5) f(s)=e^(-0.5) экспоненциальная 6) f(s)=sin(s) синусоидальная 7) f(s)=s/(a+|s|) сигмоидальная (рациональная) 8) f(s)={ -1, s<=-1, s, -1=1 } шаговая (линейная с насыщением) 9) f(s)={ 0, s<0, 1, s>=0 } пороговая 10) f(s)=|s| модульная 11) f(s)={ 1, s>0, -1, s<=0 } знаковая (сигнатурная) 12) f(s)=s^2 квадратичная 2.2. Классификация нейронных сетей и их свойства 1) В зависимости от функций: а) входные нейроны --- нейроны, на которые подаётся вектор, который кодирует входное воздействие или образ внешней среды; в этих нейронах не проводятся никакие вычисления б) выходные нейроны --- преставляют выходные значения и преобразования в них осуществляется по формулам s=(SIGMA)^nv(i=1)xviwvi, f(s) в) промежуточные нейроны --- в них проходят вычислительные процедуры 2) С точки зрения топологии сети: а) полносвязные . /|\ .-+-. \|/ . В полносвязных нейронных сетях каждый нейрон передаёт выходной сигнал остальным нейронам, в том числе и самому себе. б) многослойные (слоистые) 0 --->--->--->--> X\/|X\/ --->-X->\X->--> X/\|XX\ --->--->\-\>--> \\ \ \----> В общем случае многослойная слоистая сеть состоит из Q слоёв; количество нейронов в каждом слое не зависит от количества нейронов в других слоях. Внешние входные сигналы обычно подаются на входы нейронов входного слоя, этот слой чаще всего нумеруют как 0-й слой. Выходами сети являются выходы нейронов последнего слоя. Связи являются последовательными от выходов нейронов q-го слоя ко входам нейронов слоя q+1. I) монотонные нейронные сети: предъявляются дополнительные условия на связи и нейроны, а именно: каждый слой, кроме последнего выходного слоя, разбит на два блока, а именно: возбуждающий блок и тормозящий блок. Связи между блоками также разделяются на возбуждающие связи и тормозящие связи нейронной сети. Если от нейронов блока A к нейронам блока B ведут только возбуждающие связи, то это означает, что любой выходной сигнал блока является монотонной неубывающей функцией любого выходного сигнала блока A. II) сети без обратных связей: каждый выходной сигнал слоя q подаётся на входы всех нейронов слоя q+1 III) сети с обратными связями: в сетях с обратными связями информация со следующих слоёв передаётся на предыдущие. Среди сетей с обратными связями выделяют: a) слоисто-циклические (последний слой передаёт выходные сигналы первому слою) b) слоисто-полносвязанные (представляют собой полносвязную сеть, сигналы передаются как от слоя к слою, так и внутри самого слоя; в каждом слое цикл работы распадается на три части: приём сигналов с предыдущего слоя, обмен сигналами внутри слоя, выработка выходного сигнала и его передача к последующему слою) c) полносвязанно-слоистые (по своей структуре аналогичны слоисто-полносвязанным, но функционируют по-другому: в этих сетях не разделяются фазы обмена внутри слоя и передачи последующему слою; на каждом такте нейроны всех слоёв принимают сигналы от нейронов последующих слоёв и от своего слоя) в) слабосвязанные | | | | | | -.-.-.- -.-.-.- | | | <|/|\|> -.-.-.- -.-.-.- | | | |v|v| Нейроны располагаются в узлах прямоугольной решётки; каждый нейрон связан с 4, 6 или 8 своих ближайших соседей. Если нейрон связан с 4-мя ближайшими соседями, то это т. н. окрестность Фон-Неймана, 6-ю --- Галлея, 8-ю --- Мура. 3) По типу структур: а) гомогенные (однородные) В сети присутствуют нейроны с единой функцией активации. б) гетерогенные В сеть входят нейроны с разными функциями активации 4) Бинарные/аналоговые сети 5) По типу структуры 6) Синхронные/асинхронные а) синхронные: в каждый момент времени лишь один нейрон меняет своё состояние б) асинхронные: состояние меняется сразу у группы нейронов 7) По числу слоёв Выбор структуры нейронной сети осуществляется в соответствии с особенностями и сложностью задачи, которую мы решаем. Для определённых типов задач существуют готовые конфигурации нейронных сетей. Возможности сети увеличиваются с ростом числа нейронов и с увеличением числа слоёв в нейронной сети. Динамическая устойчивость сети увеличивается при введении обратных связей. Вопрос о необходимых и достаточных свойствах сети для решения задачи представляет собой целое направление нейрокомпьютерной науки. 3. ОБУЧЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ Цель обучения заключается в том, чтобы для некоторого множества входов выдавалось желаемое множество выходов или, по крайней мере, сообразное с ним множество выходов. Обучение нейронной сети осуществляется путём последовательного предъявления входных векторов с одновременной подстройкой весов в соответствии с определённой процедурой. 1) с учителем: предполагает, что для каждого входного вектора существует целевой выходной вектор. Входной вектор и выходной целевой вектор X->Y называются обучающей парой. Несколько наборов обучающих пар называются обучающей выборкой. Процесс обучения: предъявляется текущий выходной вектор и сравнивается с целевым выходным вектором. Разность этих значений либо ошибка с помощью обратной связи подаётся в сеть и весовые коэффициенты изменяются в соответствии с алгоритмом, который стремится минимизировать ошибку.