《人工神经网络》PPT课件

医药信息分析与决策第八章人工神经网络2人脑的结构、机制和功能中凝聚着无比的奥秘和智慧。地球是宇宙的骄子，人类是地球的宠儿，大脑是人的主宰。现在是探索脑的奥秘，从中获得智慧，在其启发下构造为人类文明服务的高级智能系统的时候了！12:02:30本章要点一、神经网络简介二、MATLAB简介三、神经网络建模基础四、利用MicrosoftSQLServer2005实践神经网络算法3《医学信息分析与决策》课程组12:02:30一、神经网络简介人脑与计算机信息处理能力的比较记忆与联想能力学习与认知能力信息加工能力信息综合能力信息处理速度12:02:304《医学信息分析与决策》课程组存储器指令输入设备运算器输出设备控制器冯.诺依曼体系计算机一、神经网络简介人脑与计算机信息处理机制的比较系统结构信号形式信息存储信息处理机制12:02:305《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介生物神经网络人类的大脑大约有1.41011个神经细胞，亦称为神经元。每个神经元有数以千计的通道同其它神经元广泛相互连接，形成复杂的生物神经网络。人工神经网络以数学和物理方法以及信息处理的角度对人脑神经网络进行抽象，并建立某种简化模型，就称为人工神经网络（ArtificialNeuralNetwork，缩写ANN）。12:02:306《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介人工神经网络定义神经网络是由多个非常简单的处理单元彼此按某种方式相互连接而形成的计算系统，该系统是靠其状态对外部输入信息的动态响应来处理信息的。人工神经网络是一个由许多简单的并行工作的处理单元组成的系统，其功能取决于网络的结构、连接强度以及各单元的处理方式。人工神经网络是一种旨在模仿人脑结构及其功能的信息处理系统。12:02:307《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介神经网络的基本特征12:02:308《医学信息分析与决策》课程组能力特征：自学习自组织自适应性结构特征：并行式处理分布式存储容错性一、神经网络简介12:02:309《医学信息分析与决策》课程组联想记忆功能神经网络的基本功能一、神经网络简介12:02:3010《医学信息分析与决策》课程组神经网络的基本功能输入样本神经网络输出样本自动提取非线性映射规则非线性映射功能神经网络的基本功能传统分类能力ANN分类能力12:02:3011《医学信息分析与决策》课程组分类与识别功能一、神经网络简介神经网络的基本功能12:02:3012《医学信息分析与决策》课程组优化计算功能一、神经网络简介神经网络的基本功能12:02:3013《医学信息分析与决策》课程组知识处理功能问题解答知识分布式表示由同一知识获取、知识库神经网平行推理络实现输入数据变量变换求解的问题神经网络专家系统的构成一、神经网络简介神经网络的应用领域：信息处理领域信号处理模式识别数据压缩12:02:3014《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介神经网络的应用领域：自动化领域系统识别神经控制器智能检测12:02:3015《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介神经网络的应用领域：工程领域汽车工程军事工程化学工程水利工程12:02:3016《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介神经网络的应用领域：医学领域检测数据分析生物活性研究医学专家系统12:02:3017《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介神经网络的应用领域：经济领域信贷分析市场预测12:02:3018《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介神经网络的软硬件实现神经网络编程语言既可用高级语言也可用低级语言。C语言是神经网络应用软件的基本编程工具;汇编语言常用于提高神经网络的已有功能或解决与硬件相关的难点。MATLAB名字由MATrix和LABoratory两词的前三个字母组合而成。20世纪七十年代后期，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的CleveMoler教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。12:02:3019《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介神经网络的软硬件实现MATLAB以商品形式出现后，仅短短几年，就以其良好的开放性和运行的可靠性，使原先控制领域里的封闭式软件包（如英国的UMIST，瑞典的LUND和SIMNON，德国的KEDDC）纷纷淘汰，而改以MATLAB为平台加以重建。在时间进入20世纪九十年代的时候，MATLAB已经成为国际控制界公认的标准计算软件。12:02:3020《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介神经网络的软硬件实现在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教科书都把MATLAB作为内容。这几乎成了九十年代教科书与旧版书籍的区别性标志。在那里，MATLAB是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。12:02:3021《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介神经网络的软硬件实现MATLAB的推出得到了各个领域的专家学者的广泛关注，在此基础上，专家们相继推出了MATLAB工具箱，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、图像处理、鲁棒控制、非线性系统控制设计、系统辨识、最优化、模糊逻辑、小波等工具箱，这些工具箱给各个领域的研究和工程应用提供了有力的工具。12:02:3022《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介参考文献[1]人工神经网络教程（第1版）韩力群，北京：北京邮电大学出版社，2006年[2]神经网络(影印版),SatishKumar,北京：清华大学出版社，2006年[3]神经网络设计(英文版)（美）黑根等著,机械出版社，中信出版社，2002[4]神经网络模型及其MATLAB仿真程序设计，周开利，康耀红，北京：清华大学出版社，2005年12:02:3023《医学信息分析与决策》课程组一、神经网络简介二、MATLAB简介MATLAB基本的学习方法1、help指令比如：helpplot2、lookfor指令：可以根据用户提供的完整或不完整的关键词，去搜索出一组与之有关的指令3、doc、helpwin和helpdesk指令4、demo指令5、帮助菜单12:02:3024《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介语言规则•MATLAB要区分大小写，它的命令全是小写的。一行可以输入几个命令，用“；”或“，”隔开。如用“；”则该函数的执行结果不显示（图形函数除外）。如用“’”则该函数的运行结果要显示。12:02:3025《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介数值与变量①数值②变量：•变量名、函数名是对大小写很敏感的，两个字符串表示的变量，字母都相同，大小写不同，也视为不同的变量；•第一个字母必须是英文字母；•字符间不可留空格；•最多只能有31个字符（只能用英文字母、数字和下连字符）•一行中“%”后的内容仅作注释用，对MATLAB的计算不产生任何影响。12:02:3026《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介数值与变量③Who、Whos、Clear和永久变量④符号变量：symsx12:02:3027《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介数据的输入和输出（1）直接输入（2）利用语句或函数产生•①“初值:步长:终值”产生一个行向量（行矩阵）。当步长为1时可以省略。如：1:5;1:2:6•②特殊命令：linspace(x,x2,n):ones(n)（3）用input指令输入单个参数（4）用小型矩阵或用数据文件输入12:02:3028《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介矩阵元素的操作（1）矩阵元素的提取：（2）小矩阵构造大矩阵。（3）[]：可以用它来删除矩阵的行列，或整个矩阵。12:02:3029《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介运算符算术运算符：+，-，*,/,\,^关系运算符：==,~=,,,=,=12:02:3030《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介M文件的编辑与建立命令文件•按在指令窗口中的指令输入顺序，依次将指令编辑在命令文件中。•如果某个命令的结果不需要显示出则在该命令后加上“；”，注意文件名一定是“.m”。如：函数文件•function返回变量列表=函数名（输入变量列表）命令文件的变量在文件执行完后保留在内存；而函数文件内定义的变量仅在函数文件内部起作用，当函数文件执行完成后，这些内部变量将被清除。12:02:3031《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介绘图命令plot：绘制二维线性图形及两个坐标轴；plot(x,y)表示以x为横坐标，y为纵坐标的图形。x=0:pi/100:2*pi;y=sin(x);plot(x,y)plot3：绘制三维线性图形及三个坐标轴；plot3(x,y,z)t=0:pi/100:6*pi;x=cos(t);y=sin(t);z=2*t;plot3(y,x,z)12:02:3032《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介M文件的编辑与建立命令文件•按在指令窗口中的指令输入顺序，依次将指令编辑在命令文件中。•如果某个命令的结果不需要显示出则在该命令后加上“；”，注意文件名一定是“.m”。如：函数文件•function返回变量列表=函数名（输入变量列表）命令文件的变量在文件执行完后保留在内存；而函数文件内定义的变量仅在函数文件内部起作用，当函数文件执行完成后，这些内部变量将被清除。12:02:3033《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介Matlab的编程条件语句•if〈条件1〉•语句块1•else•语句块2•end12:02:3034《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介Matlab的编程switch——case——end分支结构•Switch表达式•Case常量表达式1•语句块1•case常量表达式2•语句块2•case{常量表达式n，常量表达式n+1,常量表达式n+2…}•语句块n•otherwise•语句块n+1•end12:02:3035《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介Matlab的编程for循环语句•for〈循环变量〉=〈初值〉:[步长:]〈终值〉•循环体•end12:02:3036《医学信息分析与决策》课程组二、MATLAB简介Matlab的编程while循环语句•while〈条件〉，•循环•end12:02:3037《医学信息分析与决策》课程组三、神经网络建模基础神经生理学和神经解剖学的研究结果表明，神经元(Neuron)是脑组织的基本单元，是人脑信息处理系统的最小单元。生物神经元生物神经网络12:02:3038《医学信息分析与决策》课程组三、神经网络建模基础生物神经元12:02:3039《医学信息分析与决策》课程组生物神经元在结构上由:细胞体(Cellbody)、树突(Dendrite)、轴突(Axon)、突触(Synapse)四部分组成。用来完成神经元间信息的接收、传递和处理。人工神经网络的生物学基础12:02:3040三、神经网络建模基础生物神经元:信息的产生神经元间信息的产生、传递和处理是一种电化学活动。12:02:3041《医学信息分析与决策》课程组神经元状态：静息兴奋抑制膜电位：极化去极化超极化三、神经网络建模基础12:02:3042三、神经网络建模基础12:02:3043《医学信息分析与决策》课程组生物神经元:信息的传递与接收三、神经网络建模基础12:02:3044《医学信息分析与决策》课程组生物神经元:信息的整合空间整合：同一时刻产