最小二乘法、回归分析法、灰色预测法、决策论、神经网络等5个算法的使用范围及优缺点是什么?
最小二乘法:通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据,并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。
其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达。优点:实现简单,计算简单。缺点:不能拟合非线性数据.回归分析法:指的是确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。
在大数据分析中,回归分析是一种预测性的建模技术,它研究的是因变量(目标)和自变量(预测器)之间的关系。这种技术通常用于预测分析,时间序列模型以及发现变量之间的因果关系。
优点:在分析多因素模型时,更加简单和方便,不仅可以预测并求出函数,还可以自己对结果进行残差的检验,检验模型的精度。
缺点:回归方程式只是一种推测,这影响了因子的多样性和某些因子的不可测性,使得回归分析在某些情况下受到限制。灰色预测法:色预测法是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。
它通过鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度,即进行关联分析,并对原始数据进行生成处理来寻找系统变动的规律,生成有较强规律性的数据序列,然后建立相应的微分方程模型,从而预测事物未来发展趋势的状况。
它用等时间距离观测到的反应预测对象特征的一系列数量值构造灰色预测模型,预测未来某一时刻的特征量,或者达到某一特征量的时间。优点:对于不确定因素的复杂系统预测效果较好,且所需样本数据较小。
缺点:基于指数率的预测没有考虑系统的随机性,中长期预测精度较差。
决策树:在已知各种情况发生概率的基础上,通过构成决策树来求取净现值的期望值大于等于零的概率,评价项目风险,判断其可行性的决策分析方法,是直观运用概率分析的一种图解法。
由于这种决策分支画成图形很像一棵树的枝干,故称决策树。在机器学习中,决策树是一个预测模型,他代表的是对象属性与对象值之间的一种映射关系。
优点:能够处理不相关的特征;在相对短的时间内能够对大型数据源做出可行且效果良好的分析;计算简单,易于理解,可解释性强;比较适合处理有缺失属性的样本。
缺点:忽略了数据之间的相关性;容易发生过拟合(随机森林可以很大程度上减少过拟合);在决策树当中,对于各类别样本数量不一致的数据,信息增益的结果偏向于那些具有更多数值的特征。
神经网络:优点:分类的准确度高;并行分布处理能力强,分布存储及学习能力强,对噪声神经有较强的鲁棒性和容错能力,能充分逼近复杂的非线性关系;具备联想记忆的功能。
缺点:神经网络需要大量的参数,如网络拓扑结构、权值和阈值的初始值;不能观察之间的学习过程,输出结果难以解释,会影响到结果的可信度和可接受程度;学习时间过长,甚至可能达不到学习的目的。
谷歌人工智能写作项目:神经网络伪原创
人工神经网络的特点有哪些
人工神经网络的特点和优越性,主要表现在三个方面:第一,具有自学习功能文案狗。
例如实现图像识别时,只在先把许多不同的图像样板和对应的应识别的结果输入人工神经网络,网络就会通过自学习功能,慢慢学会识别类似的图像。自学习功能对于预测有特别重要的意义。
预期未来的人工神经网络计算机将为人类提供经济预测、市场预测、效益预测,其应用前途是很远大的。第二,具有联想存储功能。用人工神经网络的反馈网络就可以实现这种联想。第三,具有高速寻找优化解的能力。
寻找一个复杂问题的优化解,往往需要很大的计算量,利用一个针对某问题而设计的反馈型人工神经网络,发挥计算机的高速运算能力,可能很快找到优化解。
人工神经网络突出的优点:(1)可以充分逼近任意复杂的非线性关系;(2)所有定量或定性的信息都等势分布贮存于网络内的各神经元,故有很强的鲁棒性和容错性;(3)采用并行分布处理方法,使得快速进行大量运算成为可能;(4)可学习和自适应不知道或不确定的系统;(5)能够同时处理定量、定性知识。
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BP神经网络的核心问题是什么?其优缺点有哪些?
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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,就是使用人工神经网络方法实现模式识别.可处理一些环境信息十分复杂,背景知识不清楚,推理规则不明确的问题,神经网络方法允许样品有较大的缺损和畸变.神经网络的类型很多,建立神经网络模型时,根据研究对象的特点,可以考虑不同的神经网络模型.前馈型BP网络,即误差逆传播神经网络是最常用,最流行的神经网络.BP网络的输入和输出关系可以看成是一种映射关系,即每一组输入对应一组输出.BP算法是最著名的多层前向网络训练算法,尽管存在收敛速度慢,局部极值等缺点,但可通过各种改进措施来提高它的收敛速度,克服局部极值现象,而且具有简单,易行,计算量小,并行性强等特点,目前仍是多层前向网络的首选算法.多层前向BP网络的优点:网络实质上实现了一个从输入到输出的映射功能,而数学理论已证明它具有实现任何复杂非线性映射的功能。
这使得它特别适合于求解内部机制复杂的问题;网络能通过学习带正确答案的实例集自动提取“合理的”求解规则,即具有自学习能力;网络具有一定的推广、概括能力。
多层前向BP网络的问题:从数学角度看,BP算法为一种局部搜索的优化方法,但它要解决的问题为求解复杂非线性函数的全局极值,因此,算法很有可能陷入局部极值,使训练失败;网络的逼近、推广能力同学习样本的典型性密切相关,而从问题中选取典型样本实例组成训练集是一个很困难的问题。
难以解决应用问题的实例规模和网络规模间的矛盾。这涉及到网络容量的可能性与可行性的关系问题,即学习复杂性问题;网络结构的选择尚无一种统一而完整的理论指导,一般只能由经验选定。
为此,有人称神经网络的结构选择为一种艺术。而网络的结构直接影响网络的逼近能力及推广性质。
因此,应用中如何选择合适的网络结构是一个重要的问题;新加入的样本要影响已学习成功的网络,而且刻画每个输入样本的特征的数目也必须相同;网络的预测能力(也称泛化能力、推广能力)与训练能力(也称逼近能力、学习能力)的矛盾。
一般情况下,训练能力差时,预测能力也差,并且一定程度上,随训练能力地提高,预测能力也提高。但这种趋势有一个极限,当达到此极限时,随训练能力的提高,预测能力反而下降,即出现所谓“过拟合”现象。
此时,网络学习了过多的样本细节,而不能反映样本内含的规律由于BP算法本质上为梯度下降法,而它所要优化的目标函数又非常复杂,因此,必然会出现“锯齿形现象”,这使得BP算法低效;存在麻痹现象,由于优化的目标函数很复杂,它必然会在神经元输出接近0或1的情况下,出现一些平坦区,在这些区域内,权值误差改变很小,使训练过程几乎停顿;为了使网络执行BP算法,不能用传统的一维搜索法求每次迭代的步长,而必须把步长的更新规则预先赋予网络,这种方法将引起算法低效。
神经网络技术有哪些优点?
神经网络技术对完成对微弱信号的检验和对各传感器信息实时处理,具有自适应自学习功能,能自动掌握环境特征,实现自动目标识别及容错性好,抗干扰能力强等优点。
神经网络技术特别适用于密集信号环境的信息处理、数据收集目标识别、图像处理、无源探测与定位以及人机接口等方面,因而在作战指挥方面有广泛的应用前景。
人脑神经网络的优点
1、可处理噪声:一个人工神经网络补训练完成后,即使输入的数据中有部分遗失,它仍然有能力辨认样本。2、不易损坏:因为人工神经网络以分布式的方法来表示数据,所以当某些单元损坏时,它依然可以正常地工作。
3、可以平行处理。4、可以学习新的观念。以上就是人脑神经网络的优点。
神经计算机有哪几方面的优势?
神经网络计算机是由多个人造神经处理单元并联而成的。人造神经处理单元相当于人脑的神经细胞。
由于这种计算机是并联的,许多工作任务可以分配开来,同时协调工作,所以不会卡脖子,避免出现“瓶颈效应”,工作速度可以成千百倍地提高。神经计算机还有一大优点,就是具有“容错性”。
比如说人可以从某人的一双眼睛,或根据一个背景,也可以根据人的一个动作就能够把一个人认出来。这是人脑神经网络的优点。人脑神经网络可以根据局部记忆恢复全部信息。
这是因为,人脑是把信息存储在神经细胞与神经细胞相连的网络之间,而不是存储在神经细胞体内,而神经网络连接部分有千千万万,若是有一两个神经细胞体坏了也无关紧要,信息不会丢失。
即使部分信息丢失,也可以根据剩余部分信息恢复完整的记忆。这就是容错性的一种表现。神经计算机是依照人大脑神经网络设计出来的,所以具有容错性,若是丢失些资料,它仍能重新建立起来,具有修复性。
专家普遍认为,人脑学习功能,是把神经细胞之间的连接形式不断加以改变,使网络功能不断提高,人的智慧也就发展了。现在研究神经计算机的目的,就是想制造出能听懂声音,能辨认景物,具有学习能力的智能计算机。
这种计算机机有些科学家称它为第六代计算机或人工大脑。如果研究成这样的计算机,它的计算速度可达到1015次/秒,而目前最好的计算机运算速度仅为109~1010次/秒。
RBF神经网络的缺点!
1.RBF的泛化能力在多个方面都优于BP网络,但是在解决具有相同精度要求的问题时,BP网络的结构要比RBF网络简单。
2.RBF网络的逼近精度要明显高于BP网络,它几乎能实现完全逼近,而且设计起来极其方便,网络可以自动增加神经元直到满足精度要求为止。
但是在训练样本增多时,RBF网络的隐层神经元数远远高于前者,使得RBF网络的复杂度大增加,结构过于庞大,从而运算量也有所增加。
3.RBF神经网络是一种性能优良的前馈型神经网络,RBF网络可以任意精度逼近任意的非线性函数,且具有全局逼近能力,从根本上解决了BP网络的局部最优问题,而且拓扑结构紧凑,结构参数可实现分离学习,收敛速度快。
4.他们的结构是完全不一样的。BP是通过不断的调整神经元的权值来逼近最小误差的。其方法一般是梯度下降。
RBF是一种前馈型的神经网络,也就是说他不是通过不停的调整权值来逼近最小误差的,的激励函数是一般是高斯函数和BP的S型函数不一样,高斯函数是通过对输入与函数中心点的距离来算权重的。
5.bp神经网络学习速率是固定的,因此网络的收敛速度慢,需要较长的训练时间。对于一些复杂问题,BP算法需要的训练时间可能非常长,这主要是由于学习速率太小造成的。
而rbf神经网络是种高效的前馈式网络,它具有其他前向网络所不具有的最佳逼近性能和全局最优特性,并且结构简单,训练速度快。
人工神经网络评价法
人工神经元是人工神经网络的基本处理单元,而人工智能的一个重要组成部分又是人工神经网络。人工神经网络是模拟生物神经元系统的数学模型,接受信息主要是通过神经元来进行的。
首先,人工神经元利用连接强度将产生的信号扩大;然后,接收到所有与之相连的神经元输出的加权累积;最后,将神经元与加权总和一一比较,当比阈值大时,则激活人工神经元,信号被输送至与它连接的上一层的神经元,反之则不行。
人工神经网络的一个重要模型就是反向传播模型(Back-PropagationModel)(简称BP模型)。
对于一个拥有n个输入节点、m个输出节点的反向传播网络,可将输入到输出的关系看作n维空间到m维空间的映射。由于网络中含有大量非线性节点,所以可具有高度非线性。
(一)神经网络评价法的步骤利用神经网络对复垦潜力进行评价的目的就是对某个指标的输入产生一个预期的评价结果,在此过程中需要对网络的连接弧权值进行不断的调整。(1)初始化所有连接弧的权值。
为了保证网络不会出现饱和及反常的情况,一般将其设置为较小的随机数。(2)在网络中输入一组训练数据,并对网络的输出值进行计算。
(3)对期望值与输出值之间的偏差进行计算,再从输出层逆向计算到第一隐含层,调整各条弧的权值,使其往减少该偏差的方向发展。
(4)重复以上几个步骤,对训练集中的各组训练数据反复计算,直至二者的偏差达到能够被认可的程度为止。(二)人工神经网络模型的建立(1)确定输入层个数。
根据评价对象的实际情况,输入层的个数就是所选择的评价指标数。(2)确定隐含层数。
通常最为理想的神经网络只具有一个隐含层,输入的信号能够被隐含节点分离,然后组合成新的向量,其运算快速,可让复杂的事物简单化,减少不必要的麻烦。(3)确定隐含层节点数。
按照经验公式:灾害损毁土地复垦式中:j——隐含层的个数;n——输入层的个数;m——输出层的个数。人工神经网络模型结构如图5-2。
图5-2人工神经网络结构图(据周丽晖,2004)(三)人工神经网络的计算输入被评价对象的指标信息(X1,X2,X3,…,Xn),计算实际输出值Yj。
灾害损毁土地复垦比较已知输出与计算输出,修改K层节点的权值和阈值。灾害损毁土地复垦式中:wij——K-1层结点j的连接权值和阈值;η——系数(0<η<1);Xi——结点i的输出。
输出结果:Cj=yj(1-yj)(dj-yj)(5-21)式中:yj——结点j的实际输出值;dj——结点j的期望输出值。
因为无法对隐含结点的输出进行比较,可推算出:灾害损毁土地复垦式中:Xj——结点j的实际输出值。
它是一个轮番代替的过程,每次的迭代都将W值调整,这样经过反复更替,直到计算输出值与期望输出值的偏差在允许值范围内才能停止。
利用人工神经网络法对复垦潜力进行评价,实际上就是将土地复垦影响评价因子与复垦潜力之间的映射关系建立起来。
只要选择的网络结构合适,利用人工神经网络函数的逼近性,就能无限接近上述映射关系,所以采用人工神经网络法进行灾毁土地复垦潜力评价是适宜的。
(四)人工神经网络方法的优缺点人工神经网络方法与其他方法相比具有如下优点:(1)它是利用最优训练原则进行重复计算,不停地调试神经网络结构,直至得到一个相对稳定的结果。
所以,采取此方法进行复垦潜力评价可以消除很多人为主观因素,保证了复垦潜力评价结果的真实性和客观性。(2)得到的评价结果误差相对较小,通过反复迭代减少系统误差,可满足任何精度要求。
(3)动态性好,通过增加参比样本的数量和随着时间不断推移,能够实现动态追踪比较和更深层次的学习。
(4)它以非线性函数为基础,与复杂的非线性动态经济系统更贴近,能够更加真实、更为准确地反映出灾毁土地复垦潜力,比传统评价方法更适用。
但是人工神经网络也存在一定的不足:(1)人工神经网络算法是采取最优化算法,通过迭代计算对连接各神经元之间的权值不断地调整,直到达到全局最优化。
但误差曲面相当复杂,在计算过程中一不小心就会使神经网络陷入局部最小点。
(2)误差通过输出层逆向传播,隐含层越多,逆向传播偏差在接近输入层时就越不准确,评价效率在一定程度上也受到影响,收敛速度不及时的情况就容易出现,从而造成个别区域的复垦潜力评价结果出现偏离。
神经计算机有什么优点?
传统的计算机在进行繁琐、复杂的数值运算时,例如,计算圆周率π,就显得十分有能耐,比人高强;然而,面对人类认为比较容易的有关识别、判断方面的问题时,就显得笨手笨脚,力不从心。
为了解决这个问题,科学家们一心想发明神经计算机,或叫神经元网络计算机。神经网络计算机的工作原理类似人脑。人脑由100亿~150亿个神经元组成,而每个神经元又和数千到数万个神经元相连接。
神经网络计算机正是利用与人脑非常相似的神经网络进行信息处理的。神经网络计算机有着许多特点:第一,有着极强的自学能力。人们利用神经网络计算机的自学特点,可以方便地“教”会它认读自然语言文字。
第二,神经元网络计算机的“智能”好像是自发产生的,不是严格设计出来的,这是各个神经元所做的简单事情集合起来的结果。这一点同人的大脑的工作原理极相似。
第三,神经元网络计算机的资料不是贮存在存储器中,而是贮存在神经元之间的网络中。这就是说,即使个别神经网络断裂、破坏,也并不影响整体的运算能力,即它具有重建资料的能力。
现在,人工神经网络技术的研究,已在许多部门获得了实际应用。例如,信息识别、系统控制、检测与监测智能化等。可以预计,在21世纪,人工神经网络的研究将会有新的突破。
虽然用无生命的元器件实现人脑的所有功能是不可能的,但在某些特定的智能方面,接近或达到人脑水平的神经网络计算机将会十分普遍,届时,神经网络计算机将渗透到人类生活的各个领域。
神经计算机是按照一种仿效人脑的神经网络模型工作的。由于这种模型能通过电路予以实现,因此人们不仅可以通过这一模型了解人的神经细胞是怎样工作的,而且还能把它制成集成电路的芯片,使计算机仿效神经系统工作。
于是,便出现了利用神经网络工作原理的神经计算机。神经计算机不仅能够进行并行处理,而且还具有以下两种能力:第一,具有联想能力,例如见到红的、圆的、有芬香味的东西,便会联想起这是苹果。
第二,具有自我组织能力,神经计算机通过多次处理同类问题,能够把各神经元连接成最适于处理该问题的网络,通过做同类工作而有所改进便是具有学习功能。
最能发挥神经计算机长处的工作有图像识别、声音识别、运动控制等。由于神经计算机采用并行处理方式,很适合用光计算机来实现。今后,光计算机得到实用时,光神经计算机将会有更诱人的前景。
脉冲神经网络和非脉冲神经网络各有什么优缺点
度学习的概念源于人工神经网络的研究。含多隐层的多层感知器就是一种深度学习结构,通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示属性类别或特征,以发现数据的分布式特征表示。
深度学习的概念由Hinton等人于2006年提出,基于深信度网(DBN)提出非监督贪心逐层训练算法,为解决深层结构相关的优化难题带来希望,随后提出多层自动编码器深层结构。
深度学习是机器学习研究中的一个新的领域,其动机在于建立、模拟人脑进行分析学习的神经网络,它模仿人脑的机制来解释数据,例如图像,声音和文本。
系统地论述了神经网络的基本原理、方法、技术和应用,主要内容包括:神经信息处理的基本原理、感知器、反向传播网络、自组织网络、递归网络、径向基函数网络、核函数方法、神经网络集成、模糊神经网络、概率神经网络、脉冲耦合神经网络、神经场理论、神经元集群以及神经计算机。
每章末附有习题,书末附有详细的参考文献。神经网络是通过对人脑或生物神经网络的抽象和建模,研究非程序的、适应性的、大脑风格的信息处理的本质和能力。
它以脑科学和认知神经科学的研究成果为基础,拓展智能信息处理的方法,为解决复杂问题和智能控制提供有效的途径,是智能科学和计算智能的重要部分。