智能控制課題演講

1、看作看作有向圖有向圖的的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主講人：主講人：陳俊龍陳俊龍小組成員：陳日暢、鄭啟、譚玉堃、小組成員：陳日暢、鄭啟、譚玉堃、周財(cái)、毛杰、周桂獒、孫強(qiáng)、安軍、周財(cái)、毛杰、周桂獒、孫強(qiáng)、安軍、秦朝、周正、何春燕、黃靜、李媛、秦朝、周正、何春燕、黃靜、李媛、張?jiān)?、張知先張?jiān)?、張知?2概 念信息流圖21345樹網(wǎng)絡(luò)線性表圖神經(jīng)Part one第一章第一章概念概念線性表：線性表： 線性表（linear list）是具有相同類型的n（n0）個(gè)數(shù)據(jù)元素a0，a1，an-1組成的有限序列。其中n 稱為線性表的長(zhǎng)度，當(dāng)n=0時(shí)稱為空線性表，n0時(shí)稱為非空表。在線性表中，數(shù)據(jù)元素之間僅有線性關(guān)系，即每個(gè)

2、數(shù)據(jù)元素只有一個(gè)直接前驅(qū)和一個(gè)直接后繼。從線性表的定義可以看出線性表的特征： （1）有且僅有一個(gè)開始結(jié)點(diǎn)(表頭結(jié)點(diǎn))a0， 它沒有直接前驅(qū)，只有一個(gè)直接后繼; （2）有且僅有一個(gè)終端結(jié)點(diǎn)(表尾結(jié)點(diǎn))an-1，它沒有直接后繼，只有一個(gè)直接前驅(qū); （3）其它結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)直接前驅(qū)和直接后繼； （4）元素之間為一對(duì)一的線性關(guān)系。特征特征二級(jí)標(biāo)題頁樹：樹： 樹(Tree)是n(n0)個(gè)結(jié)點(diǎn)的有限集T，T為空時(shí)稱為空樹，否則它滿足如下兩個(gè)條件：(1)有且僅有一個(gè)特定的稱為根(Root)的結(jié)點(diǎn)；(2)其余的結(jié)點(diǎn)可分為m(m0)個(gè)互不相交的子集Tl，T2，Tm，其中每個(gè)子集本身又是一棵樹，并稱其為根的子樹(S

3、ubree)。特征特征 樹形結(jié)構(gòu)的邏輯特征可用樹中結(jié)點(diǎn)之間的父子關(guān)系來描述：（1）樹中任一結(jié)點(diǎn)都可以有零個(gè)或多個(gè)直接后繼(即孩子)結(jié)點(diǎn)，但至多只能有一個(gè)直接前趨(即雙親)結(jié)點(diǎn)。（2）樹中只有根結(jié)點(diǎn)無前趨，它是開始結(jié)點(diǎn)；葉結(jié)點(diǎn)無后繼，它們是終端結(jié)點(diǎn)。（3）祖先與子孫的關(guān)系是對(duì)父子關(guān)系的延拓，它定義了樹中結(jié)點(diǎn)之間的縱向次序。（4）有序樹中，同一組兄弟結(jié)點(diǎn)從左到右有長(zhǎng)幼之分。圖：圖： 圖（Graph）是一種較線性表和樹更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在線性表中，數(shù)據(jù)元素之間僅有線性關(guān)系，即每個(gè)數(shù)據(jù)元素只有一個(gè)直接前驅(qū)和一個(gè)直接后繼；在樹形結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)元素之間有著明顯的層次關(guān)系，雖然每一層上的數(shù)據(jù)元素可能和下一層

4、中多個(gè)元素（孩子） 相關(guān)，但只能和上一層中一個(gè)元素（雙親）相關(guān)；而在圖形結(jié)構(gòu)中，結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系可以是任意的，任意兩個(gè)數(shù)據(jù)元素之間都可能相關(guān)。 圖圖在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用,如電路網(wǎng)絡(luò)分析、交通運(yùn)輸、管理與線路的鋪設(shè)、印刷電路板與集成電路的布線等眾多直接與圖有關(guān)的問題，它們必須用圖的有關(guān)方法進(jìn)行處理；另外像工作的分配、工程進(jìn)度的安排、課程表的制訂、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)等許多實(shí)際問題。這些技術(shù)領(lǐng)域都是把圖作為解決問題的主要數(shù)學(xué)手段來使用，因此，如何在計(jì)算機(jī)中表示和處理圖結(jié)構(gòu)，就是計(jì)算機(jī)科學(xué)需研究的一項(xiàng)重要課題。 無向圖無向圖一個(gè)無向圖G是一個(gè)二元組即G=,其中:. V是一個(gè)非空集合,稱為G的頂點(diǎn)集,

5、V中元素稱為頂點(diǎn)或結(jié)點(diǎn);. E是無序積V&V的一個(gè)多重子集,稱E為G的邊集,E中元素稱為無向邊或簡(jiǎn)稱邊。例：例：給定無向圖G，其中 Vv1,v2,v3,v4,v5，E=(v1,v1),(v1,v2),(v2,v3),(v2,v3),(v2,v5),(v1,v5),(v4,v5). 有向圖有向圖一個(gè)有向圖D是一個(gè)二元組即D = ,其中：. V同無向圖中的頂點(diǎn)集;. E是笛卡兒積的多重子集,其元素稱為有向邊,也簡(jiǎn)稱邊.例：例：給定有向圖D=，其中 Va,b,c,d，E,。 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)(Network)(Network)： 若將圖的每條邊都賦上一個(gè)權(quán)，則稱這種帶權(quán)圖為網(wǎng)絡(luò)(Network)。注意：權(quán)是

6、表示兩個(gè)頂點(diǎn)之間的距離、耗費(fèi)等具有某種意義的數(shù)。【例】下圖就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的例子。神經(jīng)神經(jīng)（生物學(xué)解釋） 神經(jīng)（Nerve）是由聚集成束的神經(jīng)纖維所構(gòu)成，而神經(jīng)纖維本身構(gòu)造是由神經(jīng)元的軸突外被神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞所形成的髓鞘包覆；其中許多神經(jīng)纖維聚集成束，外面包著由結(jié)締組成的膜，就成為一條神經(jīng)。神經(jīng)系統(tǒng)主要由三大系統(tǒng)組成，即中樞神經(jīng)系統(tǒng)、腦神經(jīng)、脊神經(jīng)。各系統(tǒng)之間以中樞神經(jīng)系統(tǒng)為中心，分工協(xié)同，共同實(shí)現(xiàn)心理功能。第第章章信號(hào)流圖信號(hào)流圖2PART TWO信號(hào)流圖信號(hào)流圖 信號(hào)流圖是一個(gè)由在一些特定的稱為節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)之間相連的有向連接（分支）組成的網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)典型的節(jié)點(diǎn)j有一個(gè)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)信號(hào)xj。一個(gè)典型的有向連

7、接從節(jié)點(diǎn)j開始，到k節(jié)點(diǎn)結(jié)束。它有相應(yīng)的傳遞函數(shù)或傳遞系數(shù)以確定節(jié)點(diǎn)k的信號(hào)yk依賴于節(jié)點(diǎn)j的信號(hào)xj的方式。圖形中各部分的信號(hào)流動(dòng)遵循三條基本規(guī)則。規(guī)則規(guī)則1 1 信號(hào)僅僅沿著定義好的箭頭方向在連接上流動(dòng)。兩種不同類型的連接可以區(qū)別開來：突觸連接突觸連接它的行為由線性輸入輸出關(guān)系決定。具體來說，如圖a所示，節(jié)點(diǎn)信號(hào)yk由節(jié)點(diǎn)信號(hào)xj乘以突觸權(quán)值wkj產(chǎn)生。激活連接激活連接它的行為一般由非線性輸入輸出關(guān)系決定。如圖b所示，其中()為非線性激活函數(shù)。規(guī)則規(guī)則2 2 節(jié)點(diǎn)信號(hào)等于經(jīng)由連接進(jìn)入的有關(guān)節(jié)點(diǎn)的所有信號(hào)的代數(shù)和。這個(gè)規(guī)則通過如圖c所示的突觸會(huì)聚或扇入的情形來說明。規(guī)則規(guī)則3 3 節(jié)點(diǎn)信號(hào)沿

8、每個(gè)外向連接向外傳遞，此時(shí)傳遞的信號(hào)完全獨(dú)立于外向連接的傳遞函數(shù)。神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由具有互相連接的突觸節(jié)點(diǎn)和激活連接構(gòu)成的有向圖，具有4個(gè)主要特征：1.每個(gè)神經(jīng)元可表示為一組線性的突觸連接，一個(gè)外部應(yīng)用偏置，以及可能的非線性激活連接。偏置由和一個(gè)固定為+1的輸入連接的突觸連接表示。2.神經(jīng)元的突觸連接給它們相應(yīng)的輸入信號(hào)加權(quán)。3.輸入信號(hào)的加權(quán)和構(gòu)成該神經(jīng)元的誘導(dǎo)局部域。4.激活連接壓制神經(jīng)元的誘導(dǎo)局部域產(chǎn)生輸出。一一個(gè)如此定義的有向圖是完全的，這是指它不僅僅描述了神經(jīng)元間的信號(hào)流，也描述了每個(gè)神經(jīng)元內(nèi)部的信號(hào)流。但是當(dāng)我們的注意集中在神經(jīng)元之間的信號(hào)流上時(shí)，可以使用這個(gè)圖的一個(gè)簡(jiǎn)略形式，它省略神經(jīng)元內(nèi)部的信號(hào)流的細(xì)節(jié)。這這樣的有向圖是局部完全的,它的特征是：1.源節(jié)點(diǎn)向圖提供輸入信號(hào)。2.每個(gè)神經(jīng)元由稱為計(jì)算節(jié)點(diǎn)的單個(gè)節(jié)點(diǎn)表示。3.聯(lián)結(jié)圖中源節(jié)點(diǎn)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的通信連接沒有權(quán)值，它們僅僅提供圖中信號(hào)流的方向。這樣定義的一個(gè)局部完全的有向圖就是所謂的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，描述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的布局。圖11給出了具有m個(gè)源節(jié)點(diǎn)和一個(gè)用于偏置的、固定為+1的節(jié)點(diǎn)的單