10 人工神经网络 (ANN)方法简介
10 人工神经网络 （ANN）方法简介
s10.1 从生物神经元到人工神经网络
§10.1 从生物神经元到人工神经网络
1、生物神经系统和大脑的复杂性 生物系统是世界上最为复杂的系统。 ◎生物神经系统活动和脑的功能,其复杂性是难以想象的。 MOO. T3MY ◎大脑与神经细胞、神经细胞与神 经细胞构成了庞大天文数字量级的 高度复杂的网络系统。也正是有了 这样的复杂巨系统,大脑才能担负 起人类认识世界和改造世界的任务。 “世界上最大的未开发疆域,是 我们两耳之间的空间。”(美国汉 诺威保险公司总裁比尔奥伯莱恩)
大脑与神经细胞、神经细胞与神 经细胞构成了庞大天文数字量级的 高度复杂的网络系统。也正是有了 这样的复杂巨系统，大脑才能担负 起人类认识世界和改造世界的任务。 “世界上最大的未开发疆域，是 我们两耳之间的空间。”（美国汉 诺威保险公司总裁比尔·奥伯莱恩） 1、 生物神经系统和大脑的复杂性 生物系统是世界上最为复杂的系统。 生物神经系统活动和脑的功能，其复杂性是难以想象的
hon For c d i 大脑的有关数据 the ①人大脑平均只有3磅左右。 只占身体重量比例的1/30; total surf ②使眼睛可以辨别1000万种细 微的颜色; 使肌肉如果全部向同一个 方向运动产生25吨的拉力; ④是由100亿乙个脑细胞和10兆 个神经交汇丛组成。整个大脑 的神经网络足足有10英里长
① 人大脑平均只有3磅左右。 只占身体重量比例的1/30； ② 使眼睛可以辨别1000万种细 微的颜色； ③ 使肌肉(如果全部向同一个 方向运动)产生25吨的拉力； ④ 是由100亿个脑细胞和10兆 个神经交汇丛组成。整个大脑 的神经网络足足有10英里长。 大脑的有关数据
大脑复杂性的无限性 ◎“你的大脑就像一个沉睡的巨人。”(英国的心理学家、教育家 托尼布赞) “如果我们迫使头脑开足14的马力,我们就会毫不费力地 学会40种语言,把整个百科全书从头到尾背下来,还可以完成 十几个大学的博士学位。”(前苏联学者伊凡) 一个正常的大脑记忆容量有大约6亿本书的知识总量,相当于部大 型电脑储存量的120万倍 大脑使你从出生开始每一秒钟可存储1000条信息,直到老死为止 全世界的电话线珞的运作只相当于大约一粒绿豆体积的脑细胞 即使世界上记忆力最好的人,其大脑的使用也没有达到其功能的1% Q人类的知识与智慧,仍是“低度开发”!人的大脑是个无 尽宝藏,可惜的是每个人终其一生,都忽略了如何有效地发挥 它的“潜能”——潜意识中激发出来的能量
“你的大脑就像一个沉睡的巨人。” （英国的心理学家、教育家 托尼·布赞） “如果我们迫使头脑开足1/4的马力，我们就会毫不费力地 学会40种语言，把整个百科全书从头到尾背下来，还可以完成 十几个大学的博士学位。”（前苏联学者伊凡） ——一个正常的大脑记忆容量有大约6亿本书的知识总量，相当于一部大 型电脑储存量的120万倍 ——大脑使你从出生开始每一秒钟可存储1000条信息，直到老死为止 ——全世界的电话线路的运作只相当于大约一粒绿豆体积的脑细胞 ——即使世界上记忆力最好的人，其大脑的使用也没有达到其功能的1% 人类的知识与智慧，仍是“低度开发”！人的大脑是个无 尽宝藏，可惜的是每个人终其一生，都忽略了如何有效地发挥 它的“潜能”——潜意识中激发出来的能量。 大脑复杂性的无限性
2、人工智能及其三个学派 人类的梦想重新构造人脑,并让其代替人类完成相应的工作 (无数科幻故事)→探索智能的奥秘 智能( intelligence 观察、学习、理解和认识的能力”(牛津大辞典) “理解和各种适应性行为的能力”(韦氏大辞典) 智能是个体有目的的行为、合理的思维、以及有效的适应环境 的综合能力;也可以说是个体认识客观事物和运用知识解决问 题的能力
2、 人工智能及其三个学派 人类的梦想 重新构造人脑，并让其代替人类完成相应的工作。 （无数科幻故事） 探索智能的奥秘 智能（intelligence） “观察、学习、理解和认识的能力”(牛津大辞典) “理解和各种适应性行为的能力”(韦氏大辞典) 智能是个体有目的的行为、合理的思维、以及有效的适应环境 的综合能力；也可以说是个体认识客观事物和运用知识解决问 题的能力
人类智能的具体含义 感知与认识客观事物、客观世界和自我的能力 通过学习获得经验、积累知识的能力 ◎理解知识、运用知识和经验分析、解决问题的能力 ◎联想、推理、判断、决策的能力; 运用语言进行抽象、概括的能力 以上5点是人类智能的基本能力。 ◎发现、发明、创造、创新的能力 ◎实时、迅速、合理地应付复杂环境的能力; 预测、洞察事物发展、变化的能力。 以上3点是前5种能力新的综合表现形式
人类智能的具体含义 感知与认识客观事物、客观世界和自我的能力； 通过学习获得经验、积累知识的能力； 理解知识、运用知识和经验分析、解决问题的能力； 联想、推理、判断、决策的能力； 运用语言进行抽象、概括的能力； 以上5点是人类智能的基本能力。 发现、发明、创造、创新的能力； 实时、迅速、合理地应付复杂环境的能力； 预测、洞察事物发展、变化的能力。 以上3点是前5种能力新的综合表现形式
人工智能 “人工智能( Artificial Intelligence) 1956年初次引入 ◎人工智能研究怎样用让算机模仿人脑从事推理、设计、思 考、学习等思维活动,以解决和处理较复杂的问题。 ◎目的之一:增加人类探索世界、推动社会前进的能力 通过制造和使用工具来加强和延伸人类的生存、发展。 0目的之二:进一步认识自己。 用物化的智能来考察和研究人脑智能的物质过程和规律
人工智能 “人工智能（Artificial Intelligence）” 1956年初次引入 人工智能研究怎样用计算机模仿人脑从事推理、设计、思 考、学习等思维活动，以解决和处理较复杂的问题。 目的之一：增加人类探索世界、推动社会前进的能力 通过制造和使用工具来加强和延伸人类的生存、发展。 目的之二：进一步认识自己。 用物化的智能来考察和研究人脑智能的物质过程和规律
人工智能的3个主要流派 1991年,人工智能学家D. Krish在《Int.J. Artificial Intelligence》上提出人工智能的5个基本问题: 知识和概念化是否人工智能的核心? 认知能力能否与载体分开来研究? 认知的轨迹是否可以用类自然语言来描述? 学习能力能否与认知分开来研究? 所有的认识是否有一种统一的结构? 对以上5个基本问题的不同回答已经形成3个主要的学术流派: 符号主义( Symbolicisim) 联结主义( connectionism) 行为主义( actionism)
人工智能的3个主要流派 1991年，人工智能学家D. Krish在《Int. J. Artificial Intelligence》上提出人工智能的5个基本问题： • 知识和概念化是否人工智能的核心？ • 认知能力能否与载体分开来研究？ • 认知的轨迹是否可以用类自然语言来描述？ • 学习能力能否与认知分开来研究？ • 所有的认识是否有一种统一的结构？ 对以上5个基本问题的不同回答已经形成3个主要的学术流派： 符号主义（Symbolicisim） 联结主义（connetionism） 行为主义（actionism）
人工智能的符号主义流派 ◎即传统的人工智能,认为人工智能源于数理逻辑,主张以知 识为基础,通过推理来进行问题求解,在研究方法上采用计算 机模拟人类认知系统功能的功能模拟方法 Simon、 Minsk和Newl等认为,人和计算机都是一个物理 符号系统,因此可用计算机的符号演算来模拟人的认知过程 作为智能基础的知识是可用符号表示的一种信息形式,因此人 工智能的核心问题是知识表示、知识推理和知识运用的信息处 理过程。 人脑的反映形式化 符号主义对符号 现实。信息t数据 系统的描述 物理系统一 物理符号系统 表现智能
人工智能的符号主义流派 即传统的人工智能，认为人工智能源于数理逻辑，主张以知 识为基础，通过推理来进行问题求解，在研究方法上采用计算 机模拟人类认知系统功能的功能模拟方法 Simon、Minsky和Newell等认为，人和计算机都是一个物理 符号系统，因此可用计算机的符号演算来模拟人的认知过程； 作为智能基础的知识是可用符号表示的一种信息形式，因此人 工智能的核心问题是知识表示、知识推理和知识运用的信息处 理过程。 符号主义对符号 系统的描述