人工神经网络是一种模仿人脑结构及其功能的信息处理系统,能提高人们对信息处理的智能化水平
它是一门新兴的边缘和交叉学科,它在理论、模型、算法等方面比起以前有了较大的发展,但至今无根本性的突破,还有很多空白点需要努力探索和研究
1 人工神经网络研究背景 神经网络的研究包括神经网络基本理论、网络学习算法、网络模型以及网络应用等方面
其中比较热门的一个课题就是神经网络学习算法的研究
近年来己研究出许多与神经网络模型相对应的神经网络学习算法,这些算法大致可以分为三类:有监督学习、无监督学习和增强学习
在理论上和实际应用中都比较成熟的算法有以下三种: (1) 误差反向传播算法(Back Propagation,简称 BP 算法); (2) 模拟退火算法; (3) 竞争学习算法
目前为止,在训练多层前向神经网络的算法中,BP 算法是最有影响的算法之一
但这种算法存在不少缺点,诸如收敛速度比较慢,或者只求得了局部极小点等等
因此,近年来,国外许多专家对网络算法进行深入研究,提出了许多改进的方法
主要有: (1) 增加动量法:在网络权值的调整公式中增加一动量项,该动量项对某一时刻的调整起阻尼作用
它可以在误差曲面出现骤然起伏时,减小振荡的趋势,提高网络训练速度; (2) 自适应调节学习率:在训练中自适应地改变学习率,使其该大时增大,该小时减小
使用动态学习率,从而加快算法的收敛速度; (3) 引入陡度因子:为了提高 BP 算法的收敛速度,在权值调整进入误差曲面的平坦区时,引入陡度因子,设法压缩神经元的净输入,使权值调整脱离平坦区
此外,很多国内的学者也做了不少有关网络算法改进方面的研究,并把改进的算法运用到实际中,取得了一定的成果: (1) 王晓敏等提出了一种基于改进的差分进化算法,利用差分进化算法的全局寻优能力,能够快速地得到 BP 神经网络的权值,提高算法的速度; (2) 董国