神經網絡的學習方式

谷歌人工智能寫作項目：神經網絡偽原創(chuàng)

什么神經網絡訓練學習？學習有哪幾種方式？

人工神經網絡的學習類型

學習是神經網絡研究的一個重要內容，它的適應性是通過學習實現(xiàn)的。根據(jù)環(huán)境的變化，對權值進行調整，改善系統(tǒng)的行為。由Hebb提出的Hebb學習規(guī)則為神經網絡的學習算法奠定了基礎。

Hebb規(guī)則認為學習過程最終發(fā)生在神經元之間的突觸部位，突觸的聯(lián)系強度隨著突觸前后神經元的活動而變化。在此基礎上，人們提出了各種學習規(guī)則和算法，以適應不同網絡模型的需要。

有效的學習算法，使得神經網絡能夠通過連接權值的調整，構造客觀世界的內在表示，形成具有特色的信息處理方法，信息存儲和處理體現(xiàn)在網絡的連接中。

分類根據(jù)學習環(huán)境不同，神經網絡的學習方式可分為監(jiān)督學習和非監(jiān)督學習。

在監(jiān)督學習中，將訓練樣本的數(shù)據(jù)加到網絡輸入端，同時將相應的期望輸出與網絡輸出相比較，得到誤差信號，以此控制權值連接強度的調整，經多次訓練后收斂到一個確定的權值。

當樣本情況發(fā)生變化時，經學習可以修改權值以適應新的環(huán)境。使用監(jiān)督學習的神經網絡模型有反傳網絡、感知器等。非監(jiān)督學習時，事先不給定標準樣本，直接將網絡置于環(huán)境之中，學習階段與工作階段成為一體。

此時，學習規(guī)律的變化服從連接權值的演變方程。非監(jiān)督學習最簡單的例子是Hebb學習規(guī)則。競爭學習規(guī)則是一個更復雜的非監(jiān)督學習的例子，它是根據(jù)已建立的聚類進行權值調整。

自組織映射、適應諧振理論網絡等都是與競爭學習有關的典型模型。

人工神經網絡有哪些類型

人工神經網絡模型主要考慮網絡連接的拓撲結構、神經元的特征、學習規(guī)則等。目前，已有近40種神經網絡模型，其中有反傳網絡、感知器、自組織映射、Hopfield網絡、波耳茲曼機、適應諧振理論等。

根據(jù)連接的拓撲結構，神經網絡模型可以分為：（1）前向網絡網絡中各個神經元接受前一級的輸入，并輸出到下一級，網絡中沒有反饋，可以用一個有向無環(huán)路圖表示。

這種網絡實現(xiàn)信號從輸入空間到輸出空間的變換，它的信息處理能力來自于簡單非線性函數(shù)的多次復合。網絡結構簡單，易于實現(xiàn)。反傳網絡是一種典型的前向網絡。

（2）反饋網絡網絡內神經元間有反饋，可以用一個無向的完備圖表示。這種神經網絡的信息處理是狀態(tài)的變換，可以用動力學系統(tǒng)理論處理。系統(tǒng)的穩(wěn)定性與聯(lián)想記憶功能有密切關系。

Hopfield網絡、波耳茲曼機均屬于這種類型。學習是神經網絡研究的一個重要內容，它的適應性是通過學習實現(xiàn)的。根據(jù)環(huán)境的變化，對權值進行調整，改善系統(tǒng)的行為。

由Hebb提出的Hebb學習規(guī)則為神經網絡的學習算法奠定了基礎。Hebb規(guī)則認為學習過程最終發(fā)生在神經元之間的突觸部位，突觸的聯(lián)系強度隨著突觸前后神經元的活動而變化。

在此基礎上，人們提出了各種學習規(guī)則和算法，以適應不同網絡模型的需要。

有效的學習算法，使得神經網絡能夠通過連接權值的調整，構造客觀世界的內在表示，形成具有特色的信息處理方法，信息存儲和處理體現(xiàn)在網絡的連接中。

根據(jù)學習環(huán)境不同，神經網絡的學習方式可分為監(jiān)督學習和非監(jiān)督學習。

在監(jiān)督學習中，將訓練樣本的數(shù)據(jù)加到網絡輸入端，同時將相應的期望輸出與網絡輸出相比較，得到誤差信號，以此控制權值連接強度的調整，經多次訓練后收斂到一個確定的權值。

當樣本情況發(fā)生變化時，經學習可以修改權值以適應新的環(huán)境。使用監(jiān)督學習的神經網絡模型有反傳網絡、感知器等。非監(jiān)督學習時，事先不給定標準樣本，直接將網絡置于環(huán)境之中，學習階段與工作階段成為一體。

此時，學習規(guī)律的變化服從連接權值的演變方程。非監(jiān)督學習最簡單的例子是Hebb學習規(guī)則。競爭學習規(guī)則是一個更復雜的非監(jiān)督學習的例子，它是根據(jù)已建立的聚類進行權值調整。

自組織映射、適應諧振理論網絡等都是與競爭學習有關的典型模型。

研究神經網絡的非線性動力學性質，主要采用動力學系統(tǒng)理論、非線性規(guī)劃理論和統(tǒng)計理論，來分析神經網絡的演化過程和吸引子的性質，探索神經網絡的協(xié)同行為和集體計算功能，了解神經信息處理機制。

為了探討神經網絡在整體性和模糊性方面處理信息的可能，混沌理論的概念和方法將會發(fā)揮作用。混沌是一個相當難以精確定義的數(shù)學概念。

一般而言，“混沌”是指由確定性方程描述的動力學系統(tǒng)中表現(xiàn)出的非確定性行為，或稱之為確定的隨機性。

“確定性”是因為它由內在的原因而不是外來的噪聲或干擾所產生，而“隨機性”是指其不規(guī)則的、不能預測的行為，只可能用統(tǒng)計的方法描述。

混沌動力學系統(tǒng)的主要特征是其狀態(tài)對初始條件的靈敏依賴性，混沌反映其內在的隨機性。

混沌理論是指描述具有混沌行為的非線性動力學系統(tǒng)的基本理論、概念、方法，它把動力學系統(tǒng)的復雜行為理解為其自身與其在同外界進行物質、能量和信息交換過程中內在的有結構的行為，而不是外來的和偶然的行為，混沌狀態(tài)是一種定態(tài)。

混沌動力學系統(tǒng)的定態(tài)包括：靜止、平穩(wěn)量、周期性、準同期性和混沌解。混沌軌線是整體上穩(wěn)定與局部不穩(wěn)定相結合的結果，稱之為奇異吸引子。

Hopfield 神經網絡有哪幾種訓練方法

人工神經網絡模型主要考慮網絡連接的拓撲結構、神經元的特征、學習規(guī)則等。目前，已有近40種神經網絡模型，其中有反傳網絡、感知器、自組織映射、Hopfield網絡、波耳茲曼機、適應諧振理論等。

根據(jù)連接的拓撲結構，神經網絡模型可以分為：（1）前向網絡網絡中各個神經元接受前一級的輸入，并輸出到下一級，網絡中沒有反饋，可以用一個有向無環(huán)路圖表示。

這種網絡實現(xiàn)信號從輸入空間到輸出空間的變換，它的信息處理能力來自于簡單非線性函數(shù)的多次復合。網絡結構簡單，易于實現(xiàn)。反傳網絡是一種典型的前向網絡。

（2）反饋網絡網絡內神經元間有反饋，可以用一個無向的完備圖表示。這種神經網絡的信息處理是狀態(tài)的變換，可以用動力學系統(tǒng)理論處理。系統(tǒng)的穩(wěn)定性與聯(lián)想記憶功能有密切關系。

Hopfield網絡、波耳茲曼機均屬于這種類型。學習是神經網絡研究的一個重要內容，它的適應性是通過學習實現(xiàn)的。根據(jù)環(huán)境的變化，對權值進行調整，改善系統(tǒng)的行為。

由Hebb提出的Hebb學習規(guī)則為神經網絡的學習算法奠定了基礎。Hebb規(guī)則認為學習過程最終發(fā)生在神經元之間的突觸部位，突觸的聯(lián)系強度隨著突觸前后神經元的活動而變化。

在此基礎上，人們提出了各種學習規(guī)則和算法，以適應不同網絡模型的需要。

有效的學習算法，使得神經網絡能夠通過連接權值的調整，構造客觀世界的內在表示，形成具有特色的信息處理方法，信息存儲和處理體現(xiàn)在網絡的連接中。

根據(jù)學習環(huán)境不同，神經網絡的學習方式可分為監(jiān)督學習和非監(jiān)督學習。

在監(jiān)督學習中，將訓練樣本的數(shù)據(jù)加到網絡輸入端，同時將相應的期望輸出與網絡輸出相比較，得到誤差信號，以此控制權值連接強度的調整，經多次訓練后收斂到一個確定的權值。

當樣本情況發(fā)生變化時，經學習可以修改權值以適應新的環(huán)境。使用監(jiān)督學習的神經網絡模型有反傳網絡、感知器等。非監(jiān)督學習時，事先不給定標準樣本，直接將網絡置于環(huán)境之中，學習階段與工作階段成為一體。

此時，學習規(guī)律的變化服從連接權值的演變方程。非監(jiān)督學習最簡單的例子是Hebb學習規(guī)則。競爭學習規(guī)則是一個更復雜的非監(jiān)督學習的例子，它是根據(jù)已建立的聚類進行權值調整。

自組織映射、適應諧振理論網絡等都是與競爭學習有關的典型模型。

研究神經網絡的非線性動力學性質，主要采用動力學系統(tǒng)理論、非線性規(guī)劃理論和統(tǒng)計理論，來分析神經網絡的演化過程和吸引子的性質，探索神經網絡的協(xié)同行為和集體計算功能，了解神經信息處理機制。

為了探討神經網絡在整體性和模糊性方面處理信息的可能，混沌理論的概念和方法將會發(fā)揮作用。混沌是一個相當難以精確定義的數(shù)學概念。

一般而言，“混沌”是指由確定性方程描述的動力學系統(tǒng)中表現(xiàn)出的非確定性行為，或稱之為確定的隨機性。

“確定性”是因為它由內在的原因而不是外來的噪聲或干擾所產生，而“隨機性”是指其不規(guī)則的、不能預測的行為，只可能用統(tǒng)計的方法描述。

混沌動力學系統(tǒng)的主要特征是其狀態(tài)對初始條件的靈敏依賴性，混沌反映其內在的隨機性。

混沌理論是指描述具有混沌行為的非線性動力學系統(tǒng)的基本理論、概念、方法，它把動力學系統(tǒng)的復雜行為理解為其自身與其在同外界進行物質、能量和信息交換過程中內在的有結構的行為，而不是外來的和偶然的行為，混沌狀態(tài)是一種定態(tài)。

混沌動力學系統(tǒng)的定態(tài)包括：靜止、平穩(wěn)量、周期性、準同期性和混沌解。混沌軌線是整體上穩(wěn)定與局部不穩(wěn)定相結合的結果，稱之為奇異吸引子。

　人工神經網絡分類方法

從20世紀80年代末期，人工神經網絡方法開始應用于遙感圖像的自動分類。

目前，在遙感圖像的自動分類方面，應用和研究比較多的人工神經網絡方法主要有以下幾種：（1）BP（BackPropagation）神經網絡，這是一種應用較廣泛的前饋式網絡，屬于有監(jiān)督分類算法，它將先驗知識融于網絡學習之中，加以最大限度地利用，適應性好，在類別數(shù)少的情況下能夠得到相當高的精度，但是其網絡的學習主要采用誤差修正算法，識別對象種類多時，隨著網絡規(guī)模的擴大，需要的計算過程較長，收斂緩慢而不穩(wěn)定，且識別精度難以達到要求。

（2）Hopfield神經網絡。屬于反饋式網絡。主要采用Hebb規(guī)則進行學習，一般情況下計算的收斂速度較快。

這種網絡是美國物理學家J.J.Hopfield于1982年首先提出的，它主要用于模擬生物神經網絡的記憶機理。

Hopfield神經網絡狀態(tài)的演變過程是一個非線性動力學系統(tǒng)，可以用一組非線性差分方程來描述。

系統(tǒng)的穩(wěn)定性可用所謂的“能量函數(shù)”進行分析，在滿足一定條件下，某種“能量函數(shù)”的能量在網絡運行過程中不斷地減少，最后趨于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。

Hopfield網絡的演變過程是一種計算聯(lián)想記憶或求解優(yōu)化問題的過程。（3）Kohonen網絡。

這是一種由芬蘭赫爾辛基大學神經網絡專家Kohonen（1981）提出的自組織神經網絡，其采用了無導師信息的學習算法，這種學習算法僅根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的屬性而調整權值，進而完成向環(huán)境學習、自動分類和聚類等任務。

其最大的優(yōu)點是最終的各個相鄰聚類之間是有相似關系的，即使識別時把樣本映射到了一個錯誤的節(jié)點，它也傾向于被識別成同一個因素或者一個相近的因素，這就十分接近人的識別特性。

目前已有多種神經網絡訓練方法用

神經網絡的學習算法很多，根據(jù)一種廣泛采用的分類方法，可將神經網絡的學習算法歸納為3類。一類是有導師學習，一類為無導師學習，還有一類是灌輸式學習。

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神經網絡連接方式分為哪幾類？每一類有哪些特點

神經網絡模型的分類人工神經網絡的模型很多，可以按照不同的方法進行分類。其中，常見的兩種分類方法是，按照網絡連接的拓樸結構分類和按照網絡內部的信息流向分類。

1按照網絡拓樸結構分類網絡的拓樸結構，即神經元之間的連接方式。按此劃分，可將神經網絡結構分為兩大類：層次型結構和互聯(lián)型結構。

層次型結構的神經網絡將神經元按功能和順序的不同分為輸出層、中間層（隱層）、輸出層。輸出層各神經元負責接收來自外界的輸入信息，并傳給中間各隱層神經元；隱層是神經網絡的內部信息處理層，負責信息變換。

根據(jù)需要可設計為一層或多層；最后一個隱層將信息傳遞給輸出層神經元經進一步處理后向外界輸出信息處理結果。

而互連型網絡結構中，任意兩個節(jié)點之間都可能存在連接路徑，因此可以根據(jù)網絡中節(jié)點的連接程度將互連型網絡細分為三種情況：全互連型、局部互連型和稀疏連接型2按照網絡信息流向分類從神經網絡內部信息傳遞方向來看，可以分為兩種類型：前饋型網絡和反饋型網絡。

單純前饋網絡的結構與分層網絡結構相同，前饋是因網絡信息處理的方向是從輸入層到各隱層再到輸出層逐層進行而得名的。

前饋型網絡中前一層的輸出是下一層的輸入，信息的處理具有逐層傳遞進行的方向性，一般不存在反饋環(huán)路。因此這類網絡很容易串聯(lián)起來建立多層前饋網絡。反饋型網絡的結構與單層全互連結構網絡相同。

在反饋型網絡中的所有節(jié)點都具有信息處理功能，而且每個節(jié)點既可以從外界接受輸入，同時又可以向外界輸出。

人工神經網絡是怎么學習的呢

1、神經網絡的結構（例如2輸入3隱節(jié)點1輸出）建好后，一般就要求神經網絡里的權值和閾值。現(xiàn)在一般求解權值和閾值，都是采用梯度下降之類的搜索算法（梯度下降法、牛頓法、列文伯格-馬跨特法、狗腿法等等）。

2、這些算法會先初始化一個解，在這個解的基礎上，確定一個搜索方向和一個移動步長（各種法算確定方向和步長的方法不同，也就使各種算法適用于解決不同的問題），使初始解根據(jù)這個方向和步長移動后，能使目標函數(shù)的輸出（在神經網絡中就是預測誤差）下降。

3、然后將它更新為新的解，再繼續(xù)尋找下一步的移動方向的步長，這樣不斷的迭代下去，目標函數(shù)（神經網絡中的預測誤差）也不斷下降，最終就能找到一個解，使得目標函數(shù)（預測誤差）比較小。

4、而在尋解過程中，步長太大，就會搜索得不仔細，可能跨過了優(yōu)秀的解，而步長太小，又會使尋解過程進行得太慢。因此，步長設置適當非常重要。

5、學習率對原步長（在梯度下降法中就是梯度的長度）作調整，如果學習率lr=0.1,那么梯度下降法中每次調整的步長就是0.1*梯度，6、而在matlab神經網絡工具箱里的lr,代表的是初始學習率。

因為matlab工具箱為了在尋解不同階段更智能的選擇合適的步長，使用的是可變學習率，它會根據(jù)上一次解的調整對目標函數(shù)帶來的效果來對學習率作調整，再根據(jù)學習率決定步長。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的利用神经网络进行分类,神经网络学什么的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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