Hopfield神经网络 简介

时间:2024-02-17 18:31:33

Hopfield神经网络 简介

一、总结

一句话总结:

【Hopfield和BP同一时期】:BP属于前馈式类型,但是和BP同一时期的另外一个神经网络也很重要,那就是Hopfield神经网络,他是反馈式类型。这个网络比BP出现的还早一点,
【Hopfield网络的权值不是通过训练出来的,而是按照一定规则计算出来的】:他的学习规则是基于灌输式学习,即网络的权值不是通过训练出来的,而是按照一定规则计算出来的, Hopfield神经网络就是采用了这种学习方式,其权值一旦确定就不在改变,而网络中各神经元的状态在运行过程中不断更新,网络演变到稳定时各神经元的状态便是问题之解。
【其它网络的基础】:在这里简要解释一下为什么要学习这个神将网络,因为深度学习算法起源来源于这里还有BP,从这里开始后面会引入玻尔兹曼机、受限玻尔兹曼机、深度置信网络,径向基逼向器、卷积神经网络、递归神经网络。

 

1、Hopfield神经网络分为离散型和连续型两种网络模型,分别记为DHNN(Discrete Hopfield Neural Network)和CHNN(Continues Hopfield Neural Network)?

(1)、离散的Hopfield网络用于联想记忆
(2)、连续的Hopfield网络用于求解最优化问题

 

 

 

二、Hopfield神经网络

转自或参考:Hopfield神经网络
https://blog.csdn.net/richard2357/article/details/23184999

1982年,生物物理学家J.Hopfield提出了一种新颖的人工神经网络模型——Hopfield网络模型,引入了能量函数的概念,是一个非线性动力学系统。

(1) 离散的Hopfield网络用于联想记忆

(2) 连续的Hopfield网络用于求解最优化问题



1. 离散型Hopfield神经网络

能量函数


能量函数E按照迭代一定会下降(证明我一直卡在一个地方,后来发现xi改变了,不仅改变了该节点的能量,而且对其它节点也有影响,故把证明贴上来,免得自己忘记)

证明:


无论x从-1变到1还是从1变到-1,能量都是下降的。


特点:结点输出为-1或+1

用途联想记忆(自联想,互联想)

(1) 先训练出权值w

(2) 根据输入进行迭代,回忆出联想的结果


2. 连续型Hopfield神经网络

能量函数:


其中f为signmoid函数,能量函数E按照迭代一定会下降(证明请见专门教材)

特点:结点输出为(-1, +1)间的连续值

用途最优化求解(如TSP问题)

(1) 把目标函数转化为网络的能量函数

(2) 问题的变量对应于网络的状态

(3) 当网络的能量函数收敛于极小值时,网络的状态对应最优解


小结

优点:成功解决了TSP问题

缺点:因为是贪心算法,故容易陷入局部最小值(解决方法:Boltzmann机引入模拟退火,是其改进)


参考文献:

[1] 马锐. [M] 人工神经网络原理. 机械工业出版社

[2] http://cs.nju.edu.cn/rinc/course/NN/%E7%AC%AC9%E7%AB%A0%20Hopfield%E7%A5%9E%E7%BB%8F%E7%BD%91%E7%BB%9C%E4%B8%8E%E8%81%94%E6%83%B3%E8%AE%B0%E5%BF%86.pdfhttp://cs.nju.edu.cn/rinc/course/NN/%E7%AC%AC9%E7%AB%A0%20Hopfield%E7%A5%9E%E7%BB%8F%E7%BD%91%E7%BB%9C%E4%B8%8E%E8%81%94%E6%83%B3%E8%AE%B0%E5%BF%86.pdf

 
 
 

三、深度学习 --- Hopfield神经网络详解

转自或参考:深度学习 --- Hopfield神经网络详解
https://blog.csdn.net/weixin_42398658/article/details/83991773

前面几节我们详细探讨了BP神经网络,基本上很全面深入的探讨了BP,BP属于前馈式类型,但是和BP同一时期的另外一个神经网络也很重要,那就是Hopfield神经网络,他是反馈式类型。这个网络比BP出现的还早一点,他的学习规则是基于灌输式学习,即网络的权值不是通过训练出来的,而是按照一定规则计算出来的, Hopfield神经网络就是采用了这种学习方式,其权值一旦确定就不在改变,而网络中各神经元的状态在运行过程中不断更新,网络演变到稳定时各神经元的状态便是问题之解。在这里简要解释一下为什么要学习这个神将网络,因为深度学习算法起源来源于这里还有BP,从这里开始后面会引入玻尔兹曼机、受限玻尔兹曼机、深度置信网络,径向基逼向器、卷积神经网络、递归神经网络。因此从这里一步步的深入进去是很好的开始,等到卷积你会有总体感,不会觉得太突兀。

Hopfield神经网络分为离散型和连续型两种网络模型,分别记为DHNN(Discrete Hopfield Neural Network)和CHNN(Continues Hopfield Neural Network),这里主要讨论离散型网络模型,下面默认都是离散型的。