善網(wǎng)絡(luò)性能時,再增加一個隱層。最常用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是3層結(jié)構(gòu),即輸入層﹑輸出層和1個隱層。
(2)、隱層節(jié)點數(shù)設(shè)計:隱層節(jié)點數(shù)目對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能有一定的影響。隱層節(jié)點數(shù)過少時,學(xué)習(xí)的容量有限,不足以存儲訓(xùn)練樣本中蘊(yùn)涵的所有規(guī)律;隱層節(jié)點過多不僅會增加網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時間,而且會將樣本中非規(guī)律性的內(nèi)容如干擾和噪聲存儲進(jìn)去。反而降低泛化能力。一般方法是湊試法:
6. Hopfield模型:
Hopfield模型是霍普菲爾德分別于1982年及1984提出的兩個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。1982年提出的是離散型,1984年提出的是連續(xù)型,但它們都是反饋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
由于在反饋網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)的輸出要反復(fù)地作為輸入再送入網(wǎng)絡(luò)中,這就使得網(wǎng)絡(luò)具有了動態(tài)性,網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)在不斷的改變之中,因而就提出了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性問題。所謂一個網(wǎng)絡(luò)是穩(wěn)定的是指從某一時刻開始,網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)不再改變。
設(shè)用X(t)表示網(wǎng)絡(luò)在時刻t的狀態(tài),如果從t=0的任一初態(tài)X(0)開始,存在一個有限的時刻t,使得從此時刻開始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)不再發(fā)生變化,就稱此網(wǎng)絡(luò)是穩(wěn)定的。
離散網(wǎng)絡(luò)模型是一個離散時間系統(tǒng),每個神經(jīng)元只有兩個狀態(tài),可以用1和0來表示,由連接權(quán)值Wij所構(gòu)成的矩陣是一個對角線為0的對稱矩陣。
Hopfield網(wǎng)絡(luò)離散模型有兩種工作模式:
(1)、串行方式,是指在任一時刻t,只有一個神經(jīng)元i發(fā)生狀態(tài)變化,而其余的神經(jīng)元保持狀態(tài)不變。
(2)、并行方式,是指在任一時刻t,都有部分或全體神經(jīng)元同時改變狀態(tài)。
有關(guān)離散的Hopfield網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性問題,已于1983年由Cohen和Grossberg給于了證明。而Hopfield等人又進(jìn)一步證明,只要連接權(quán)值構(gòu)成的矩陣是非負(fù)對角元的對稱矩陣,則該網(wǎng)絡(luò)就具有串行穩(wěn)定性。
1984年,Hopfield又提出了連續(xù)時間的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),在這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,各節(jié)點可在0到1的區(qū)間內(nèi)取任一實數(shù)值。
Hopfield網(wǎng)絡(luò)是一種非線性的動力網(wǎng)絡(luò),可通過反復(fù)的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)迭代來求解問題,這是符號邏輯方法所不具有的特性。在求解某些問題時,其求解問題的方法與人類求解問題的方法很相似,雖然所求得的解不是最佳解,但其求解速度快,更符合人們?nèi)粘=鉀Q問題的策略。
Hopfield遞歸網(wǎng)絡(luò)是美國加洲理工學(xué)院物理學(xué)家J.J.Hopfield教授于1983年提出的。Hopfield網(wǎng)絡(luò)按網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出的數(shù)字形式不同可分為離散型和連續(xù)型兩種網(wǎng)絡(luò),即:離散型Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)----DHNN(Discrete Hopfield Neural Network);連續(xù)型Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)----CHNN(ContinuesHopfield Neural Network)。
DHNN結(jié)構(gòu):它是一種單層全反饋網(wǎng)絡(luò),共有n個神經(jīng)元。每個神經(jīng)元都通過連接權(quán)接收所有其它神經(jīng)元輸出反饋來的信息,其目的是為了讓任一神經(jīng)元的輸出能接受所有神經(jīng)元輸出的控制,從而使各神經(jīng)元能相互制約。
DHNN的設(shè)計原則:吸引子的分布是由網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值(包括閥值)決定的,設(shè)計吸引子的核心就是如何設(shè)計一組合適的權(quán)值。為了使所設(shè)計的權(quán)值滿足要求,權(quán)值矩陣應(yīng)符合以下要求:(1)、為保證異步方式工作時網(wǎng)絡(luò)收斂,W應(yīng)為對稱陣;(2)、為保證同步方式工作時網(wǎng)絡(luò)收斂,W應(yīng)為非負(fù)定對稱陣;(3)、保證給定的樣本是網(wǎng)絡(luò)的吸引子,并且要有一定的吸引域。
具體設(shè)計時,可以采用不同的方法:(1)、聯(lián)立方程法;(2)、外積和法。
CHNN:在連續(xù)型Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,所有神經(jīng)元都隨時間t并行更新,網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)隨時間連續(xù)改變。
Hopfield網(wǎng)絡(luò)的主要功能
Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的提出就是與其實際應(yīng)用密切相關(guān)。其主要功能在以下兩個方面。
(1)、聯(lián)想記憶:輸入--輸出模式的各元素之間,并不存在一對一的映射關(guān)系,輸入--輸出模式的維數(shù)也不要求相同;聯(lián)想記憶時,只給出輸入模式部分信息,就能聯(lián)想出完整的輸出模式。即具有容錯性。
(2)、CHNN的優(yōu)化計算功能.
應(yīng)用Hopfield 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來解決優(yōu)化計算問題的一般步驟為:
A、分析問題:網(wǎng)絡(luò)輸出與問題的解相對應(yīng)。
B、構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)能量函數(shù):構(gòu)造合適的網(wǎng)絡(luò)能量函數(shù),使其最小值對應(yīng)問題最佳解。
C、設(shè)計網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):將能量函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)式相比較,定出權(quán)矩陣與偏置電流。
D、由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建立網(wǎng)絡(luò)的電子線路并運(yùn)行,穩(wěn)態(tài)--優(yōu)化解或計算機(jī)模擬運(yùn)行。
7. BAM模型
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