神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

前言

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對(duì)人腦或生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的抽象和建模，研究非程序的、適應(yīng)性的、大腦風(fēng)格的信息處理的本質(zhì)和能力。它以腦科學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究成果為基礎(chǔ)，拓展智能信息處理的方法，為解決復(fù)雜問(wèn)題和智能控制提供有效的途徑，是智能科學(xué)和計(jì)算智能的重要部分。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量處理單元組成的非線性大規(guī)模自適應(yīng)系統(tǒng)，具有非線性、非局域性、非定常性、非凸性等特點(diǎn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在不同程度和層次上模仿人腦或生物信息處理的機(jī)理，把算法和結(jié)構(gòu)一體化，具有學(xué)習(xí)能力、記憶能力、計(jì)算能力以及智能處理功能，將對(duì)智能科學(xué)和信息技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。自1943年麥克洛奇（McCulloch）和皮茲（Pitts）提出M-P模型之后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究，取得了進(jìn)展，成為一種具有獨(dú)特風(fēng)格的信息處理方法。但目前所研究的只是基于最簡(jiǎn)單的單個(gè)神經(jīng)元模型，許多艱巨而復(fù)雜的問(wèn)題有待深入探討。近年來(lái)，源自哺乳動(dòng)物視覺(jué)皮層神經(jīng)元信息傳導(dǎo)模型的脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在解決圖像處理應(yīng)用問(wèn)題時(shí)性能出色，引起了人們的興趣。神經(jīng)系統(tǒng)中信息的編碼和處理在很大程度上是由大量神經(jīng)元構(gòu)成的集群協(xié)同活動(dòng)完成的，神經(jīng)元集群編碼的研究正在興起。運(yùn)用現(xiàn)代的數(shù)學(xué)工具，從計(jì)算理論的層次研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，深入探索神經(jīng)信息處理的機(jī)理。1989年作者曾在荷蘭Erasmus大學(xué)講授神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程，并編寫(xiě)了講義Introduction To Neural Networks。1993年由電子工業(yè)出版社出版了作者編著的《神經(jīng)計(jì)算》。在此基礎(chǔ)上，吸收國(guó)內(nèi)外-大量最新的研究成果，包括作者在國(guó)家自然科學(xué)基金等資助下所取得的成果，寫(xiě)成本書(shū)，系統(tǒng)地闡述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和方法，反映該領(lǐng)域的最新進(jìn)展。全書(shū)共分4個(gè)部分，由14章組成。（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，包括第l～8章。第1章緒論，概要介紹神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程、基本原理、研究?jī)?nèi)容和發(fā)展方向，并扼要介紹人腦的神經(jīng)系統(tǒng)；第2、3章主要結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決分類問(wèn)題，重點(diǎn)介紹感知器、反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；第4章介紹具有聚類功能的自組織網(wǎng)絡(luò)，包括自組織映射、自適應(yīng)共振理論、認(rèn)知器、主成分分析、獨(dú)立成分分析；第5章討論拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上閉合循環(huán)的遞歸網(wǎng)絡(luò)，包括霍普菲爾特（Hopfield）模型、玻耳茲曼（Boltzmann）機(jī)；第6章討論徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用多維曲面對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行插值；第7章論述基于統(tǒng)計(jì)理論的核函數(shù)方法；第8章討論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成，用有限個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行學(xué)習(xí)，以提高泛化性能。（2）不確定性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括第9、10章。第9章討論模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，第10章介紹概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯陰陽(yáng)系統(tǒng)理論等。（3）新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括第11-13章。第11章討論脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，第12章闡述神經(jīng)場(chǎng)理論，第13章探討神經(jīng)元集群。（4）神經(jīng)計(jì)算機(jī)，即第14章，介紹神經(jīng)元芯片和神經(jīng)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，給出用電子、光、分子器件等實(shí)現(xiàn)神經(jīng)計(jì)算機(jī)的可能途徑。

內(nèi)容概要

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)對(duì)人腦或生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的抽象和建模，研究非程序的、適應(yīng)性的、大腦風(fēng)格的信息處理的本質(zhì)和能力。它以腦科學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究成果為基礎(chǔ)，拓展智能信息處理的方法，為解決復(fù)雜問(wèn)題和智能控制提供有效的途徑，是智能科學(xué)和計(jì)算智能的重要部分。    本書(shū)系統(tǒng)地論述了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理、方法、技術(shù)和應(yīng)用，主要內(nèi)容包括：神經(jīng)信息處理的基本原理、感知器、反向傳播網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、遞歸網(wǎng)絡(luò)、徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)、核函數(shù)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)場(chǎng)理論、神經(jīng)元集群以及神經(jīng)計(jì)算機(jī)。每章末附有習(xí)題，書(shū)末附有詳細(xì)的參考文獻(xiàn)。    本書(shū)內(nèi)容豐富，反映了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的最新研究成果和動(dòng)向，可作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生及高年級(jí)本科生的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)計(jì)算課程的教材，也可供從事神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能信息處理、模式識(shí)別、智能控制研究與應(yīng)用的科技人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章  緒論第2章  感知器第3章  反向傳播網(wǎng)絡(luò)第4章  自組織網(wǎng)絡(luò)第5章  遞歸網(wǎng)絡(luò)第6章  徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)第7章  核函數(shù)方法第8章  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成第9章  模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)第10章  概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)第11章  脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)第12章  神經(jīng)場(chǎng)理論第13章  神經(jīng)元集群第14章  神經(jīng)計(jì)算機(jī)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：正因?yàn)槿绱?，神?jīng)科學(xué)受到世界各發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視。美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)決議將1990年1月5日開(kāi)始的10年定為“腦的十年”。國(guó)際腦研究組織號(hào)召它的成員國(guó)將“腦的十年”變?yōu)槿蛐袆?dòng)。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）制定的8年研究計(jì)劃中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是重要的方向。1986年日本政府提出了“人類前沿科學(xué)計(jì)劃”（HFSP）研究計(jì)劃，1992年提出“真實(shí)世界計(jì)算”（RWC）研究計(jì)劃。德國(guó)從1988年開(kāi)始執(zhí)行“神經(jīng)信息論”的研究計(jì)劃。腦科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、病理學(xué)主要研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生理機(jī)理，如神經(jīng)元、突觸、化學(xué)遞質(zhì)、腦組織等的構(gòu)成和工作過(guò)程。而認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)主要探索人腦信息處理的微結(jié)構(gòu)理論，尋求新的途徑，解決當(dāng)前計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)人工智能難以處理的問(wèn)題。以此為背景，以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，形成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新學(xué)科。目前，對(duì)大腦思維的過(guò)程了解仍然很膚淺，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬的研究還很不充分，人們面臨的是一個(gè)充滿未知的新領(lǐng)域。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將在基本原理方面進(jìn)行更深刻的探索。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、信息科學(xué)、機(jī)器人學(xué)、微電子學(xué)、光計(jì)算、分子生物學(xué)等有關(guān)，是一門(mén)新興的邊緣交叉學(xué)科。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的主要目標(biāo)如下：①理解腦系統(tǒng)為何具有智能。這些計(jì)算與符號(hào)表示的形式操作處理不同，人腦是如何組織和實(shí)施這些“計(jì)算”的。②研究各種強(qiáng)調(diào)“計(jì)算能力”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并不著重于這些模型的生物學(xué)保真程度。③研究大規(guī)模并行自適應(yīng)處理的機(jī)理。④研究神經(jīng)計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

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《神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)》為高等教育出版社出版發(fā)行。

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