2人工神经网络基础知识2.1人工神经网络的生物学基础人的智能来自于大脑，大脑是由大量的神经细胞或神经元组成的。每个神经元可以看作为一个小的处理单元，这些神经元按照某种方式互相连接起来，构成了大脑内部的生物神经元网络，他们中各神经元之间连接的强弱，按照外部的激励信号作自适应变化，而每个神经元又随着接收到的多个激励信号的综合大小呈现兴奋或抑制状态。据现在的了解，大脑的学习过程就是神经元之间连接强度随外部激励信息做自适应变化的过程，大脑处理信息的结果确由神经元的状态表现出来。显然，神经元是信息处理系统的最小单元。虽然神经元的类型有很多种，但其基本结构相似。•神经元是大脑处理信息的基本单元•人脑约由101l-1012个神经元组成，其中，每个神经元约与104-105个神经元通过突触联接，形成极为错纵复杂而且又灵活多变的神经网络•神经元以细胞体为主体，由许多向周围延伸的不规则树枝状纤维构成的神经细胞，其形状很像一棵枯树的枝干•主要由细胞体、树突、轴突和突触(Synapse，又称神经键)组成一、生物神经元生物神经元网络结构•树突是树状的神经纤维接收网络，它将电信号传送到细胞体•细胞体对这些输入信号进行整合并进行阈值处理•轴突是单根长纤维，它把细胞体的输出信号导向其他神经元•一个神经细胞的轴突和另一个神经细胞树突的结合点称为突触神经元的排列和突触的强度(由复杂的化学过程决定)确立了神经网络的功能。生物学研究表明一些神经结构是与生俱来的，而其他部分则是在学习的过程中形成的。在学习的过程中，可能会产生一些新的连接，也可能会使以前的一些连接消失。这个过程在生命早期最为显著。二、突触的信息处理•生物神经元传递信息的过程为多输入、单输出；•神经元各组成部分的功能来看，信息的处理与传递主要发生在突触附近；•当神经元细胞体通过轴突传到突触前膜的脉冲幅度达到一定强度，即超过其阈值电位后，突触前膜将向突触间隙释放神经传递的化学物质；•突触有两种类型，兴奋性突触和抑制性突触。前者产生正突触后电位，后者产生负突触后电位。抑制性---神经元虽然接收到其他神经元传递的信息，但没有向外传递信息，该神经元称“抑制性”的；兴奋性---当一个神经元的树突接收的兴奋信息累计超过阈值，该神经元被激活并传递出信息给其他神经元。三、信息传递功能与特点具有时空整合能力时间整合—各输入脉冲抵达神经元的先后时间不同，一个脉冲引起的突触后电位很小，但随着时间延续，另有脉冲到达，总的突触后电位就增大。空间整合—在同一时刻产生的刺激所引起的膜电位变化，大致等于各单独刺激引起的膜电位变化的代数和。这种累加求和称空间整合。不可逆性，脉冲只从突触前传到突触后，不逆向传递神经纤维传导的速度，即脉冲沿神经纤维传递的速度，在1—150m／s之间信息传递时延和不应期，一般为0.3～lms可塑性，突触传递信息的强度是可变的，即具有学习功能存在学习、遗忘或疲劳（饱和）效应–对应突触传递作用增强、减弱和饱和2、生物神经系统的六个基本特征：1）神经元及其联接；2）神经元之间的联接强度决定信号传递的强弱；3）神经元之间的联接强度是可以随训练改变的；4）信号可以是起刺激作用的，也可以是起抑制作用的；5）一个神经元接受的信号的累积效果决定该神经元的状态；6)每个神经元可以有一个“阈值”。2.２人工神经元模型人工神经网络是在现代神经生物学研究基础上提出的模拟生物过程以反映人脑某些特性的计算结构。它不是人脑神经系统的真实描写，而只是它的某种抽象、简化和模拟。根据前面对生物神经网络的研究可知，神经元及其突触是神经网络的基本器件。因此，模拟生物神经网络应首先模拟生物神经元。在人工神经网络中，神经元常被称为“处理单元”。有时从网络的观点出发常把它称为“节点”。人工神经元是对生物神经元的一种形式化描述，它对生物神经元的信息处理过程进行抽象，并用数学语言予以描述；对生物神经元的结构和功能进行模拟，并用模型图予以表达。目前人们提出的神经元模型已有很多，其中最早提出且影响最大的，是1943年心理学家McCulloch和数学家W．Pitts在分析总结...
