大腦的解題 ─神經網路簡介 陳慶瀚 機器智慧與自動化技術(MIAT)實驗室 義守大學電機系

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大腦的解題 ─神經網路簡介 陳慶瀚 機器智慧與自動化技術(MIAT)實驗室 義守大學電機系 pierre@isu.edu.tw 當代系統科學思想 大腦的解題 ─神經網路簡介 產業研發碩士專班課程 陳慶瀚 機器智慧與自動化技術(MIAT)實驗室 義守大學電機系 pierre@isu.edu.tw 2005年11月01日

本週主題 生物和人工的神經系統 神經網路解題 神經網路應用

生物和人工的神經系統

生物系統和人工系統 生物系統 人工系統

人腦與計算機 人腦 計算機

人工神經網路 人工神經網路是一種非線性的輸入/輸出映射系統,它的結構係參照人類及動物的神經系統來設計的。

神經網路運作模型

人工 v.s.真實神經網路 人工神經網路 真實神經網路 結構 均質結構 非均質結構 資訊流 前向式(feedforward) 遞迴式(recurrent) 神經元數量 10~1000個 1011個 動力 靜態 動態

McCulloch-Pitts神經元模型 T : Threshold E : Sum of activated excitory inputs I : Sum of activated inhibitory inputs

以神經元模擬邏輯函數

泛用途人工神經元模型

二元輸出的人工神經元模型

神經元的轉移函數:線性函數

Hard Limit-Linear轉移函數

Sigmoid(Logistic)轉移函數

Weightless的神經元

神經網路解題

神經網路的學習 學習(learning)意指一個系統調整其系統變數的過程,其目標在於針對特定輸入值產生對應的輸出值。

神經網路學習方法論 問題的形式化(Formalization):變數的選擇和表示 準備學習的資料(data preparing) 決定系統(神經網路)的模型和結構 選擇評估函數(objective function) 選擇最佳化的方法:調整系統參數使得誤差最小 先驗的(Prior)學習法則或啟發式的(heuristic)知識 泛用化(Generalization)

神經網路學習的架構

評估函數 用來度量神經網路學習性能。 sum of squared errors : mean-squared error :

評估函數圖解

學習解決分類問題 線性可分離 線性不可分離

神經網路解題特色

神經網路解題特色 傳統DSP 神經網路 決定論訊號處理 統計訊號處理 線性 非線性 資料無關 資料相依 無記憶系統 動態系統

神經網路解題範例 輸入

神經網路的應用

神經網路應用:分類

神經網路應用:群組分析

神經網路應用:建模

神經網路應用:預測

神經網路應用:組合最佳化

神經網路應用:資訊擷取

神經網路應用:控制

神經網路應用:知識探勘

神經網路應用(MIAT) 數位變焦

神經網路應用(MIAT) 原始影像 現有方法變焦 神經網路變焦

神經網路應用(MIAT) 自動對焦 神經網路控制器

神經網路應用(MIAT) 自動白平衡

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神經網路應用(MIAT) 神經網路 自動倒車入庫系統

神經網路應用(MIAT) 指紋辨識 神經網路

神經網路應用(MIAT) 人臉和虹膜辨識

結語 人工神經網路仿傚大腦相互鏈結的神經網路,進行案例的學習和自組織,可從大量資料歸納出有用的知識模型。 人工神經網路由分散的、平行的處理單元所組成,可對非線性、複雜的現象進行建模。 人工神經網路並非來自解析模型,而是一種泛用的解題機器(problem solver)。