神经网络必须通过按照学习方法学习(也称训练),才能用于系统控制,通过学习神经网络才具有模式识别、自适应、自组织和自学习等功能,体现人工神经网络具有智能的主要表现,有了这些功能便可以用作各种用途。
神经网络学习能产生这些功能,主要是通过不断调整网络的权值来实现的。可以用一个简单例子来说明:神经网络学习,首先要有一定的学习准则。如神经网络对手写“A”、“B”两个字母进行识别,规定当“A”输入网络时,应该输出“1”,而当输入为“B”时,输出为“0”。按照这个准则应该是:如果网络作出错误的判决,则通过网络的学习(通过修改权值),应使网络减少下次犯同样错误的可能性。首先,给网络的各连接权值赋予(0,1)区间内的随机值,将“A”所对应的图像模式输入给网络,网络将输入模式加权求和,与门限比较,再进行非线性运算,得到网络的输出。在此情况下,网络输出为“1”和“0”的概率各为50%,也就是说是完全随机的。这时如果输出为“1”(结果正确),则使连接权值增大,以便使网络再次遇到“A”模式输入时,仍然能作出正确的判断。
如果输出为“0”(即结果错误),则把网络连接权值朝着减小综合输入加权值的方向调整,其目的在于使网络下次再遇到“A”模式输入时,减小犯同样错误的可能性。如此操作调整,当给网络轮番输入若干个手写字母“A”、“B”后,经过网络按以上学习方法进行若干次学习后,网络判断的正确率将大大提高。这说明网络对这两个模式的学习已经获得了成功,它已将这两个模式分布地记忆在网络的各个连接权值上。当网络再次遇到其中任何一个模式时,能够作出迅速、准确的判断和识别。一般来说,网络中所含的神经元个数越多,则它能记忆、识别的模式也就越多。(www.xing528.com)
目前神经网络的学习方法有多种,按有无导师来分类,可分为有导师学习、无导师学习和再励学习等几大类。在有导师学习方式中,网络的输出和期望的输出(即教师信号)进行比较,然后根据两者之间的差异调整网络的权值,最终使差异变小。在无导师学习方式中,输入模式进入网络后,网络按照一个预先设定的规则(如竞争规则)自动调整权值,使网络最终具有模式分类等功能。再励学习是介于上述两者之间的一种学习方式。
学习过程首先是神经网络被环境所激励,激励的结果使神经网络发生变化;然后由于变化对于其内在的结构的作用(权值的调整),使得神经网络以一种新的方式对环境进行响应,可归纳为激励→变化→响应。
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