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反馈神经网络.ppt

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反馈神经网络.ppt

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反馈神经网络.ppt

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文档介绍

文档介绍:反馈神经网络
现在学****的是第1页,共41页
根据神经网络运行过程中的信息流向,可分为前馈式和反馈式两种基本类型。前馈网络的输出仅由当前输入和权矩阵决定,而与网络先前的输出状态无关。

定义网络的能量函数为:
()
令网络的能量改变量为ΔE,状态改变量为ΔX,有
()
()
现在学****的是第12页,共41页
将式()、()代入(),则网络能量可进一步展开为
()
将 代入上式 ,并考虑到W为对称矩阵,有
现在学****的是第13页,共41页
()
上式中可能出现的情况:
情况a :xj(t)=-1, xj(t+1)=1, 由式()得Δxj(t)=2, 由式()知,netj(t)≧0,代入式(),得ΔE(t)≦0。
情况b :xj(t)=1, xj(t+1)=-1, 所以Δxj(t)=-2, 由式()知,netj(t)<0,代入式(),得ΔE(t)<0。
情况c :xj(t)=xj(t+1), 所以Δxj(t)=0, 代入式(),从而有ΔE(t)=0。
由此可知在任何情况下均有ΔE(t)≦0 。
简化:
现在学****的是第14页,共41页
由于网络中各节点的状态只能取1 或 –1 ,能量函数E(t) 作为网络状态的函数是有下界的,因此网络能量函数最终将收敛于一个常数,此时ΔE(t)=0 。分2种情况:
综上所述,,网络最终将收敛到一个吸引子。
对于DHNN网,若按同步方式调整状态,且连接权矩阵W为非负定对称阵,则对于任意初态,网络都最终收敛到一个吸引子。
情况a :xj(t)=xj(t+1)=1或xj(t)=xj(t+1)=-1, 神经元j状态不变,网络稳定,即为吸引子。
情况b :xj(t)=-1, xj(t+1)=1, netj(t)=0,xj=1固定。
现在学****的是第15页,共41页
证明:由式()得
前已证明,对于任何神经元 j ,有
因此上式第一项不大于0,只要W为非负定阵,第二项也不大于0,于是有⊿E(t)≦0 ,也就是说E(t)最终将收敛到一个常数值,对应的稳定状态是网络的一个吸引子。
现在学****的是第16页,共41页
以上分析表明,在网络从初态向稳态演变的过程中,网络的能量始终向减小的方向演变,当能量最终稳定于一个常数时,该常数对应于网络能量的极小状态,称该极小状态为网络的能量井,能量井对应于网络的吸引子。
现在学****的是第17页,共41页
性质1 :若X 是网络的一个吸引子,且阈值T=0,在sgn(0)处,xj(t+1)=xj(t),则 -X 也一定是该网络的吸引子。
证明:∵X 是吸引子,即X= f (WX),从而有
f [W(-X)]=f [-WX]=-f [WX]= -X
  ∴-X 也是该网络的吸引子。
三、 吸引子的性质
现在学****的是第18页,共41页
性质2:若Xa是网络的一个吸引子,则与Xa的海明距离dH(Xa,Xb)=1的Xb一定不是吸引子。
证明:不妨设x1a≠x1b,xja= xjb,j=2,3,…,n。
∵ w11=0,由吸引子定义,有
由假设条件知,x1a≠x1b,故
∴Xb 不是该网络的吸引子。
现在学****的是第19页,共41页
性质3:若一组向量Xp (p=1,2,…,P)是网络的吸引子,且在sgn(0)处,xj(t+1)=xj(t),则由
该组向量线性组合而成的向量
也是吸引子。
请各位同学自己证明。
现在学****的是第20页,共41页
能使网络稳定在同一吸引子的所有初态的集合,称为该吸引子的吸引域。
若Xa是吸引子,对于异步方式,若存在一个调整次序,使网络可以从状态X 演变到Xa ,则称 X 弱吸引到Xa;若对于任意调整次序,网络都可以从状态X 演变到Xa,则称X强吸引到Xa。
若对某些X,有X弱吸引到吸引子Xa,则称这些X的集合为Xa的弱吸引域;若对某些X,有X强吸引到吸引子Xa,则称这些X的集合为Xa的强吸引域。
四、 吸引子的吸引域
现在学****的是第21页,共41页
设有3节点DHNN网,用无向图表示如下,权值与阈值均已标在图中,试计算网络演变过程的状态。
x1 -
-0