一个说明性实例优秀课件.ppt
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1、一个说明性实例一个说明性实例第1页,本讲稿共24页3.1目的目的 这里将给出一个模式识别的简单问题,并说明这里将给出一个模式识别的简单问题,并说明这里将给出一个模式识别的简单问题,并说明这里将给出一个模式识别的简单问题,并说明如何用三种不同结构的神经网络来求解这个问题。如何用三种不同结构的神经网络来求解这个问题。如何用三种不同结构的神经网络来求解这个问题。如何用三种不同结构的神经网络来求解这个问题。提供一个了解如何利用上一章所给出的网络结构解提供一个了解如何利用上一章所给出的网络结构解提供一个了解如何利用上一章所给出的网络结构解提供一个了解如何利用上一章所给出的网络结构解决实际问题的机会。决实
2、际问题的机会。决实际问题的机会。决实际问题的机会。第2页,本讲稿共24页3.2 问题和实例问题和实例3.2.1 问题描述问题描述 某商贩有一个存储各种水果和蔬菜的货仓。某商贩有一个存储各种水果和蔬菜的货仓。某商贩有一个存储各种水果和蔬菜的货仓。某商贩有一个存储各种水果和蔬菜的货仓。当水果放进货仓时,不同类型的水果可能会混当水果放进货仓时,不同类型的水果可能会混当水果放进货仓时,不同类型的水果可能会混当水果放进货仓时,不同类型的水果可能会混淆在一起,所以商贩非常希望能够有一台能够淆在一起,所以商贩非常希望能够有一台能够淆在一起,所以商贩非常希望能够有一台能够淆在一起,所以商贩非常希望能够有一台能
3、够帮他将水果自动分类摆放的机器。假设从水果帮他将水果自动分类摆放的机器。假设从水果帮他将水果自动分类摆放的机器。假设从水果帮他将水果自动分类摆放的机器。假设从水果卸车的地方到货仓之间有一条传送带。传送带卸车的地方到货仓之间有一条传送带。传送带卸车的地方到货仓之间有一条传送带。传送带卸车的地方到货仓之间有一条传送带。传送带将通过一组特定的传感器,这组传感器可以分将通过一组特定的传感器,这组传感器可以分将通过一组特定的传感器,这组传感器可以分将通过一组特定的传感器,这组传感器可以分别测量水果的三个特征:外形、质地和重量别测量水果的三个特征:外形、质地和重量别测量水果的三个特征:外形、质地和重量别测
4、量水果的三个特征:外形、质地和重量(如下图)。(如下图)。(如下图)。(如下图)。第3页,本讲稿共24页第4页,本讲稿共24页 这些传感器功能比较简单。如果水果基本上是圆形这些传感器功能比较简单。如果水果基本上是圆形这些传感器功能比较简单。如果水果基本上是圆形这些传感器功能比较简单。如果水果基本上是圆形的,外形传感器的输出就是的,外形传感器的输出就是的,外形传感器的输出就是的,外形传感器的输出就是1 1 1 1;如果水果更接近于椭圆,;如果水果更接近于椭圆,;如果水果更接近于椭圆,;如果水果更接近于椭圆,那么外形传感器的输出就是那么外形传感器的输出就是那么外形传感器的输出就是那么外形传感器的输
5、出就是-1-1-1-1。如果水果表面光滑,质地。如果水果表面光滑,质地。如果水果表面光滑,质地。如果水果表面光滑,质地传感器的输出就是传感器的输出就是传感器的输出就是传感器的输出就是1 1 1 1;如果水果表面比较粗糙,那么质;如果水果表面比较粗糙,那么质;如果水果表面比较粗糙,那么质;如果水果表面比较粗糙,那么质地传感器的输出就是地传感器的输出就是地传感器的输出就是地传感器的输出就是-1-1-1-1。当水果重量超过一磅时,重量。当水果重量超过一磅时,重量。当水果重量超过一磅时,重量。当水果重量超过一磅时,重量传感器的输出为传感器的输出为传感器的输出为传感器的输出为1 1 1 1;水果重量轻于
6、;水果重量轻于;水果重量轻于;水果重量轻于1 1 1 1磅时,重量传感器的磅时,重量传感器的磅时,重量传感器的磅时,重量传感器的输出为输出为输出为输出为-1-1-1-1。然后,三个传感器的输出将会输入到神经网络。然后,三个传感器的输出将会输入到神经网络。然后,三个传感器的输出将会输入到神经网络。然后,三个传感器的输出将会输入到神经网络。网络的功能就是要确定传送带上是什么类型的水果,网络的功能就是要确定传送带上是什么类型的水果,网络的功能就是要确定传送带上是什么类型的水果,网络的功能就是要确定传送带上是什么类型的水果,这样才能把不同类型的水果分别送到相应的储存仓这样才能把不同类型的水果分别送到相
7、应的储存仓这样才能把不同类型的水果分别送到相应的储存仓这样才能把不同类型的水果分别送到相应的储存仓中。为了使问题更加简单,假设传送带上只有两种中。为了使问题更加简单,假设传送带上只有两种中。为了使问题更加简单,假设传送带上只有两种中。为了使问题更加简单,假设传送带上只有两种类型的水果:苹果和橘子。类型的水果:苹果和橘子。类型的水果:苹果和橘子。类型的水果:苹果和橘子。第5页,本讲稿共24页 每个水果通过这些传感器后,就可以用一个式每个水果通过这些传感器后,就可以用一个式每个水果通过这些传感器后,就可以用一个式每个水果通过这些传感器后,就可以用一个式(3.13.13.13.1)所示的三维向量表示
8、:)所示的三维向量表示:)所示的三维向量表示:)所示的三维向量表示:一个标准橘子可以表示为一个标准橘子可以表示为一个标准橘子可以表示为一个标准橘子可以表示为 一个标准苹果可以表示为一个标准苹果可以表示为一个标准苹果可以表示为一个标准苹果可以表示为(3.1)(3.2)(3.3)第6页,本讲稿共24页 对传送带上的每个水果而言,神经网络都可以对传送带上的每个水果而言,神经网络都可以对传送带上的每个水果而言,神经网络都可以对传送带上的每个水果而言,神经网络都可以接受到一个三维输入向量,并且判断是一个橘接受到一个三维输入向量,并且判断是一个橘接受到一个三维输入向量,并且判断是一个橘接受到一个三维输入向
9、量,并且判断是一个橘子还是一个苹果。子还是一个苹果。子还是一个苹果。子还是一个苹果。下面讨论三种不同类型的神经网络:下面讨论三种不同类型的神经网络:下面讨论三种不同类型的神经网络:下面讨论三种不同类型的神经网络:3.2.2 3.2.2 3.2.2 3.2.2 感知机感知机感知机感知机第7页,本讲稿共24页 上图给出了采用对称硬极限传输函数上图给出了采用对称硬极限传输函数上图给出了采用对称硬极限传输函数上图给出了采用对称硬极限传输函数hardlims hardlims hardlims hardlims 的的的的单层感知机。单层感知机。单层感知机。单层感知机。1 1 1 1 两输入的情况两输入的
10、情况两输入的情况两输入的情况 在用感知机求解橘子在用感知机求解橘子在用感知机求解橘子在用感知机求解橘子/苹果问题之前,有必要研究苹果问题之前,有必要研究苹果问题之前,有必要研究苹果问题之前,有必要研究一下两输入单神经元感知机(一下两输入单神经元感知机(一下两输入单神经元感知机(一下两输入单神经元感知机(r=2r=2r=2r=2)的能力。很容易)的能力。很容易)的能力。很容易)的能力。很容易用图示方法对其进行分析。用图示方法对其进行分析。用图示方法对其进行分析。用图示方法对其进行分析。第8页,本讲稿共24页单神经元感知机可将输入向量分成两类。对于一单神经元感知机可将输入向量分成两类。对于一单神经
11、元感知机可将输入向量分成两类。对于一单神经元感知机可将输入向量分成两类。对于一个两输入感知机个两输入感知机个两输入感知机个两输入感知机 1 1,1 1=-1=-1,且,且,且,且 1 1,2 2=1=1。那么。那么。那么。那么 a=hardlims(n)=hardlims a=hardlims(n)=hardlims(-1 1p+b(-1 1p+b)所以,如果所以,如果所以,如果所以,如果权值权值权值权值矩矩矩矩阵阵阵阵与与与与输输输输入向量的内入向量的内入向量的内入向量的内积积积积大于等于大于等于大于等于大于等于-b-b,感知机的,感知机的,感知机的,感知机的输输输输出出出出为为为为1 1;
12、如果;如果;如果;如果权值权值权值权值向量和向量和向量和向量和输输输输入的内入的内入的内入的内积积积积小于小于小于小于-b b,那么感知机的,那么感知机的,那么感知机的,那么感知机的输输输输出出出出为为为为-1-1。这这这这就将就将就将就将输输输输入空入空入空入空间间间间分分分分为为为为两部两部两部两部分。下分。下分。下分。下图图图图表示当表示当表示当表示当b=-1b=-1时时时时,感知机,感知机,感知机,感知机对输对输对输对输入空入空入空入空间间间间的的的的这这这这种划分种划分种划分种划分情况。情况。情况。情况。判定判定判定判定边边边边界界界界总总总总是和是和是和是和权值权值权值权值矩矩矩矩
13、阵阵阵阵正交,且正交,且正交,且正交,且边边边边界位置随界位置随界位置随界位置随b b的改的改的改的改变变变变而上下移而上下移而上下移而上下移动动动动。第9页,本讲稿共24页第10页,本讲稿共24页2 2 2 2 模式识别实例模式识别实例模式识别实例模式识别实例 橘子橘子橘子橘子/苹果模式识别问题。向量输入时三维苹果模式识别问题。向量输入时三维苹果模式识别问题。向量输入时三维苹果模式识别问题。向量输入时三维的,输入输出关系由下式描述的,输入输出关系由下式描述的,输入输出关系由下式描述的,输入输出关系由下式描述选择适当的选择适当的选择适当的选择适当的b b b b和权值矩阵元素,使得感知机和权值
14、矩阵元素,使得感知机和权值矩阵元素,使得感知机和权值矩阵元素,使得感知机能将苹果和橘子区分开来。比如当输出苹果时,能将苹果和橘子区分开来。比如当输出苹果时,能将苹果和橘子区分开来。比如当输出苹果时,能将苹果和橘子区分开来。比如当输出苹果时,希望感知机输出为希望感知机输出为希望感知机输出为希望感知机输出为1 1 1 1;输出橘子时,希望感知机;输出橘子时,希望感知机;输出橘子时,希望感知机;输出橘子时,希望感知机输出为输出为输出为输出为-1-1-1-1。第11页,本讲稿共24页第12页,本讲稿共24页 p1p1p1p1和和和和p3p3p3p3两个平面就是所求的判定边界,可以两个平面就是所求的判定
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