神经网络的本质

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神经网络的本质范文第1篇

2013年11月5日，“鲁本斯、凡・戴克与佛兰德斯画派列士敦士登王室珍藏展”在国家博物馆拉开序幕，包括绘画、雕刻和挂毯等百件作品，涵盖从起始到兴盛的佛兰德斯画派代表作。那些曾经只能在艺术史专著里看到的杰作，在眼前一一复活了神采风韵。有人说，走近些，你甚至能感觉到鲁本斯画里女人们肌肤的温度。

鲁本斯：佛兰德斯画派集大成者

16世纪下半叶尼德兰一分为二，北部成立了共和国，即今日的荷兰，信奉新教；南部的佛兰德斯是今天的比利时，仍未摆脱西班牙的统治，处于天主教的阵营。佛兰德斯的安特卫普市，从15世纪末就开始成为一个繁华的商品贸易中心和奢侈品生产基地，越来越多富裕的资助人与艺术品交易，吸引来更多优秀的艺术家。1560年，有300多名艺术家在这个城市从事绘画和雕塑。同时教会与统治者也有借助感性形象重建精神权威的需要，在多种条件的作用下，佛兰德斯的艺术猛然繁荣起来。

作为一个艺术史的概念，佛兰德斯画派大约形成于1581年。这一画派基本符合宫廷贵族与天主教会的审美旨趣，追求纪念碑式的光彩夺目，富丽堂皇的装饰性，同时将意大利兴起的巴洛克风格与本民族特色相结合，使得17世纪的佛兰德斯一举发展为北欧巴洛克艺术的中心。无论从数量还是质量上，列支敦士登王室收藏的佛兰德斯画派作品在世界上都占有优势，这也是王室首次以这一主题举办展览。佛兰德斯画派中最耀眼夺目的桂冠，无疑属于鲁本斯。

1577年6月28日，鲁本斯出生在德国小城茨根，不过他的故乡在安特卫普市。十岁那年父亲不幸去世，不久寡母就带着孩子们回到了老家。鲁本斯接受了很好的教育，加之天赋异禀，他很小就已能背诵许多拉丁文诗篇，阅读古希腊罗马原著典籍。他从13岁开始学画，先后拜投过三位老师，第三位老师奥托・凡・维恩对他的影响最大。鲁本斯以后善于画富有装饰性的寓意画，极为老练地运用象征物来表达抽象概念，就得益于维恩门下的训练。更重要的是，维恩钟情意大利艺术直接影响了鲁本斯，让他于1600年3月踏上去意大利朝圣留学的旅途。

意大利的8年，让一个天才破壳而生。23岁的鲁本斯先是担任了曼图亚公爵的宫廷画师，后者的家族收藏在欧洲数一数二，于是鲁本斯幸运地拥有观摩拉斐尔和提香等文艺复兴名家原作的机会，他还可以随意临摹自己喜欢的作品。他后来被别的赞助人又派到罗马，仔细钻研过米开朗基罗等大师的雕像、绘画。最触动他的还是提香的画，灿烂的色彩、富于想象的构思无不呼应着他内在的创作冲动。

除了提香，鲁本斯还很欣赏同辈人卡拉瓦乔，卡拉瓦乔善于处理明暗关系，画风叛逆而又大胆，照着街头的流浪汉写生画基督像，甚至以泰伯河里的女性浮尸为模特画《死去的圣母》，使订件人咋舌得不敢接受。鲁本斯在他的画中看到了现实主义的可贵火花，他本人就是在佛兰德斯写实主义的氛围中成长起来的。鲁本斯临了不少卡拉瓦乔的画，还怂恿曼图亚公爵买下那幅订件人拒收的《死去的圣母》。八年的艺术熏陶，使得鲁本斯迅速成长起来，积累丰厚。1608年母亲逝世，他返回安特卫普，后被佛兰德斯的统治者伊莎贝拉公主极力挽留，成为她的宫廷画家。

鲁本斯一生创作的主要题材是宗教神话主题。那时候的画家不可避免要受到教会的种种制约，而鲁本斯却保留了自由的艺术天性，在宗教题材中灌注凡俗的情感，在神话和历史题材中表现出真实的人性。写过《艺术哲学》的美术史家丹纳评价鲁本斯：“他的作品表面上涂着一层天主教的圣油，而骨子里的风俗、习惯、思想感情，一切都是异教的。”

这次展览中的《战神马尔斯与瑞亚・西尔维亚》，是鲁本斯的一幅代表作。列支敦士登王室收藏了这幅画的三个版本：小型的草图、208cm×272cm大幅的油画以及以此画为底版的挂毯。战神马尔斯爱上壁炉女神维斯塔的女祭司瑞亚・西尔维亚，占有了她，两人后来生下的双胞胎成为罗马城的缔造者。这幅画选取的就是马尔斯抓住西尔维亚胳膊的瞬间，戏剧性的时刻与场面，两人对峙而带有运动感的结构，饱满明亮的色彩，都体现出鲁本斯的典型特征。鲁本斯载入史册的代表作《爱之园》、《强劫留西帕斯的女儿》等皆属如此，挥洒自如，肯定人的力量与人生的欢乐，将巴洛克的艺术精神奏成一曲激越颂歌。这大概和他春风得意的一生莫不有关。

鲁本斯早早成名，尽享一世荣华，一生都与潦倒没落丝毫不沾边。他有一切理由欢乐地看待这世界。他所开创的明暗强烈、色彩绚烂、气势宏大而又生机勃勃的新画风，赢得了上至王室下至平民所有人的欢迎，教会贵族、富裕的中产阶级以得到他的一幅画为荣，他在世时就赢得这样的殊荣――“画家之王，王之画家”。

1609年鲁本斯与安特卫普市一位律师的女儿伊莎贝拉・勃兰特结婚，从他创作的两人肖像画中，可以看出夫妻间流动着的深沉爱意。这次展出画作中，最为著名的就是鲁本斯作于1616年的《克拉拉・宝琳娜・鲁本斯的肖像》，画中的小女孩是两人的长女。当时的肖像画已商业化，完成一幅作品需将对象的所有细节都刻画入微，比如华贵的珠宝金饰其实是主人高贵身份的一种证明。而面对自己5岁的女儿，鲁本斯跳脱出陈规旧习的约束，抛却了构图的诀窍，让小姑娘率真地直面观者，这在当时典型的肖像画中很少出现；服装画得很粗略，几乎全用大笔触涂抹；画家的全部精力都聚焦在对人物精神面貌的捕捉：小女孩瞳仁里湿润而清澈的光芒，根根分明的金色童发，吹弹可破的苹果脸，都让人物的内在越发凸显，很有现代感。这幅鲁本斯的上乘之作尺寸虽很小（37cm×27cm），却能跻身为“欧洲艺术史上最感人的儿童肖像画之一”。不幸的是，这位小姑娘只活到12岁便夭折了。

鲁本斯和提香一样，在表现人体肌肤上下过很大的功夫，画妇女与儿童尤其卓越。他常在画布上先涂一层淡褚底色，接着用深色勾出大体轮廓，暗部画得极薄，受光部位则用厚厚的不透明色堆上去，这样暗部下面的底色能透上来，肌肤就显得透明而滋润，有时简直像花瓣一样鲜艳娇嫩，在色彩明暗的微妙变化中，让人真切感受到生命的律动。

丹纳曾说：“佛兰德斯只有一个鲁本斯，正如英国只有一个莎士比亚，其余的画家无论如何伟大，总缺少一部分天才。”列支敦士登王室收藏馆长约翰・卡夫特纳对此评价道：鲁本斯的“天才”体现在他的智慧上，“作为一个智者，他对古董、圣经以及其他众多主题都有涉猎”。鲁本斯兴趣广泛，极为博学，早年他钻研过自然科学，尤对植物学、地理和光学倍感兴趣。后来收入颇丰的他将大量的财产用于收藏书籍（当时其实很昂贵）和各种古代文物、雕刻与名画，他的家堪称一座博物馆。鲁本斯还精通七门语言，爱好古典文学，最爱读罗马作家维吉尔和奥维德等人的作品。广博的艺术修养实际上是他绘画艺术的深厚根基。他多才多艺，创作领域涉及雕塑、建筑、书籍插图、版画、挂毯等，主题更是兼容并包，无不涉猎。可以说在他所处的时代，他是一个巨人般的存在。

这次展览中鲁本斯作于1617年的德西乌斯・穆斯系列作品，灵感来自罗马历史学家李维的《罗马史》。公元前340年拉丁人与罗马军队展开殊死决战，两位罗马指挥官德西乌斯・穆斯和托尔夸图斯做了同样的一个梦：胜方的将领必将在此次战役中身亡。因此只有将领殉国，才能使己方获得胜利，于是德西乌斯・穆斯为了上帝的意愿决定自我献祭……罗马最终取得了胜利。根据李维的记载，德西乌斯・穆斯是被敌军弓箭射中身亡，鲁本斯为了增加戏剧性，在《德西乌斯・穆斯之死》中将其改为被长矛刺死，定格了英雄被刺穿脖子从战马上跌落下来的一刻。德西乌斯・穆斯系列既是非常出色的油画，也是鲁本斯为布鲁塞尔工坊设计的提花挂毯图样。织工纺织的方向与画作方向是相反的，为了方便他们的工作，鲁本斯特意从反面绘制了图样，所以画中的人物一律用左手持武器，右手拿盾牌。

鲁本斯精力旺盛，无论冬夏，他每天早上五点钟起床去参加早上的弥撒，从教堂一回来就钻进工作室，他在作画时同时雇人朗读古典文学作品给他听，丝毫不受打扰。他在吃喝方面比较节制，据说一天工作就只吃一顿便饭，而通常的放松方式就是傍晚骑着他的西班牙良马溜达一圈。

鲁本斯还是一位出色的外交官。从1621年起，他担任了伊莎贝拉公主的顾问，开始参与政治和外交活动。他14岁时曾被送到一位贵夫人府第当过侍童，在那里学会了上流社会的所有礼仪习俗，又多年走访外国，阅历丰富，胸襟开阔：“我把世界的每一块地方都看作是我自己的故乡”。执行外交任务之余，鲁本斯便借机遍游欧洲的画廊，从中收获灵感。他还因此发现了年轻的委拉斯贵支，并建议腓力四世将其送往意大利深造。1628年夏天，他作为特使被西班牙国王派往英国，一边谈判，一边在住处布置了临时画室搞创作。英国大臣问他：“尊敬的大使阁下，你在业余时间常以绘画自娱吗？”他答道：“画画是我的职业，当大使是我的爱好。”

大使的身份一直陪伴他到1630年。1626年爱妻勃兰特因染时疫去世，让他一度只愿离开家出访外国，远离回忆。1630年，53岁的鲁本斯迎娶了17岁的姑娘海伦娜・弗尔曼。组建的新家庭重新带给鲁本斯温暖与活力，在他晚期明快优美的风景画中处处可见其愉快的心境。人生最后十年里，鲁本斯从政事中退隐，重新沉浸在艺术创造的快乐之中，直到1640年5月30日因痛风病复发，在安特卫普市的工作室里与世长辞。

鲁本斯的名字已成为佛兰德斯巴洛克绘画的代名词，很少有艺术家在有生之年就获得如此尊崇。他的画影响了后世许多不同类型的艺术家，比如雷诺兹、德拉克洛瓦、雷诺阿、凡・高等一批杰出的画家。

凡・戴克：引领英国肖像画150年

鲁本斯的艺术成就使他成为公认的佛兰德斯画坛班首。随着名声日上，订件越来越多，鲁本斯忙得分身无术。1609年他创立了自己的工作室，与学生和助手一同完成任务。鲁本斯的油画作品可分为三类：他亲手画的、他画了一部分的，以及他仅仅监督指导过的。本次展览另一位重要的佛兰德斯画家，便是鲁本斯最出色的弟子凡・戴克。

凡・戴克1599年出生在安特卫普市。1617年他来到鲁本斯的工作室，与这位年长自己22岁的大师共同进行创作，在此获益匪浅。他曾担任过鲁本斯的第一助手，在流传至今的一些作品中，特别是肖像画，有时很难分清到底出自谁手。不过两人在艺术气质上，还是存在着明显差异。鲁本斯的激情溢于画表，凡・戴克则显得冷静克制得多。鲁本斯经常用黄色作为画作的第一层底色，作品多呈暖色，而凡・戴克则是用灰色作为底色，所以色调也不浓烈。凡・戴克的技法很受鲁本斯流畅风格的影响，不过他更讲究笔触的精妙、细腻。

凡・戴克最擅长的是肖像画，当他成名后，也有许多贵族纷纷向其订画，忙得也要开工作室请助手。最欣赏他的主顾是英王查理一世。1632年凡・戴克来到伦敦，被任命为“直属陛下的首席画家”，此后查理一世就没再找过其他画家，凡・戴克也一直呆在英国直到1641年离世。他受欢迎并不奇怪，凡・戴克很懂得如何美化他的对象。有人在他的画中见过查理一世的妻子玛利亚王后，为其高雅迷人而倾倒，等见到真容时不禁大失所望，据说玛利亚王后生得耸肩驼背，姿容平平。在当时的艺术中，像伦勃朗那样逼真得出灵魂的肖像画毕竟是罕见的。

美术史家形容凡・戴克的肖像画，是“一种充满戏剧性的自我表现艺术，既有公开说出的台词，又有含蓄的内心活动”。在他之前，英国的肖像画比较拘谨单调，往往以单独的人物为中心占据画面，面部和躯体都正对观者，一览无余，缺少回味。而凡・戴克“他一直在用画笔塑造高贵的英国人”，就像如今的摄影师一样，他操纵着光线、背景、模特儿的姿态，赋予他们风流雅致。

这次展览展出的一幅作于1629-1630年的凡・戴克的杰作《玛丽亚・德・塔西丝的肖像》，就典型体现了凡・戴克的风格。画像上的玛丽亚大概19岁，她来自一个很富有的意大利家族，他们曾于15世纪后期开创了欧洲第一个邮政系统。人物穿着镶金线的华贵衣裙，真丝的面料闪烁着微光，手中鸵鸟毛扇子轻盈蓬松，精致的衣领与珠光宝气的首饰，画家事无巨细地将其一一描绘，年轻的脸庞淡淡含笑，满足惬意。有人说，十七世纪的肖像画家中，没有人（包括鲁本斯）能像凡・戴克那样细致入微地描绘皮肤：如何被骨骼绷紧，如何松驰下来，如何陷进颅骨上的孔腔……而具有非凡的表现力。他画的静物画，也有着“幻觉艺术般的精确手法”。

凡・戴克所开创的轻松高贵的风格影响了此后的英国肖像画近150年。有趣的是，19世纪他画中查理一世的胡须样式还在英美广为流行，引领一时胡子风潮，被称之为“凡・戴克式”。

列支敦士登王室六百年收藏史

此次展览中的收藏方同样值得关注。列支敦士登是夹在瑞士与奥地利两国间的一个内陆小国，国土面积仅160平方公里。但列支敦士登王室收藏的历史却十分深远，拥有堪称世界上最大、最重要的艺术收藏之一。

列支敦士登王室的收藏品，大多放置在维也纳市中心的列支敦士登城市宫与位于罗绍区的花园宫。这两处宫殿里所藏的欧洲艺术品横跨五个世纪，包括从文艺复兴早期到比德迈厄时代大约1700幅绘画、超过500件雕塑以及大量瓷器、家具、挂毯、狩猎枪械等，其中就有目前世界上最昂贵的家具――“巴德明顿柜”。

列支敦士登家族的收藏最早可追溯到格奥尔格・冯・列支敦士登，这位先祖1390年到1419年在意大利特伦托担任主教，曾委托艺术家文泽劳斯绘制组画，用于装饰他的城堡，拉开这一家族长达600多年的收藏。收藏品既是家族财富的载体，也是其精神凝聚的象征，家族内默守不成文的规定：如有藏品被卖掉，则必须用近似数额的金钱购进新的艺术品。所以王室收藏的核心目录能保持几个世纪而不变。

16世纪开始，安特卫普市发展成一个国际艺术品交易中心。这次展览中一幅小弗朗斯・弗兰肯所作的《收藏家的画廊》，可以一窥当时艺术品市场繁荣兴旺的程度。高大宏伟的厅堂里挂满了画作，风景肖像神话题材一应俱全，尊贵的客人们在其中信步观赏品评，画廊中丰富的“画中画”对研究其时的风尚与社会风俗都极有价值。1643年，卡尔・欧西比乌斯一世（1611-1684）购买了鲁本斯的《圣母玛利亚升天》，这是列支敦士登王室历史上拥有的第一幅鲁本斯。得益于安特卫普当时成熟发达的艺术品市场，欧西比乌斯和他的儿子约翰・亚当・安德烈亚斯一世（1657-1712）迅速建立起一个佛兰德斯绘画的收藏系列。到1712年安德烈亚斯一世公爵去世时，列支敦士登王室已拥有总共超过50幅鲁本斯的原作，数量在世界上首屈一指，其他收藏机构鲜有超过三十幅作品的收藏。1692年安德烈亚斯一世为了购买鲁本斯的德西乌斯・缪斯系列，甚至不惜陷入巨大的债务中。

神经网络的本质范文第2篇

摘要:常规PID控制器以其算法简单、可靠性高等优点,在工业生产得到了广泛应用。但是,PID控制器存在控制参数不易在线实时整定、难于对复杂对象进行有效控制等不足。利用神经网络自学习、自适应和非线性映射等特点,将神经网络和PID控制相结合,形成一种PID神经网络控制系统,可对工业中使用的具有大时滞、慢时变、非线性特点的电炉系统进行有效辨识与控制。

关键词:PID神经网络;智能控制器;滞后系统;时变系统;电炉控制系统

中图分类号:TP18文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)28-8028-03

Application of PID Neural Network in Electric Cooker Controlling Systems

REN Hui, WANG Wei-zhi

(Institute of Automation, Fuzhou University,Fuzhou 350002, China)

Abstract: General PID controller, because its algorithm is simple and high reliability,so has been widely used in industrial production. However, PID controller, there is not easy to line real-time control parameter tuning, is difficult for complex objects such as lack of effective control. Using neural network self-learning, adaptive and nonlinear mapping characteristics of neural network and PID control combined to form a PID neural network control system can be used in industry with a large time lag, slow time-varying, nonlinear characteristics of electric systems for effective identification and control.

Key words: PID neural network;intelligent controller;time lag system;time-varying system;electric cooker systems

近年来,随着神经网络理论的发展,将控制中应用最广泛的PID的控制器与具有自学习功能的神经网络相结合,已成为智能控制研究的一个新方向。并且,在这个方向上已取得了一些研究成果 。其主要的结合方式是在常规PID控制器的基础上增加一个神经网络模块,利用神经网络来在线调节 PID参数,但缺点是结构较复杂。本文介绍的PID神经网络是将PID控制规律融进神经网络之中构成的,实现了神经网络和PID控制规律的本质结合。它属于多层前向网络,但是它与一般的多层前向网络又不完全相同,一般的多层前向网络中的全部神经元的输入输出特性都是相同的,而PID-NN的隐含层是由比例、积分、微分三个单元组成,是一种动态前向网络,更适合于控制系统。各层神经元个数、连接方式、连接权值是按控制规律的基本原则和已有的经验确定的,保证了系统稳定和快速收敛。由于PID神经网络控制器是将神经网络和PID控制规律融为一体,所以其既具有常规PID控制器结构简单、参数物理意义明确之优点,同时又具有神经网络自学习、自适应的功能,可将PID神经网络应用于对工业控制领域的复杂非线性对象的控制。

本文提出一种基于PID神经网络的控制方案,用来对大时滞、慢时变、非线性的电炉系统进行辨识与控制。

1 PID神经网络控制系统

1.1 PID神经网络的结构

PID神经网络是一个 3层的前向网络,包括输入层、隐含层和输出层,其结构如图1所示。网络的输入层有2个神经元,分别对应系统的输人和输出;隐含层有3个神经元,各神经元的输出函数互不相同,分别对应比例(P)、积分(I)、微分(D)3个部分;网络的输出层完成PID-NN控制规律的综合。网络的前向计算实现PID神经网络的控制规律,网络的反向算法实现PID神经网络参数的自适应调整。

1.2 控制系统结构及其工作原理

PID神经网络控制系统结构如图2所示。控制系统包含PID神经网络辨识器(PID-NNI )和PID神经网络控制器((PID-NNC )。其中r(k)为系统的设定输入,y(k)为被控对象的实际输出,y~(k)为PID-NNI的输出,u(k)为PID-NNC的输出。系统的工作原理是:利用神经网络的非线性函数逼近能力和学习记忆功能,由PID-NNI在线对被控对象模型进行辨识。它利用输出偏差(e1(k)=y(k)-y~(k) ),修正网络权值,使之逐步适应被辨识对象的特性。当它学习到与被控对象基本一致时,PID-NNC利用系统偏差 (e2(k)=r(k)-y~(k)),通过反传算法实时调整自身权值,以跟上系统的变化,达到有效控制的目的。

2 PID神经网络学习算法

神经网络的本质范文第3篇

关键词：神经网络；智能；计算；应用研究

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)20-30326-02

Application of Neural Network Forefront

LI Bing-fu1,2

(1.Zhanjiang Normal College, Zhanjiang 524048, China; 2.Chongqing University, Master of the Computer College, Chongqing 400030, China)

Abstract: The rise of neural networks, has been on the cognitive and intellectual nature of the computer industry and basic research has produced an unprecedented excitement and great role. Therefore, in all fields has greatly applied research.

Key words: Neural Networks; Intelligent; Computing; Applied Research

1 引言

神经网络是一门模仿人类神经中枢――大脑构造与功能的智能科学，利用物理器件来模拟生物神经网络的某些结构和功能，即由许多功能简单的神经元互联起来，形成一种能够模拟人的学习、决策和识别等功能的网络系统。他具有快速反映能力，便于对事物进行适时控制与处理；善于在复杂的环境下，充分逼近任意非线形系统，快速获得满足多种约束条件问题的最优化答案；具有高度的鲁棒性和容错能力等优越性能。

神经网络的崛起，已对认知和智力的本质的基础研究乃至计算机产业都产生了空前的刺激和极大的推动作用。因此在各个领域都有很大的应用研究。

2 神经网络（ANN）的研究内容

1) 理论研究：ANN模型及其学习算法，试图从数学上描述ANN的动力学过程，建立相应的ANN模型，在该模型的基础上，对于给定的学习样本，找出一种能以较快的速度和较高的精度调整神经元间互连权值，使系统达到稳定状态，满足学习要求的算法；2) 实现技术的研究：探讨利用电子、光学、生物等技术实现神经计算机的途径；3) 应用的研究：探讨如何应用ANN解决实际问题，如模式识别、故障检测、智能机器人等。

3 神经网络在各领域的应用研究

3.1 智能机器领域的应用研究

智能机器领域的应用研究主要是进一步研究调节多层感知器的算法，使建立的模型和学习算法成为适应性神经网络的有力工具，构建多层感知器与自组织特征图级联想的复合网络，是增强网络解决实际问题能力的一个有效途径。重视联结的可编程性问题和通用性问题的研究，从而促进智能科学的发展。通过不断探索人类智能的本质以及联结机制，并用人工系统复现或部分复现，制造各种智能机器，可使人类有更多的时间和机会从事更为复杂、更富创造性的工作。

智能的产生和变化经过了漫长的进化过程，我们对智能处理的新方法的灵感主要来自神经科学，例如学习、记忆实质上是突触的功能，人类大脑的前额叶高度发育，它几乎占了30%大脑的表面积，在其附近形成了人类才出现的语言运动区，它与智能发育密切相关，使神经系统的发育同环境的关系更加密切，脑的可塑性很大，能主动适应环境还能主动改造环境，人类向制造智能工具方向迈进正是这种主动性的反映。脑的可塑期越长，经验对脑的影响就越大，而人类的认知过程很大程度上不仅受经验主义的影响，而且还接受理性主义的模型和解释。因此，对于智能和机器的关系，应该从进化的角度，把智能活动看成动态发展的过程，并合理的发挥经验的作用。同时还应该从环境与社会约束以及历史文化约束的角度加深对它的理解与分析。

神经网络是由大量处理单元组成的非线性、自适应、自组织系统，它是在现代神经科学研究成果的基础上提出的，试图模拟神经网络加工、记忆信息的方式，设计一种新的机器，使之具有人脑风格的信息处理能力。智能理论所面对的课题来自“环境－问题－目的”，有极大的诱惑力与压力，它的发展方向就将是，把基于联结主义的神经网络理论、基于符号主义的人工智能专家系统理论和基于进化论的人工生命这三大研究领域，在共同追求的总目标下，自发而有机的结合起来。在21世纪初，智能的机器实现问题的研究将有新的进展和突破。

3.2 神经计算和进化计算的应用研究

计算和算法是人类自古以来十分重视的研究领域，本世纪30年代，符号逻辑方面的研究非常活跃。例如Church、Kleene、Godel、Post、Turing等数学家都给出了可计算性算法的精确数学定义，对后来的计算和算法的发展影响很大。50年代数学家Markov发展了Post系统。80年代以后，神经网络理论在计算理论方面取得了引人注目的成果，形成了神经计算和进化计算新概念，激起了许多理论家的强烈兴趣，大规模平行计算是对基于Turing机的离散符号理论的根本性的冲击，但90年代人们更多的是批评的接受它，并将两者结合起来，近年来，神经计算和进化计算领域很活跃，有新的发展动向，在从系统层次向细胞层次转化里，正在建立数学理论基础。随着人们不断探索新的计算和算法，将推动计算理论向计算智能化方向发展，在21世纪人类将全面进入信息社会，对信息的获取、处理和传输问题；对网络路由优化问题；对数据安全和保密问题等等将有新的要求，这些将成为社会运行的首要任务，因此，神经计算和进化计算与高速信息网络理论联系将更加密切，并在计算机网络领域中发挥巨大的作用，建立具有计算复杂性、网络容错性和坚韧性的计算理论。

基于人类的思维方式的转变：线性思维转到非线性思维。神经元、神经网络都具有非线性、非局域性、非定常性、非凸性和混沌等特性，故此在计算智能的层次上进行非线性动力系统、 混沌神经网络以及对神经网络的数理研究。从而进一步研究自适应性子波、非线性神经场的兴奋模式、神经集团的宏观力学等。因为，非线性问题的研究是神经网络理论发展的一个最大动力，也是它面临的最大挑战。此外，神经网络与各种控制方法有机结合具有很大发展前景，建模算法和控制系统的稳定性等研究仍为热点问题，而容忍控制、可塑性研究可能成为新的热点问题。开展进化并行算法的稳定性分析及误差估计方面的研究将会促进进化计算的发展。把学习性并行算法与计算复杂性联系起来，分析这些网络模型的计算复杂性以及正确性，从而确定计算是否经济合理。因而关注神经信息处理和脑能量两个方面以及它们的综合分析研究的最新动态，吸收当代脑构象等各种新技术和新方法是十分重要的。

离散符号计算、神经计算和进化计算相互促进或者最终导致这3种计算统一起来，这算得上是我们回避不了的一个重大难题。预计在21世纪初，关于这个领域的研究会产生新的概念和方法。尤其是视觉计算方面会得到充分地发展。我们应当抓住这个机会，力求取得重大意义的理论和应用成果。

3.3 神经网络结构和神经元芯片的应用研究

神经网络结构的研究是神经网络的实现以及成功地实现应用的前提，又是优越的物理前提。它体现了算法和结构的统一，是硬件和软件的混合体，这种硬软混合结构模型可以为意识的作用和基本机制提供解释。未来的研究主要是针对信息处理功能体，将系统、结构、电路、 器件和材料等方面的知识有机结合起来，建构有关的新概念和新技术，如结晶功能体、最子效应功能体、高分子功能体等。在硬件实现上，研究材料的结构和组织，使它具有自然地进行信息处理的能力，如神经元系统、自组织系统等。神经计算机的主要特征是具有并行分布式处理、学习功能，这是一种提高计算性能的有效途径，使计算机的功能向智能化发展，与人的大脑的功能相似，并具有专家的特点，比普通人的反应更敏捷，思考更周密。光学神经计算机具有神经元之间的连接不仅数量巨大而且结合强度可以动态控制，因为光波的传播无交叉失真，传播容量大，并可能实现超高速运算，这是一个重要的发展领域，其基础科学涉及到激光物理学、非线性光学、光紊乱现象分析等，这些与神经网络之间在数学构造上存在着类似性。近年来，人们采用交叉光互连技术，保证了它们之间没有串扰，它有着广阔的发展前景。在技术上主要有超高速、大规模的光连接问题和学习的收敛以及稳定性问题，可望使之得到突破性进展；另一种是采用LSI技术制作硅神经芯片，以及二维VLSI技术用于处理具有局部和规则连接问题。在未来一、二十年里半导体神经网络 芯片仍将是智能计算机硬件的主要载体，而大量的神经元器件，如何实现互不干扰的高密度、高交叉互连，这个问题可望尽早得到解决。此外，生物器件的研究正处于探索之中，研究这种模型的理论根据是当硅集成块和元件间的距离如果接近0.01微米时，电子从邻近元件逸入的概率将很有限，便产生“隧道效应”的现象，它是高集成电路块工作不可靠的原因之一。而生物芯片由于元件是分子大小的，其包装密度可成数量级增加，它的信号传播方式是孤电子，将不会有损耗，并且几乎不产生热。因此，它有更诱人的前景。随着大量神经计算机和神经元芯片应用于高科技领域，给神经网络理论和方法赋予新的内容，同时也会提出一些新的理论课题，这是神经网络迅速发展的一个动力。

4 结束语

近年来，我国“863”计划、攻关计划、“攀登”计划和国家自然科学基金等，都对神经网络的研究给予了资助，吸引了大量的优秀青年人才从事神经网络领域的研究工作，并促进我国能在这个领域取得世界上的领先地位。在21世纪科学技术发展征程中，神经网络理论的发展将与日俱增。

参考文献：

[1] 阎平凡.人工神经网络的容量、学习与计算复杂性[J]. 电子学报,1995,23.

神经网络的本质范文第4篇

关键词：BP算法 训练样本 小车自动寻径

中图分类号：TP273.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0102-02

1 引言

随着生产技术的发展和自动化程度的提高，在自动化领域中，许多复杂性操作或对人体有害的工作都由机器自动完成，为了实现这一工作，机器就必须具有智能性。

人工神经网络是由人工神经元（简称神经元）互连组成的网络，以大规模模拟并行处理为主，具有很强的鲁棒性和容错性自学习能力，是一个大规模自适应非线性动力系统；具有集体运算的能力。多层前向神经网络（BP网络）是神经网络结构形式中应用较多的自学设计方法之一。BP算法可以通过已知数据训练网络模型，应用于对未知数据的预测[3]。因此能很好的应用于小车自动寻径，使小车具有智能性。

2 BP算法神经网络

BP神经网络（Back-Propagation networks）包括三个层次：输入层、隐含层、输出层[2]。

2.1 BP算法流程简述

BP神经网络的本质是误差反向传输的多层前馈网络，BP算法的基本思想是，学习过程由信号的正向传播与误差的反向传播两个过程组成。正向传播时，先自行对权重进行初始化，输入样本从输入层传入，经各隐层逐层处理后，传向输出层，如图1为BP神经网络模型[3]，若输出层的实际输出与期望的输出（理想输出）不符，则转入误差的反向传播阶段。

2.2 隐层神经元个数的确定

一般情况下，隐层神经元个数是根据网络收敛性能的好坏来确定的，在总结大量网络结构的基础上，在单隐层神经网络中，得出以下经验公式：

其中，为输入层神经元个数，为输出层神经元个数。

3 创建BP神经网络模型

3.1 问题描述

随机的绘制一张彩色地图，地图中有各种颜色的建筑和一条贯穿的公路（白色），引入BP神经网络，使该小车具有一定的智能，可以自动地判断前方是否为公路，进而沿着公路从地图的一端走到另一端。本次实验所用的地图如图2所示（地图及小车由本人按照一定的比例用电脑的画图工具所画）：

3.2 地图及小车图片的灰度化

由于Matlab默认为rgb模式打开图片，故为了更简单的解决问题，必须对图片进行灰度处理，处理之后地图及小车分别为520*1100和20*25维矩阵。

3.3 地图及小车图片的二值化

为了BP网络更好的收敛，需对相应图片进行二值化处理，如图3所示。由于本次实验公路为白色，小车为黑色。故将地图中除公路以外的部分的像素值置为0，公路上的像素值置为255，小车的像素值置为255。

所以，在小车的“眼里”，世界是黑白的。如下图：

3.4 小车的视野

小车必须有一定的视野，可以“看到”前方的路况，否则当小车发现情况不妙准备转弯的时候就已经撞到路边了。本次实验取的小车的视野为小车前方和左右方30像素范围，这样小车可以“预感到”自己前方和左右方向上的路况，进而及早调整方向。

3.5 训练BP神经网络

训练样本作为BP网络的输入数据集，对于网络的训练具有重要的作用[4]，本文建立单隐层BP神经网络，训练样本选取为小车在地图上某个方位的对应位置的差矩阵，共20个样本，其中10个是对的样本（即小车在公路上），10个为错的样本（即小车的车体不完全在路面上）。这样输入的样本矩阵的大小即为小车图片对应的像素矩阵的大小，为20*25，故输入层神经元个数取为500。输出层只有两种情况，在公路上为对，不在公路上为错，故输出层神经元个数为2。

由式（2）可得隐层神经元的个数为42，选取误差精度10-4，初始学习速率0.5，初始权值为（-1，1）区间内随机值。

经过245次训练以后，总体期望误差达到了给定范围，网络训练过程中的误差变化曲线[15]如图4所示。

4 实验结果

所有算法均在MATLAB R2009a中运行，微机配置为Core Processor 4000+2.10GHz，内存为2G。

用前面选出的训练样本对BP神经网络进行训练，训练之后小车即具有了一定的智能，可以识别前方和左右方的路况，实验结果表明，小车可以很好的沿着公路从地图的一侧行驶到另一侧。

5 结论

通过对BP神经网络训练后，小车可以正确地沿着公路地图的一侧行驶到另一侧，说明BP神经网络可以很好地应用于路径识别和自动驾驶领域。

参考文献

[1] 杨国才，王建峰，王玉昆.基于Web的远程自学型教学系统的设计与实现[J].计算机应用， 2000，20（4）：61-63.

[2] 安淑芝.数据仓库与数据挖掘[M].北京：清华大学出版社， 2005：100-101.

[3] 蔡自兴，徐光佑.人工智能及其应用[M].北京：清华大学出版社， 2003.

神经网络的本质范文第5篇

[关键词] SOM神经网络 卷烟零售客户 自组织分类 差异化服务

一、引言

当前，微观经济分析的特点之一，是充分利用计算机人工智能技术参与经济统计数据的分析和设计经济学模型进行计算机仿真测试。随着经济规模的不断扩大，产业结构的不断升级，经济分析问题趋于复杂化和数字化，而由于经济系统本身的复杂性和非线性、神经网络良好的自适应性和自学习性，基于人工神经网络的经济分析已成为微观经济分析的一个重要领域。根据人工神经网络的功能特点、拓扑结构、工作原理，借助经济统计数据和经济演化模型，人工神经网络应用于微观经济分析具有效率高，应用领域广，适应性强的特点。同时，使用Visual C++、MATCOM和MATLAB相结合的方法，开发出使用神经网络进行经济分析的用户软件，采用OLE和COM技术把开发的应用程序封装为ActiveX控件，从而避免了MATLAB环境的不稳定性，也为非经济专业用户对经济统计数据分析提供了一个方便、简单、易操作的用户程序。

本文是这一工作的一部分，研究基于SOM神经网络技术的卷烟零售客户自组织分类。

二、利用SOM神经网络对烟草零售客户进行自组织分类

借助湖北省烟草综合业务平台提供的相关数据，把作者辖区卷烟零售户多项销售指标作为差异化服务分类的输入参量，建立SOM神经网络系统，通过自组织学习和自适应训练，SOM神经网络系统自动地将作者辖区卷烟零售客户划分为各个类型。

自组织分类的指标参数和神经网络训练设置分别为：

销量金额省内省外一类二类三类四类五类一类(省内)二类(省内)三类(省内)四类(省内)五类(省内);

net=newsom(minmax(P),[2 2]);

net.trainParam.epochs=2000;

将2008年1月至10月的客户上述各种数据作为神经网络训练样本，自组织分类按客户序号结果如下：

yc_88 =

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 2 4 4 4 4 2 2 2 4 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 4 2 1 2 2 2 2 3 2 1 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 1 3 3 1 1 3 1 1 1 3 2 1 1 3 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 3 1 2 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

各序号客户自组织归类为：

一类:

1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415161720212223272844；

103

二类:

42515455565758606162 6364666770747880108

三类:

18192425262930313233343536373839404143454748495052597595 105

四类:

4653656869717273767779818283848586878889909192939496979899 100 101 102 104 106 107 109110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159160 161

三、对分类结果的差异化服务方案设计

上述结果显示：

1.二类客户多为销售大户，其经营业态多为大型超市、酒店、便利店、地理位置优越、经营时间长、周转资金充裕、抗风险能力强。其差异化服务措施应着重如下几方面：

(1)提高其卷烟月供应上限、尤其是中高档卷烟。

(2)在培育品牌和组织货源方面加强沟通合作，将其建议作为重要参数。

(3)加强人性化服务、建立大客户详细档案。

2.三、四类客户多为中小户，其经营业态多为小超市、小酒店、杂食店、地理位置多在居民区、经营时间不长、周转资金不充裕、抗风险能力弱。其差异化服务措施应着重如下几方面：

(1)引导培育品牌，尤其是省外烟品牌。

(2)提供及时的经营指导，提升卷烟经营水平，增加卷烟销售利润。

(2)在效率优先、兼顾公平的原则下适当照顾弱势群体。

四、结论

1.湖北省烟草综合业务服务平台提供的数据库资源选择客户群的卷烟营销数据，一般自动具有足够强的空间稠密性,能够训练出足够精度的SOM 神经网络,这一神经网络对一般客户进行自组织分类与专家系统给出的分类结果基本相似，但效率更高，成本更低，更具公平性。

2.可以基于人工智能技术,设计神经网络软件和远程分析系统,对客户进行自组织分类:设计的神经网络软件能够对客户集进行自组织分类,借助网络远程分析系统,上下级之间,各区域之间,各部门之间,可以资源共享和同步分析。

3.分析各类客户的资源优势,市场结构, 演化路径,运营状态,和我国卷烟资源分布,在效率优先,兼顾公平,适当关照弱势群体原则下,设计卷烟资源最优配置指导方案,以便对各类客户进行差异化服务，提高企业商品价值，增加客户消费者剩余，使社会福利趋最大化。

4.差异化服务的经济学本质是充分增加消费者剩余和尽力开发潜在消费需求,培育企业竟争优势.为此,基于一般均衡理论,建立可计算一般均衡模型,采集相关数据,建立社会矩阵,计算机仿真演示模型的参数演化效应,展示差异化服务的经济学本质，从而在差异化服务过程中具有显明的目的性和针对性,提高服务效率降低交易费用。

参考文献:

[1]杨 硕:中国烟草行业年产量烟花路径与模型预测.商场现代化,2008/19

[2]杨 硕:美国对日本进出口贸易额的实证分析和演化模型.商场现代化,2008/28

[3]傅丽萍:中国区域经济发展环境分类研究――基于聚类和判别分析[J].福州大学学报(哲学社会科学版),2008/02

[4]郅跃茹 朱维彰 诸 静:链式数据重组与神经网络在经济预测中的应用[J].控制理论与应用,2004.21(4).643～645

[5]吕 琦:基于主成分分析法的区域经济资源位建模讨论[J].商场现代化,2008/24