內容簡介
本書系統地論述了人工神經網路的主要理論和設計基礎,給出了大量套用實例,旨在使讀者了解神經網路的發展背景和研究對象,理解和熟悉其基本原理和主要套用,掌握其結構模型和基本設計方法,為以後的深入研究和套用開發打下基礎。 全書共分為10章,第1、2章介紹了神經網路的發展歷史、基本特徵與功能、套用領域及基礎知識,第3~10章展開介紹了單層感知器、基於誤差反傳的多層感知器、徑向基函式神經網路、競爭學習神經網路、組合學習神經網路、反饋神經網路、支持向量機、深度神經網路等內容。為了方便梳理知識點,每章都附有本章小結。為了方便學習、加深理解,在書後附錄中給出了例題與詳解及神經網路常用術語的英漢對照。 本書可作為高等學校人工智慧、智慧型科學與技術、自動化等相關專業人工神經網路的教材,也可供人工智慧科研人員參考。
圖書目錄
第1章緒論
1.1人腦與計算機001
1.1.1人腦與計算機信息處理能力的比較002
1.1.2人腦與計算機信息處理機制的比較003
1.1.3什麼是人工神經網路004
1.2人工神經網路發展簡史005
1.2.1啟蒙期005
1.2.2低潮期007
1.2.3復興期009
1.2.4高潮期010
1.2.5大數據期010
1.3神經網路的基本特徵與功能013
1.3.1神經網路的基本特徵013
1.3.2神經網路的基本功能014
1.4神經網路的套用領域015
1.4.1信息處理領域015
1.4.2自動化領域016
1.4.3工程領域016
1.4.4經濟領域017
1.4.5醫學領域018
1.5本章小結018
思考與練習019
第2章神經網路基礎知識
2.1人工神經網路的生物學基礎020
2.1.1生物神經元的結構020
2.1.2生物神經元的信息處理機理021
2.2人工神經元模型024
2.2.1神經元的建模024
2.2.2神經元的數學模型025
2.2.3神經元的轉移函式026
2.3人工神經網路模型027
2.3.1網路拓撲結構類型028
2.3.2網路信息流向類型029
2.4神經網路學習方式030
2.4.1監督學習031
2.4.2無監督學習031
2.5神經網路學習規則031
2.5.1Hebb學習規則032
2.5.2Perceptron (感知器)學習規則034
2.5.3δ(Delta)學習規則034
2.5.4LMS(最小均方)學習規則036
2.5.5Correlation(相關)學習規則036
2.5.6Winner-Take-All(勝者為王)學習規則036
2.5.7Outstar(外星)學習規則037
2.6神經網路電腦程式實現基礎038
2.6.1神經網路結構的程式實現基礎038
2.6.2神經網路學習算法的程式實現基礎039
2.6.3基於Python的神經網路實現方法039
2.7本章小結040
思考與練習041
第3章單層感知器
3.1單層感知器模型042
3.2單節點感知器的功能分析043
3.3感知器的學習算法047
3.4感知器的局限性及解決途徑048
3.4.1感知器的局限性048
3.4.2解決途徑049
3.5本章小結051
思考與練習052
第4章基於誤差反傳的多層感知器
4.1BP網路模型與算法055
4.1.1BP網路模型055
4.1.2BP學習算法056
4.2BP網路的能力與局限059
4.2.1BP網路的主要能力059
4.2.2誤差曲面與BP算法的局限性060
4.3基於Python的BP算法實現061
4.3.1BP算法流程061
4.3.2基於Python的BP算法實現063
4.4BP算法的改進070
4.4.1增加動量項070
4.4.2自適應調節學習率070
4.4.3引入陡度因子071
4.5BP網路設計基礎071
4.5.1網路信息容量與訓練樣本數071
4.5.2訓練樣本集的準備072
4.5.3初始權值的設計076
4.5.4BP網路結構設計076
4.5.5網路訓練與測試077
4.6BP網路套用與設計實例078
4.6.1BP網路用於催化劑配方建模078
4.6.2BP網路用於汽車變速器最佳擋位判定080
4.6.3BP網路用於圖像壓縮編碼080
4.6.4BP網路用於水庫最佳化調度081
4.6.5BP網路用於證券預測082
4.6.6BP網路用於信用評價模型及預警083
4.7本章小結084
思考與練習084
第5章徑向基函式神經網路
5.1基於徑向基函式技術的函式逼近與內插087
5.2正則化RBF網路089
5.2.1正則化RBF網路的結構及特點089
5.2.2正則化RBF網路的學習算法090
5.3廣義RBF神經網路090
5.3.1模式的可分性090
5.3.2廣義RBF網路091
5.3.3廣義RBF網路的設計方法092
5.3.4廣義RBF網路數據中心的聚類算法093
5.3.5廣義RBF網路數據中心的監督學習算法094
5.4基於Python的RBF網路學習算法實現095
5.4.1基於聚類的數據中心及RBF網路程式實現095
5.4.2基於監督學習的學習算法程式實現098
5.5RBF網路與BP網路的比較101
5.6RBF網路設計套用實例102
5.6.1RBF網路在液化氣銷售量預測中的套用102
5.6.2RBF網路在地表水質評價中的套用102
5.6.3RBF網路在汽油乾點軟測量中的套用103
5.6.4RBF網路在地下溫度預測中的套用105
5.7本章小結107
第6章競爭學習神經網路
6.1競爭學習的概念與原理108
6.1.1基本概念108
6.1.2競爭學習原理110
6.2自組織特徵映射神經網路113
6.2.1SOM網的生物學基礎113
6.2.2SOM網的拓撲結構與權值調整域113
6.2.3自組織特徵映射網的運行原理與學習算法115
6.3基於Python的SOM網路設計與實現119
6.3.1SOM網路的程式設計思路119
6.3.2基於neupy擴展模組的SOM網路程式設計120
6.4自組織特徵映射網路的設計與套用123
6.4.1SOM網的設計基礎123
6.4.2設計與套用實例125
6.5自適應共振理論131
6.5.1ARTⅠ型網路132
6.5.2ARTⅠ型網路的套用136
6.5.3ARTⅡ型網路140
6.5.4ARTⅡ型網路的套用143
6.6本章小結146
思考與練習147
第7章組合學習神經網路
7.1學習向量量化神經網路149
7.1.1向量量化(LVQ)149
7.1.2LVQ網路結構與工作原理150
7.1.3LVQ網路的學習算法150
7.1.4基於Python的LVQ網路學習算法實現152
7.1.5LVQ網路的設計與套用154
7.2對向傳播神經網路157
7.2.1網路結構與運行原理157
7.2.2CPN的學習算法158
7.2.3基於Python的CPN學習算法實現159
7.2.4改進的CPN舉例162
7.2.5CPN的套用163
7.3本章小結165
思考與練習165
第8章反饋神經網路
8.1離散型Hopfield神經網路167
8.1.1網路的結構與工作方式167
8.1.2網路的穩定性與吸引子168
8.1.3網路的權值設計173
8.1.4網路的信息存儲容量175
8.2連續型Hopfield神經網路176
8.2.1網路的拓撲結構176
8.2.2能量函式與穩定性分析177
8.3Hopfield網路套用與設計實例178
8.3.1套用DHNN解決聯想問題178
8.3.2套用CHNN解決最佳化計算問題179
8.4雙向聯想記憶(BAM)神經網路182
8.4.1BAM網結構與原理182
8.4.2能量函式與穩定性183
8.4.3BAM網的權值設計184
8.4.4BAM網的套用185
8.5隨機神經網路186
8.5.1模擬退火原理187
8.5.2Boltzmann機188
8.6本章小結192
思考與練習193
第9章支持向量機
9.1支持向量機的基本思想195
9.1.1最優超平面的概念195
9.1.2最優超平面的構建196
9.2支持向量機神經網路199
9.3支持向量機的學習算法200
9.4基於Python的SVM學習算法201
9.5支持向量機處理XOR問題203
9.6本章小結204
第10章深度神經網路
10.1深層網路模型的提出206
10.2深度網路的網路類型和學習算法208
10.2.1深度網路的典型類型208
10.2.2深度網路學習算法及改進209
10.3卷積神經網路212
10.3.1CNN的基本概念及原理212
10.3.2CNN的模型與參數設計215
10.3.3CNN的學習217
10.3.4基於Python的CNN實現217
10.3.5CNN套用221
10.4生成對抗網路222
10.4.1生成模型與判別模型222
10.4.2生成對抗網路GAN的結構與核心思想223
10.4.3GAN的學習算法224
10.4.4基於Python的GAN實現225
10.4.5GAN的改進與套用229
10.5本章小結230
附錄
附錄1例題與詳解232
附錄2神經網路常用術語英漢對照252
參考文獻