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神经网络理论及其在MATLAB 7中的应用(PDF)。

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简介:
第一章 概述神经网络理论与MATLAB7实现。本章节旨在介绍神经网络的基本理论,并提供MATLAB 7环境下进行神经网络实现的实践指导。具体内容包括: 1.1 MATLAB语言简介:详细阐述MATLAB语言的特点及其在科学计算领域的应用。 1.1.1 MATLAB概述:介绍MATLAB的整体架构和主要功能。 1.1.2 MATLAB语言特点:深入探讨MATLAB语言的优势,例如其强大的矩阵运算能力和丰富的数学函数库。 1.1.3 MATLAB 7的安装:提供MATLAB 7安装所需的步骤和注意事项。 1.1.4 MATLAB 7的新特点:列举了MATLAB 7相对于前版本的主要改进和新增功能。 1.1.5 MATLAB 7的新产品及更新产品:介绍与MATLAB 7相关的其他产品或软件更新情况。 1.1.6 Simulink 6.0的新特点:简要概述Simulink 6.0的功能和改进。 1.2 MATLAB快速入门:提供快速学习和掌握MATLAB技能的方法,帮助用户尽快上手使用该工具。 1.2.1 命令行窗口:详细说明如何通过命令行窗口进行MATLAB编程操作。 1.2.2 其他重要窗口:介绍MATLAB中其他常用的窗口及其功能,例如编辑器窗口、调试器窗口等。 1.2.3 Editor/Debugger窗口:解释Editor/Debugger窗口的作用以及如何利用它进行代码编写和调试。 1.2.4 MATLAB帮助系统:说明如何有效地利用MATLAB自带的帮助系统获取相关信息。 1.3 神经网络发展史:回顾神经网络的发展历程,从早期阶段到现代发展趋势,梳理了神经网络的发展脉络。 1.3.1 初期阶段:描述神经网络发展的早期探索和研究成果。 1.3.2 停滞期:分析神经网络发展过程中遇到的挑战和困难,导致发展一度停滞的原因。 1.3.3 黄金时期:指出神经网络发展取得突破性的进展的时间段及其重要意义。 1.3.4 发展展望:展望未来神经网络的发展趋势和潜在应用领域。 1,4 神经网络模型: 对各种常见的神经网络模型进行详细阐述, 包括神经元结构模型以及不同类型的网络互连模式, 为后续的学习奠定基础 。 第2章 神经网络工具箱函数及实例 本章重点介绍用于神经网络开发的常用工具箱函数及其应用实例,旨在帮助用户掌握实际开发技能 。 2.1概述 本章将对整个工具箱的功能进行总体概括 。 2.2神经网络工具箱中的通用函数: 详细列出并解释工具箱中常用的通用函数及其作用 。 2.2.1神经网络仿真函数sim: 描述该函数的具体功能以及使用方法 。 2.2.2神经网络训练及学习函数: 阐述用于训练和学习网络的各种算法及其原理 。 2.2.3神经网络初始化函数: 介绍网络初始化过程的重要性以及常用的初始化方法 。 2.2.4神经网络输入函数: 说明输入数据的准备方式以及数据格式要求 。 2.2.5神经网络传递函数: 解释不同类型的传递函数及其对网络性能的影响 。 2.2.6其他重要函数: 列出其他重要的辅助函数及功能描述 . 2\.3 感知器的神经网络工具箱函数: 提供感知器作为基础构建块的创建、显示、性能评估等功能实现细节 . 2\.4 BP网络的神经网络工具箱函数: 对反向传播(BP)网络进行全面讲解, 包括网络创建、神经元传递、学习算法及训练过程等 . 2\.5线性网络的神经网络工具箱函数: 说明线性网络的基本结构、学习方法以及在实际应用中的价值 . 2\.6自组织竞争网络的神经网络工具箱函数 : 提供自组织竞争网络(SOM) 的创建、传递函数的设置、距离函数的选择等操作方法 . 2\.7径向基网络的神经网络工具箱函数 : 对径向基网络(RBF) 的结构设计、学习过程以及在非线性滤波等方面的应用进行详细介绍 . 2\.8反馈网络的神经网络工具箱 函数 : 分析反馈型网络(如Hopfield 网络 和 Elman 网络) 的结构特性与应用场景 . 第3章 前向型神经网络理论及MATLAB实现 本章深入探讨前向型神经网路的设计理论与实际实现方法 ,为后续更高级的网络类型打下基础 。 3.1感知器网络及MATLAB实现 :阐述单层感知器网络的基本原理与在MATLAB环境下的实现步骤 。

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    简介:自适应共振理论(ART)是一种人工神经网络模型,适用于模式识别和学习。本文探讨了ART在网络中如何实现快速、稳定的学习,并应用于各种复杂问题解决。 ### 神经网络自适应共振理论(ART) #### 一、概述 自适应共振理论(Adaptive Resonance Theory,简称ART)是由Carpenter和Grossberg于1987年提出的一种用于解决神经网络中稳定性与可塑性矛盾问题的方法。该方法的核心思想在于能够在不断学习新数据的同时保持对旧数据的记忆,从而实现动态环境下的持续学习能力。本段落将详细介绍ART的基本原理、结构及其关键组成部分的功能,并探讨其初始化和训练过程。 #### 二、ART模型的总体结构 ART模型主要包括两大部分:识别层和比较层。这两部分通过特定的连接方式协同工作,以完成对输入数据的分类与识别任务。 1. **识别层**:负责存储已有的数据模式并进行识别。 2. **比较层**:用于计算输入数据与已知模式之间的相似度,并根据设定阈值决定是否接受当前输入。 #### 三、各模块功能 - **识别层**:存储和分类现有的数据模式。 - **比较层**:评估新旧数据间的匹配程度,确定最佳匹配。 - **连接矩阵定义了不同层级间的信息传递方式及其权重分配。** - **ART的训练过程包括两个主要步骤**: - 在输入数据到达时,识别层中的神经元会尝试与该输入进行匹配(即“识别”); - 比较层则基于上述结果,判断是否接受当前输入,并根据需要调整模型参数以适应新信息。 #### 四、比较层和识别层联接矩阵的初始化 1. **T的初始化**:表示从识别层到比较层连接权重。通常这些初始值设为较小正数(如0.1)。 2. **B的初始化**:代表反向连结,同样采用小数值作为起始点。 3. **ρ的设定**:此参数控制模式匹配时所需的相似度阈值大小,在0至1范围内变动。 #### 五、ART的具体实现 在实际应用中,以下步骤是必需且重要的: - 对于每个输入向量X=(x_1, x_2,...),识别层神经元R将根据与该向量的匹配程度进行竞争。 - 比较层C接收来自识别层的信息P,并据此判断是否达到阈值ρ来接受新的数据点。 - 最佳模式的选择是通过计算输入和现有模型间的相似度完成的,选择最接近的一个作为最佳匹配对象。 - 该算法还能更新T、B矩阵以适应新信息同时保持旧有知识。 #### 六、案例分析 考虑一个简单的ART应用场景:包含四个样本的数据集被周期性地提交给网络进行学习。在此过程中,系统需要具备以下功能: - **分类能力**:能够区分不同的输入数据。 - **模式识别和记忆**:对已学过的模式能准确识别并记住。 - **比较机制**:评估新旧数据间的相似度。 - **自动创建类别**:遇到未知样本时可以自动生成新的分类。 #### 七、结论 ART模型通过其独特的结构设计及算法,有效解决了神经网络中稳定性与可塑性的矛盾。它不仅能在不断变化的环境中快速学习,还能保持已有的知识不变,这对于构建适应复杂现实环境的人工智能系统至关重要。进一步研究和应用探索将有助于推动人工智能技术的进步和发展。
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    本项目探讨了BP(反向传播)神经网络在MATLAB环境下的实现及其应用于数据预测与曲线拟合的有效性。通过实例分析,展示了如何利用BP算法优化模型参数以提高预测精度,并详细介绍了相关代码和实验结果的解读方法。 BP神经网络预测的算法包括代码和数据。输入为7维,输出为1维,使用前35组数据进行训练,最后一组数据用于预测。曲线展示了神经网络的拟合效果。