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生物學上具體的專業(yè)術語我們這里不展開描述,我們總結一下神經(jīng)元結構的特點:

  • 每個神經(jīng)元都是一個多輸入單輸出的信息處理單元;

  • 神經(jīng)元輸入分興奮性輸入和抑制性輸入兩種類型;

  • 神經(jīng)元具有空間整合特性和閾值特性;

  • 神經(jīng)元輸入與輸出間有固定的時滯,主要取決于突觸延擱。

由此兩位大牛提出了神經(jīng)網(wǎng)絡的早期M-P模型,如下圖:
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該模型的基本思想很簡單,就是仿照神經(jīng)元接受多個輸入信號,由于突觸的性質和突觸強度不同,所以對神經(jīng)元的影響程度不同,我們加上了權重的概念,其正負模擬了神經(jīng)元中的興奮和抑制作用,最后所有信號累加整合,其值為:
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輸入信號有了,神經(jīng)元是否被激活,要看輸入信號是否超過了某一閾值電位,如果被激活神經(jīng)元輸出脈沖,否則神經(jīng)元不會輸出信號,其過程如下函數(shù):
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當然這里我們也可以寫成矩陣的形式
類似神經(jīng)元結構的特點,經(jīng)典的M-P模型的特點可以總結如下:

  1. 每個神經(jīng)元都是一個多輸入單輸出的信息處理單元;

  2. 神經(jīng)元輸入分興奮性輸入和抑制性輸入兩種類型;

  3. 神經(jīng)元具有空間整合特性和閾值特性;

  4. 神經(jīng)元輸入與輸出間有固定的時滯,主要取決于突觸延擱;

  5. 忽略時間整合作用和不應期;

  6. 神經(jīng)元本身是非時變的,即其突觸時延和突觸強度均為常數(shù)。(神經(jīng)網(wǎng)絡中權重在訓練結束后是固定的)

結合兩個公式來看這幾個特點:對于特點1,我們的公式有多個x輸入信號,但我們的輸出信號只有一個o;權重的正負體現(xiàn)了特點2中輸入分興奮和抑制;對于第3個特點,我們第2個公式中只有當輸入信號的累加和超出電位閾值才會有輸出;另外我們的公式只考慮了所有輸入信號的整合,并沒有去考慮時間整合(就是不管你信號早到晚到,只要到了都是好信號),體現(xiàn)了特性4和5。
隨著M-P模型的提出,神經(jīng)網(wǎng)絡的研究有三次興起,最近的一次就是隨著卷積神經(jīng)網(wǎng)絡提出的深度學習的火熱。

早期神經(jīng)網(wǎng)絡

M-P模型很簡單,僅僅是一種單個神經(jīng)元上的建模,并沒有形成網(wǎng)絡,沒法去完成一些特定的任務。由此人們提出了神經(jīng)網(wǎng)絡的概念,而早期的研究,由于當時硬件水平和計算條件的限制,神經(jīng)網(wǎng)絡結構一般比較簡單。

兩層神經(jīng)網(wǎng)絡

由此1958年,計算科學家Rosenblatt提出了由兩層神經(jīng)元組成的神經(jīng)網(wǎng)絡。他給它起了一個名字“感知器”(Perceptron)
其結構如下圖:
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這種簡單的單層神經(jīng)網(wǎng)絡有點類似于邏輯回歸,通過簡單的權重訓練,能夠處理簡單的線性分類問題,類似下圖:
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而對于非線性的分類問題(如經(jīng)典的異或問題)卻無能為力,后來研究人員也發(fā)現(xiàn)了這一點,神經(jīng)網(wǎng)絡研究遍進入了低谷期(好傷心TT)

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