2022年医学专题—小脑模型神经网络(1).pptx

小脑(xiono)模型神经网络（CMAC）,第一页，共二十一页。,PART 01,PART 02,PART 03,PART 04,CMAC网络(wnglu)的基本思想,CMAC网络的结构模型与工作(gngzu)原理,仿真(fn zhn)示例,总结,目录,第二页，共二十一页。,01,CMAC网络(wnglu)的基本思想,1975，J.S.Albus 小脑模型神经网络（CMAC-Cerebellar Model Articulation Controller）局部逼近神经网络：网络输入(shr)空间的某个局部区域只有少数几个连接权影响网络输出,第三页，共二十一页。,02,CMAC网络(wnglu)的结构模型与工作原理,输入空间 U由所有可能的输入向量 Ui 组成,虚拟联想空间Ac是一个虚拟的空间，不占用物理存储，CMAC网络将其接受到的任何输入,映射到联想存储器 Ac中的 c个单元(dnyun)。物理存储空间Ap中存储着网络的权值参数，Ac中的c个单元在物理存储空间Ap中找到对应的权值参数，做求和得到最终的网络输出。,重点(zhngdin)：两个映射第一次映射：U-Ac第二次映射：Ac-Ap,第四页，共二十一页。,02,CMAC网络(wnglu)的结构模型与工作原理,映射(yngsh)映射法则可以根据实际情况选取，只需要满足一下规则即可。输入空间邻近两点（一点为一个n维输入向量），在Ac中有b个重叠单元被激励。距离越近，重叠越多；距离远的点，在Ac中不重叠,第五页，共二十一页。,02,CMAC网络(wnglu)的结构模型与工作原理,量化 一般来说，实际应用时输入向量的各分量来自不同的传感器，其值多为模拟量，而Ac中每个元素只取0或1两种值。为使输入空间的点映射到虚拟联想(linxing)空间Ac的离散点，必须先将模拟量U量化，使其成为输入空间的离散点。,量化等级 设输入向量U在量化的过程中，每一个(y)分量可被量化成个等级，则个分量可组合为 个输入状态。每一种状态对应于Ac中的c个存储单元，相邻输入在Ac中有b个单元重复，故Ac中存储单元的总数为+(1)()。,第六页，共二十一页。,02,CMAC网络(wnglu)的结构模型与工作原理,例.量化等级100，输入有10个分量，每一状态(zhungti)对应Ac中的6个存储单元，相邻输入在Ac中有5个单元重复，Ac与Ap一一对应。实际物理存储空间Ap有6+(100 10 1）个存储单元。但实际的学习问题并不会包括所有的学习空间的状态。,哈希映射 哈希映射是压缩稀疏矩阵的一个常用技术。当在一个大的存储区域(qy)稀疏地存储一些数据时，可以通过哈希映射将其压缩到小的存储位置,例：除留余数法：yf(x)xk(k决定了压缩率),第七页，共二十一页。,02,CMAC网络(wnglu)的结构模型与工作原理,实际映射 AcAp 这个过程最简单的实现(shxin)方法就是线性一一映射。,输出(shch)：,其中,代入,可得：,？,第八页，共二十一页。,02,CMAC网络(wnglu)的结构模型与工作原理,权值调整(tiozhng),给定(i dn)输入/输出样本对：,权值调整指标：,误差平均分配：,第九页，共二十一页。,02,CMAC网络(wnglu)的结构模型与工作原理,权值调整(tiozhng),经过数次迭代后，最初的存储单元已经包含了一些先前学习的知识(zh shi)。每一个存储单元学习的历史不同，所以这些存储单元也不应有相同的可信度。无视这些差异，所有被激活的存储单元都获得相同的校正误差，那么那些由未学习状态产生的误差将对先前学习的信息产生“腐蚀”。,=()+1 1=1()+1 1（）,基于信度分配的CMAC（CA-CMAC）神经网络,()是第个存储单元的学习次数，是某状态激活的存储单元数。,第十页，共二十一页。,03,仿真(fn zhn)实例,用CMAC逼近(bjn)sin函数,采用一维输入一维输出结构的CMAC逼近sin采用c=6，邻近两点重叠单元b=5采用线性化函数实现U-Ac的虚拟(xn)映射s(k)=round(u(k)-xmin)/(xmax-xmin)*M)采用一一映射的方式实现Ac-Ap的实际映射,输入训练样本：train_in=0:36:324共10个样本,第十一页，共二十一页。,03,仿真(fn zhn)实例,量化等级(dngj)：40训练样本个数：10学习率：1,第十二页，共二十一页。,03,仿真(fn zhn)实例,第十三页，共二十一页。,03,仿真(fn zhn)实例,第十四页，共二十一页。,03,仿真(fn zhn)实例,第十五页，共二十一页。,03,仿真(fn zhn)实例,第十六页，共二十一页。,03,仿真(fn zhn)实例,第十七页，共二十一页。,03,仿真(fn zhn)实例,第十八页，共二十一页。,04,总结(zngji),网络非线性：CMAC的每个神经元的输入输出是一种线性关系，但其总体上可看做一种表达非线性映射的表格系统。学习速度快：每次修正的权值少，在保证函数非线性逼近性能的前提下，学习速度快，适合于实时(sh sh)控制；局部泛化能力：相近输入产生相近输出，不同输入给出不同输出，避免了BP网络的局部最优问题；,第十九页，共二十一页。,谢谢(xi xie),第二十页，共二十一页。,内容(nirng)总结,小脑模型神经网络（CMAC）。1975，J.S.Albus 小脑模型神经网络。局部逼近神经网络：网络输入空间的某个局部区域只有(zhyu)少数几个连接权影响网络输出。输入空间邻近两点（一点为一个n维输入向量），在Ac中有b个重叠单元被激励。当在一个大的存储区域稀疏地存储一些数据时，可以通过哈希映射将其压缩到小的存储位置。经过数次迭代后，最初的存储单元已经包含了一些先前学习的知识。采用c=6，邻近两点重叠单元b=5。谢谢,第二十一页，共二十一页。,