1. Historia 2. Podstawy neurobiologii 3. Definicje i inne kłamstwa 4. Sztuczny neuron i zasady działania SSN. Agenda

Podobne dokumenty
Wstęp do teorii sztucznej inteligencji Wykład III. Modele sieci neuronowych.

Sztuczne sieci neuronowe (SNN)

Literatura. Sztuczne sieci neuronowe. Przepływ informacji w systemie nerwowym. Budowa i działanie mózgu

Sztuczne sieci neuronowe

Sztuczna Inteligencja Tematy projektów Sieci Neuronowe

Wstęp do teorii sztucznej inteligencji Wykład II. Uczenie sztucznych neuronów.

Metody Sztucznej Inteligencji II

Temat: Sztuczne Sieci Neuronowe. Instrukcja do ćwiczeń przedmiotu INŻYNIERIA WIEDZY I SYSTEMY EKSPERTOWE

synaptycznych wszystko to waży 1.5 kg i zajmuje objętość około 1.5 litra. A zużywa mniej energii niż lampka nocna.

Sztuczne Sieci Neuronowe. Wiktor Tracz Katedra Urządzania Lasu, Geomatyki i Ekonomiki Leśnictwa, Wydział Leśny SGGW

Sieci neuronowe i algorytmy uczenia Czyli co i jak andrzej.rusiecki.staff.iiar.pwr.wroc.pl s.

Wstęp do sztucznych sieci neuronowych

Uczenie sieci neuronowych i bayesowskich

Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych w prognozowaniu szeregów czasowych (prezentacja 2)

Podstawy Sztucznej Inteligencji (PSZT)

ID1SII4. Informatyka I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

Algorytm wstecznej propagacji błędów dla sieci RBF Michał Bereta

METODY INŻYNIERII WIEDZY

Podstawy sztucznej inteligencji

Temat: Sieci neuronowe oraz technologia CUDA

Obliczenia Naturalne - Sztuczne sieci neuronowe

Sztuczne sieci neuronowe

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Elementy Sztucznej Inteligencji. Sztuczne sieci neuronowe cz. 2

Inteligentne systemy przeciw atakom sieciowym

BIOCYBERNETYKA SIECI NEURONOWE. Akademia Górniczo-Hutnicza. Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej.

Metody i techniki sztucznej inteligencji / Leszek Rutkowski. wyd. 2, 3 dodr. Warszawa, Spis treści

Sieci neuronowe do przetwarzania informacji / Stanisław Osowski. wyd. 3. Warszawa, Spis treści

OCENA DZIAŁANIA AE. METODY HEURYSTYCZNE wykład 4 LOSOWOŚĆ W AE KRZYWE ZBIEŻNOŚCI ANALIZA STATYSTYCZNA:

8. Neuron z ciągłą funkcją aktywacji.

Informatyka I stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

METODY INTELIGENCJI OBLICZENIOWEJ wykład 4

Wykład 1: Wprowadzenie do sieci neuronowych

SZTUCZNE SIECI NEURONOWE

MODELOWANIE RZECZYWISTOŚCI

SIECI REKURENCYJNE SIECI HOPFIELDA

Inteligentne systemy informacyjne

Sieci neuronowe jako sposób na optymalizacje podejmowanych decyzji. Tomasz Karczyoski Wydział W-08 IZ

KARTA MODUŁU KSZTAŁCENIA

SZTUCZNE SIECI NEURONOWE

Zagadnienia optymalizacji i aproksymacji. Sieci neuronowe.

PROGNOZOWANIE OSIADAŃ POWIERZCHNI TERENU PRZY UŻYCIU SIECI NEURONOWYCH**

PRÓBA ZASTOSOWANIA SIECI NEURONOWYCH DO PROGNOZOWANIA OSIADAŃ POWIERZCHNI TERENU POWSTAŁYCH NA SKUTEK EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ**

ELEMENTY SZTUCZNEJ INTELIGENCJI. Sztuczne sieci neuronowe

SIECI NEURONOWE Wprowadzenie

1. Architektury, algorytmy uczenia i projektowanie sieci neuronowych

Seminarium magisterskie. Dyskusja nad tematem pracy magisterskiej pisanej pod kierunkiem pani Dr hab. Małgorzaty Doman

Zastosowania sieci neuronowych

wiedzy Sieci neuronowe

Inteligentne systemy decyzyjne: Uczenie maszynowe sztuczne sieci neuronowe

WAI Wykłady 3 i 4. Sieci neuronowe. Uczenie i zastosowania. Wstęp do logiki rozmytej.

ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE

1. Logika, funkcje logiczne, preceptron.

Uniwersytet w Białymstoku Wydział Ekonomiczno-Informatyczny w Wilnie SYLLABUS na rok akademicki 2012/2013

Metody sztucznej inteligencji

METODY INŻYNIERII WIEDZY KNOWLEDGE ENGINEERING AND DATA MINING

Automatyczna predykcja. Materiały/konsultacje. Co to jest uczenie maszynowe? Przykład 6/10/2013. Google Prediction API, maj 2010

Najprostsze modele sieci z rekurencją. sieci Hopfielda; sieci uczone regułą Hebba; sieć Hamminga;

Praktyczne informacje o sieciach neuronowych. Elżbieta Dłubis. Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Chełmie

SIECI RBF (RADIAL BASIS FUNCTIONS)

Sztuczne siei neuronowe - wprowadzenie

Wstęp do sieci neuronowych laboratorium 01 Organizacja zajęć. Perceptron prosty

Systemy Inteligentnego Przetwarzania wykład 7: Sieci RBF

Sieć przesyłająca żetony CP (counter propagation)

I EKSPLORACJA DANYCH

Sztuczne sieci neuronowe. Krzysztof A. Cyran POLITECHNIKA ŚLĄSKA Instytut Informatyki, p. 335

Sieci neuronowe w Statistica. Agnieszka Nowak - Brzezioska

Uczenie sieci typu MLP

Wykład wprowadzający

Sztuczne sieci neuronowe. Uczenie, zastosowania

Sieci neuronowe w Statistica

METODY INTELIGENCJI OBLICZENIOWEJ wykład 5

Uczenie się pojedynczego neuronu. Jeśli zastosowana zostanie funkcja bipolarna s y: y=-1 gdy z<0 y=1 gdy z>=0. Wówczas: W 1 x 1 + w 2 x 2 + = 0

SZTUCZNA INTELIGENCJA

WYKŁAD 4 PLAN WYKŁADU. Sieci neuronowe: Algorytmy uczenia & Dalsze zastosowania. Metody uczenia sieci: Zastosowania

PODSTAWY BAZ DANYCH I SZTUCZNEJ INTELIGENCJI. Adrian Horzyk. Akademia Górniczo-Hutnicza

x 1 x 2 x 3 x n w 1 w 2 Σ w 3 w n x 1 x 2 x 1 XOR x (x A, y A ) y A x A

SZTUCZNA INTELIGENCJA

ĆWICZENIE 5: Sztuczne sieci neuronowe

Budowa i własności. sztucznych neuronów i sieci

Wstęp do sieci neuronowych, wykład 02 Perceptrony c.d. Maszyna liniowa.

ALGORYTMY SZTUCZNEJ INTELIGENCJI

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Prognozowanie kierunku ruchu indeksów giełdowych na podstawie danych historycznych.

Sztuczne sieci neuronowe i sztuczna immunologia jako klasyfikatory danych. Dariusz Badura Letnia Szkoła Instytutu Matematyki 2010

Inżynieria danych I stopień Praktyczny Studia stacjonarne Wszystkie specjalności Katedra Inżynierii Produkcji Dr Małgorzata Lucińska

Sztuczne Systemy Skojarzeniowe. Adrian Horzyk

Elementy kognitywistyki II: Sztuczna inteligencja. WYKŁAD XI: Sztuczne sieci neuronowe

Streszczenie. Słowa kluczowe: modele neuronowe, parametry ciągników rolniczych

Inteligentne systemy decyzyjne: Uczenie maszynowe sztuczne sieci neuronowe

Wykład 1: Wprowadzenie do sieci neuronowych

Podstawy Sztucznej Inteligencji Sztuczne Sieci Neuronowe. Krzysztof Regulski, WIMiIP, KISiM, B5, pok. 408

Uczenie sieci radialnych (RBF)

Metody Inżynierii Wiedzy

METODY HEURYSTYCZNE 4

HAŁASU Z UWZGLĘDNIENIEM ZJAWISK O CHARAKTERZE NIELINIOWYM

Temat: ANFIS + TS w zadaniach. Instrukcja do ćwiczeń przedmiotu INŻYNIERIA WIEDZY I SYSTEMY EKSPERTOWE

Systemy Inteligentnego Przetwarzania wykład 1: sieci elementarne

Wstęp do sieci neuronowych, wykład 01 Neuron biologiczny. Model perceptronu prostego.

Zastosowania sieci neuronowych

Transkrypt:

Sieci neuropodobne

1. Historia 2. Podstawy neurobiologii 3. Definicje i inne kłamstwa 4. Sztuczny neuron i zasady działania SSN Agenda

Trochę neurobiologii System nerwowy w organizmach żywych tworzą trzy podsystemy, które są wzajemnie niezależne ale czynnościowo powiązane: Centralny układ nerwowy, Obwodowy układ nerwowy, Autonomiczny system nerwowy.

Komórka nerwowa (neuron)

Sztuczny neuron Na podstawie powyższego schematu można opisać działanie pojedynczego neuronu: y=f(s) N gdzie s: s = j=0 N więc: y = f( j=0 x j w j x j w j )

Definicja Sieć neuronowa to zbiór połączonych ze sobą jednostek wejściwowyjściowych. Z każdym połączeniem skojarzona jest waga, która może zostać zmieniona w trakcie uczenia. Sztuczne sieci neuronowe są strukturami, które pod względem budowy i zasady działania zostały zaprojektowane w sposób odwzorowujący działanie naturalnego układu nerwowego.

Zasada działania SN SSN, podobnie jak naturalna sieć, składają się z neuronów, jednak sztuczne odpowiedniki neuronów nie są dokładnym odwzorowaniem naturalnych. Ich działanie można przedstawić w następujący sposób: Każdy sygnał docierający do neuronu poprzez dendryt ma swoją wagę (efektywność synaps) w neuronie obliczana jest ważona suma wejść i odejmowana wartość progowa a wynik tego podawany jest jako argument funkcji aktywacji. Wynik tejże funkcji podawany jest na wyjście neuronu (akson).

Funkcje aktywacji Funkcja aktywacji musi być ciągła i łatwo różniczkowalna, poza tym może mieć różne postacie. Wyjątkiem od tej reguły jest perceptron (pierwsza znana, opisana i działająca sieć neuronowa powstała w 1957 roku), którego funkcja aktywacji nie jest poddana takim ograniczeniom. Najczęściej stosowanymi funkcjami aktywacji są funkcje: signum, sinus, tangens hiperboliczny, logistyczna i liniowa.

Typy funkcji aktywacji: - Nieciągłe: - Progowa (unipolarna), - Signum (bipolarna), - Ciągłe: - Sigmoidalna (unipolarna), - tangensoidalna (bipolarna), - Liniowa, - Gaussa. Funkcje aktywacji

Funkcja progowa

Funkcja sigmoidalna

Funkcja signum

Uczenie sieci neuronowych Uczenie sieci polega na automatycznym (z wykorzystaniem odpowiedniego algorytmu) dobraniu takich wartości wag aby sieć mogła jak najlepiej rozwiązywać dany problem. Istnieją dwa rodzaje uczenia sieci: Z nauczycielem (nadzorowane) Bez nauczyciela (nienadzorowane) Ogólną zasadą nauki SSN jest: Wektor wag rośnie proporcjonalnie do iloczynu sygnału wejściowego x i uczącego r.

Uczenie nadzorowane Uczenie to stosuje się tylko wówczas gdy znany jest dla każdego wektora wejściowego wektor wyjściowy (preferowana odpowiedź). Poprawność odpowiedzi jest weryfikowalna. Schemat uczenia sieci: Na wejście podajemy wektor wejściowy Wyznaczamy błąd popełniany przez sieć Błąd wykorzystujemy do korekty wag w sieci

Uczenie nienadzorowane Uczenie to stosuje się wówczas gdy nie znamy oczekiwanej odpowiedzi na zadany wektor. Warunki: Sygnały wejściowe muszą być podobne do wzorców (atraktorów) Neuronów musi być wyraźnie więcej niż atraktorów Różnorodne początkowe preferencje poszczególnych neuronów (jest to konieczne aby sieć mogła się uczyć rozpoznawania różnych obiektów)

Klasyfikacja sieci neuropodobnych Warstwowe sieci liniowe Adaline/Madaline, Warstwowe sieci nieliniowe wielowarstwowa uczona algorytmem wstecznej propagacji błędów, sieci wielowarstwowe z modyfikacjami algorytmu wstecznej propagacji błędów, sieci z funkcjami o symetrii kołowej RBF. Sieci ze sprzężeniem zwrotnym sieci Hopfielda, dwukierunkowa pamięć asocjacyjna BAM,

Klasyfikacja sieci neuropodobnych Sieci uczone przez współzawodnictwo sieci Kohonena, LVQ, odwzorowanie cech istotnych oraz sieci samoorganizujące się SOM, Sieci rezonansowe ART oraz sieci z kontrpropagacją, Sieci neuronowe zintegrowane z algorytmami metaheurystycznymi symulowane wyżarzanie maszyna Boltzmana, algorytmy genetyczne, Metody hybrydowe wykorzystujące sieci neuronowe, Systemy rozmyto-neuronowe

medycynynie, fizyce w ekonomii Zastosowania SSN

Wady i zalety Zalety: Nie wymagają programowania, Potrafią uogólniać, Odporność na uszkodzenia. Wady: Brak możliwości rozumowania wieloetapowego, Mało precyzyjne. Długotrwałe uczenie

Bibliografia http://www.neurosoft.edu.pl/jbartman/nti1.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/artificial_neural_network http://natureofcode.com/book/chapter-10-neural-networks/ http://www.cs.put.poznan.pl/jstefanowski/aed/tpdann.pdf http://fizyka.umk.pl/ftp/pub/publications/kmk/prace-pozostale/02szablowski-bam.doc Duch W., Korbicz J., Rutkowski L., Tadeusiewicz R.: Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000. Sieci neuronowe, Exit, Warszawa 2000. Gwiazda T.: Algorytmy genetyczne, WSPiZ, Warszawa 1998. Grad L.: Materiały do wykładów z przedmiotu Metody sztucznej inteligencji w zarządzaniu, WSISiZ (chyba dostepne są jeszcze na stronach studentów wsisiz) Goldberg D. E., Algorytmy genetyczne i ich zastosowanie, tłum. K. Grygiel, wyd. 2, Wydawnictwo Nauowo-Techniczne, Warszawa 1998. Tadeusiewicz R., Sieci neuronowe, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, 1993. Rutkowska D., Rutkowski L., Piliński M., Sieci neuronowe, algorytmy genetyczne i systemy rozmyte, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999.

Dziękuję za uwagę