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神经网络图像识别代码,编码解码神经网络

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世纪发现·从图灵机到冯·诺依曼机英国科学家艾伦·图灵1937年发表著名的《论应用于解决问题的可计算数字》一文。文中提出思考原理计算机——图灵机的概念,推进了计算机理论的发展。

1945年图灵到英国国家物理研究所工作,并开始设计自动计算机。1950年,图灵发表题为《计算机能思考吗?》的论文,设计了著名的图灵测验,通过问答来测试计算机是否具有同人类相等的智力。

图灵提出了一种抽象计算模型,用来精确定义可计算函数。图灵机由一个控制器、一条可无限伸延的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。这个在概念上如此简单的机器,理论上却可以计算任何直观可计算的函数。

图灵机作为计算机的理论模型,在有关计算机和计算复杂性的研究方面得到广泛应用。计算机是人类制造出来的信息加工工具。

如果说人类制造的其他工具是人类双手的延伸,那么计算机作为代替人脑进行信息加工的工具,则可以说是人类大脑的延伸。最初真正制造出来的计算机是用来解决数值计算问题的。

二次大战后期,当时为军事目的进行的一系列破译密码和弹道计算工作,越来越复杂。大量的数据、复杂的计算公式,即使使用电动机械计算器也要耗费相当的人力和时间。在这种背景下,人们开始研制电子计算机。

世界上第一台计算机“科洛萨斯”诞生于英国,“科洛萨斯”计算机是1943年3月开始研制的,当时研制“科洛萨斯”计算机的主要目的是破译经德国“洛伦茨”加密机加密过的密码。

使用其他手段破译这种密码需要6至8个星期,而使用‘科洛萨斯’计算机则仅需6至8小时。1944年1月10日,“科洛萨斯”计算机开始运行。自它投入使用后,德军大量高级军事机密很快被破译,盟军如虎添翼。

“科洛萨斯”比美国的ENIAC计算机问世早两年多,在二战期间破译了大量德军机密,战争结束后,它被秘密销毁了,故不为人所了解。

尽管第一台电子计算机诞生于英国,但英国没有抓住由计算机引发的技术和产业革命的机遇。

相比之下,美国抓住了这一历史机遇,鼓励发展计算机技术和产业,从而崛起了一大批计算机产业巨头,大大促进了美国综合国力的发展。

1944年美国国防部门组织了有莫奇利和埃克脱领导的ENIAC计算机的研究小组,当时在普林斯顿大学工作的现代计算机的奠基者美籍匈牙利数学家冯·诺依曼也参加了者像研究工作。

1946年研究工作获得成功,制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC。

这台用18000只电子管组成的计算机,尽管体积庞大,耗电量惊人,功能有限,但是确实起了节约人力节省时间的作用,而且开辟了一个计算机科学技术的新纪元。这也许连制造它的科学家们也是始料不及的。

最早的计算机尽管功能有限,和现代计算机有很大的差别,但是它已具备了现代计算机的基本部分,那就是运算器、控制器和存储器。运算器就象算盘,用来进行数值运算和逻辑运算,并获得计算结果。

而控制器就象机算机的司令部,指挥着计算机各个部分的工作,它的指挥是靠发出一系列控制信号完成的。

计算机的程序、数据、以及在运算中产生的中间结果以及最后结果都要有个存储的地方,这就是计算机的第三个部件——存储器。计算机是自动进行计算的,自动计算的根据就是存储于计算机中的程序。

现代的计算机都是存储程序计算机,又叫冯·诺依曼机,这是因为存储程序的概念是冯·诺依曼提出的。

人们按照要解决的问题的数学描述,用计算机能接受的“语言”编制成程序,输入并存储于计算机,计算机就能按人的意图,自动地高速地完成运算并输出结果。

程序要为计算机提供要运算的数据、运算的顺序、进行何种运算等等。微电子技术的产生使计算机的发展又有了新的机遇,它使计算机小型化成为可能。微电子技术的发展可以追溯到晶体管的出现。

1947年美国电报电话公司的贝尔实验室的三位学家巴丁、不赖顿和肖克莱制成第一支晶体管,开始了以晶体管代替电子管的时代。晶体管的出现可以说是集成电路出台的序幕。

晶体管出现后,一些科学家发现,把电路元器件和连线像制造晶体管那样做在一块硅片上可实现电路的小型化。于是,晶体管制造工业经过10年的发展后,1958年出现了第一块集成电路。

微电子技术的发展,集成电路的出现,首先引起了计算机技术的巨大变革。

现代计算机多把运算器和控制器做在一起,叫微处理器,由于计算机的心脏——微处理器(计算机芯片)的集成化,使微型计算机应运尔生,并在70-80年代间得到迅速发展,特别是IBMPC个人计算机出现以后,打开了计算机普及的大门,促进了计算机在各行各业的应用,五六十年代,价格昂贵、体积庞大、耗电量惊人的计算机,只能在少数大型军事或科研设施中应用,今天由于采用了大规模集成电路,计算机已经进入普通的办公室和家庭。

标志集成电路水平的指标之一是集成度,即在一定尺寸的芯片上能做出多少个晶体管,从集成电路出现到今天,仅40余年,发展的速度却是惊人的,芯片越做越小,这对生产、生活的影响也是深远的。

ENIAC计算机占地150平方米,重达30吨,耗电量几百瓦,其所完成的计算,今天高级一点的袖珍计算器皆可完成。这就是微电子技术和集成电路所创造的奇迹。

现状与前景美国科学家最近指出,经过30多年的发展,计算机芯片的微型化已接近极限。计算机技术的进一步发展只能寄希望于全新的技术,如新材料、新的晶体管设计方法和分子层次的计算技术。

过去30多年来,半导体工业的发展基本上遵循穆尔法则,即安装在硅芯片上的晶体管数目每隔18个月就翻一番。

芯片体积越来越小,包含的晶体管数目越来越多,蚀刻线宽越来越小;计算机的性能也因而越来越高,同时价格越来越低。但有人提出,这种发展趋势最多只能再持续10到15年的时间。

美国最大的芯片生产厂商英特尔公司的科学家保罗·A·帕坎最近在美国《科学》杂志上撰文说,穆尔法则(1965年提出的预测半导体能力将以几何速度增长的法则)也许在未来10年里就会遇到不可逾越的障碍:芯片的微型化已接近极限。

人们尚未找到超越该极限的方法,一些科学家将其称之为“半导体产业面临的最大挑战”。目前最先进的超大规模集成电路芯片制造技术所能达到的最小线宽约为0.18微米,即一根头发的5%那样宽。

晶体管里的绝缘层只有4到5个原子那样厚。日本将于2000年初开始批量生产线宽只有0.13微米的芯片。预计这种芯片将在未来两年得到广泛应用。下一步是推出线宽0.1微米的的芯片。

帕坎说,在这样小的尺寸上,晶体管只能由不到100个原子构成。芯片线宽小到一定程度后,线路与线路之间就会因靠得太近而容易互相干扰。

而如果通过线路的电流微弱到只有几十个甚至几个电子,信号的背景噪声将大到不可忍受。尺寸进一步缩小,量子效应就会起作用,使传统的计算机理论完全失效。

在这种情况下,科学家必须使用全新的材料、设计方法乃至运算理论,使半导体业和计算机业突破传统理论的极限,另辟蹊径寻求出路。当前计算机发展的主流是什么呢?

国内外比较一致的看法是RISCRISC是精简指令系统计算机(ReducedInstructionSetComputer)的英文缩写。所谓指令系统计算机所能执行的操作命令的集合。

程序最终要变成指令的序列,计算机能执行。计算机都有自己的指令系统,对于本机指令系统的指令,计算机能识别并执行,识别就是进行译码——把代表操作的二进制码变成操作所对应的控制信号,从而进行指令要求的操作。

一般讲,计算机的指令系统约丰富,它的功能也约强。RISC系统将指令系统精简,使系统简单,目的在于减少指令的执行时间,提高计算机的处理速度。

传统的计算机一般都是每次取一条指令,而RISC系统采用多发射结构,在同一时间发射多条指令,当然这必须增加芯片上的执行部件。

并行处理技术并行处理技术也是提高计算机处理速度的重要方向,传统的计算机,一般只有一个中央处理器,中央处理器中执行的也只是一个程序,程序的执行是一条接一条地顺序进行,通过处理器反映程序的数据也是一个接一个的一串,所以叫串行执行指令。

并行处理技术可在同一时间内多个处理器中执行多个相关的或独立的程序。

目前并行处理系统分两种:一种具有4个、8个甚至32个处理器集合在一起的并行处理系统,或称多处理机系统;另一种是将100个以上的处理器集合在一起,组成大规模处理系统。

这两种系统不仅是处理器数量多少之分,其内部互连方式、存储器连接方式、操作系统支持以及应用领域都有很大的不同。曾经有一段时间,超级计算机是利用与普通计算机不同的材料制造的。

最早的克雷1号计算机是利用安装在镀铜的液冷式电路板上的奇形怪状的芯片、通过手工方式制造的。而克雷2号计算机看起来更加奇怪,它在一个盛有液态碳氟化合物的浴器中翻腾着气泡———采用的是“人造血液”冷却。

并行计算技术改变了所有这一切。

现在,世界上速度最快的计算机是美国的“AsciRed”,这台计算机的运算速度为每秒钟2·1万亿次,它就是利用与个人计算机和工作站相同的元件制造的,只不过超级计算机采用的元件较多而已,内部配置了9000块标准奔腾芯片。

鉴于目前的技术潮流,有一点是千真万确的,那就是超级计算机与其它计算机的差别正在开始模糊。至少在近期,这一趋势很明显将会继续下去。

那么,哪些即将到来的技术有可能会扰乱计算技术的格局,从而引发下一次超级计算技术革命呢?这样的技术至少有三种:光子计算机、生物计算机和量子计算机。

它们能够成为现实的可能性都很小,但是由于它们具有引发革命的潜力,因此是值得进行研究的。光子计算机光子计算机可能是这三种新技术中最接近传统的一种。

几十年来,这种技术已经得到了有限的应用,尤其是在军用信号处理方面。

在光子计算技术中,光能够像电一样传送信息,甚至传送效果更好,,光束在把信息从一地传送至另一地的效果要优于电,这也就是电话公司利用光缆进行远距离通信的缘故。

光对通信十分有用的原因,在于它不会与周围环境发生相互影响,这是它与电不同的一点。两束光线可以神不知鬼不觉地互相穿透。光在长距离内传输要比电子信号快约100倍,光器件的能耗非常低。

预计,光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000到10000倍。令人遗憾的是,正是这种极端的独立性使得人们难以制造出一种全光子计算机,因为计算处理需要利用相互之间的影响。

要想制造真正的光子计算机,就必须开发出光学晶体管,这样就可以用一条光束来开关另一条光束了。这样的装置已经存在,但是要制造具有适合的性能特征的光学晶体管,还需要仰仗材料科学领域的重大突破。

生物计算机与光子计算技术相比,大规模生物计算技术实现起来更为困难,不过其潜力也更大。不妨设想一种大小像柚子,能够进行实时图像处理、语音识别及逻辑推理的超级计算机。

这样的计算机已经存在:它们就是人脑。自本世纪70年代以来,人们开始研究生物计算机(也叫分子计算机),随着生物技术的稳步发展,我们将开始了解并操纵制造大脑的基因学机制。

生物计算机将具有比电子计算机和光学计算机更优异的性能。如果技术进步继续保持目前的速度,可以想像在一二十年之后,超级计算机将大量涌现。这听起来也许像科幻小说,但是实际上已经出现了这方面的实验。

例如,硅片上长出排列特殊的神经元的“生物芯片”已被生产出来。在另外一些实验室里,研究人员已经利用有关的数据对DNA的单链进行了编码,从而使这些单链能够在烧瓶中实施运算。

这些生物计算实验离实用还很遥远,然而1958年时我们对集成电路的看法也不过如此。量子计算机量子力学是第三种有潜力创造超级计算革命的技术。

这一概念比光子计算或生物计算的概念出现得晚,但是却具有更大的革命潜力。由于量子计算机利用了量子力学违反直觉的法则,它们的潜在运算速度将大大快于电子计算机。事实上,它们速度的提高差不多是没有止境的。

一台具有5000个左右量子位的量子计算机可以在大约30秒内解决传统超级计算机需要100亿年才能解决的素数问题。眼下恰好有一项重要的用途适合这种貌似深奥的作业。

通过对代表数据的代码进行加密,计算机数据得到保护。而解密的数学“钥匙”是以十分巨大的数字——一般长达250位——及其素数因子的形式出现的。

这样的加密被认为是无法破译的,因为没有一台传统计算机能够在适当的时间里计算出如此巨大数字的素数因子。但是,至少在理论上,量子计算机可以轻易地处理这些素数加密方案。

因此,量子计算机黑客将不仅能够轻而易举地获得常常出没于各种计算机网络(包括因特网)中的信用卡号码及其他个人信息,而且能够轻易获取政府及军方机密。

这也正是某些奉行“宁为人先、莫落人后”这一原则的政府机构一直在投入巨资进行量子计算机研究的原因。

量子超级网络引擎量子计算机将不大可能破坏因特网的完整性,不仅如此,它们到头来还可能给因特网带来巨大的好处。

两年前,贝尔实验室的研究人员洛夫·格罗弗发现了用量子计算机处理我们许多人的一种日常事务的方法———搜寻隐藏在浩如烟海的庞大数据库内的某项信息。寻找数据库中的信息就像是在公文包里找东西一样。

如果各不相同的量子位状态组合分别检索数据库不同的部分,那么其中的一种状态组合将会遭遇到所需查找的信息。

由于某些技术的限制,量子搜索所能带来的速度提高并没有预计的那么大,例如,如果要在1亿个地址中搜索某个地址,传统计算机需要进行大约5000万次尝试才能找到该地址;而量子计算机则需大约1万次尝试,不过这已经是很大的改善了,如果数据库增大的话,改善将会更大。

此外,数据库搜索是一种十分基础的计算机任务,任何的改善都很可能对大批的应用产生影响。迄今为止,很少有研究人员愿意预言量子计算机是否将会得到更为广泛的应用。尽管如此,总的趋势一直是喜人的。

尽管许多物理学家————如果不是全部的话———一开始曾认为量子力学扑朔迷离的本性必定会消除实用量子计算技术面临的难以捉摸而又根深蒂固的障碍,但已经进行的深刻而广泛的理论研究却尚未能造就一台实实在在的机器。

那么,量子计算机的研究热潮到底意味着什么?计算技术的历史表明,总是先有硬件和软件的突破,然后才出现需要由它们解决的问题。

或许,到我们需要检索那些用普通计算机耗时数月才能查完的庞大数据库时,量子计算机才将会真正开始投入运行。研究将能取代电子计算机的技术并非易事。

毕竟,采用标准微处理器技术的并行计算机每隔几年都会有长足的进步。因此,任何要想取代它的技术必须极其出色。不过,计算技术领域的进步始终是十分迅速的,并且充满了意想不到的事情。

对未来的预测从来都是靠不住的,事后看来,那些断言“此事不可行”的说法,才是最最愚蠢的。除了超级计算机外,未来计算机还会在哪些方面进行发展呢?

多媒体技术多媒体技术是进一步拓宽计算机应用领域的新兴技术。它是把文字、数据、图形、图像和声音等信息媒体作为一个集成体有计算机来处理,把计算机带入了一个声、文、图集成的应用领域。

多媒体必须要有显示器、键盘、鼠标、操纵杆、视频录象带/盘、摄象机、输入/输出、电讯传送等多种外部设备。多媒体系统把计算机、家用电器、通信设备组成一个整体由计算机统一控制和管理。

多媒体系统将对人类社会产生巨大的影响。网络当前的计算机系统多是连成网络的计算机系统。所谓网络,是指在地理上分散布置的多台独立计算机通过通信线路互连构成的系统。

根据联网区域的大小,计算机网络可分成居域网和远程网。小至一个工厂的各个车间和办公室,大到跨洲隔洋都可构成计算机网。

因特网将发展成为人类社会中一股看不见的强大力量--它悄无声息地向人们传递各种信息,以最快、最先进的手段方便人类的工作和生活。现在的因特网发展有将世界变成“地球村”的趋势。

专家认为PC机不会马上消失,而同时单功能或有限功能的终端设备(如手执电脑、智能电话)将挑战PC机作为计算机革新动力的地位。

把因特网的接入和电子邮件的功能与有限的计算功能结合起来的“置顶式”计算机如网络电视将会很快流行开来。

单功能的终端最终会变得更易应用智能化计算机我们对大脑的认识还很肤浅,但是使计算机智能化的工作绝不能等到人们对大脑有足够认识以后才开始。使计算机更聪明,从开始就是人们不断追求的目标。

目前用计算机进行的辅助设计、翻译、检索、绘图、写作、下棋、机械作业等方面的发展,已经向计算机的智能化迈进了一步。

随着计算机性能的不断提高,人工智能技术在徘徊了50年之后终于找到了露脸的机会,世界头号国际象棋大师卡斯帕罗夫向“深蓝”的俯首称臣,让人脑第一次尝到了在电脑面前失败的滋味。

人类从来没有像今天这样深感忧惧,也从来没有像今天这样强烈地感受到认识自身的需要。目前的计算机,多数是冯·诺依曼型计算机,它在认字、识图、听话及形象思维方面的功能特别差。

为了使计算机更加人工智能化,科学家开始使计算机模拟人类大脑的功能,近年来,各先进国家注意开展人工神经网络的研究,向计算机的智能化迈出了重要的一步。

人工神经网络的特点和优越性,主要表现在三个方面:具有自学功能。六如实现图象识别时,只要线把许多不同的图象样板和对应的应识别的结果输入人工神经网络,网络就会通过自学功能,漫漫学会识别类似的图像。

自学功能对于预测有特别重要的意义。预期未来的人工神经网络计算机将为人类提供同经济预测、市场预测、效益预测、其前途是很远大的。具有联想储存功能。人的大脑是具有两厢功能的。

如果有人和你提起你幼年的同学张某某。,你就会联想起张某某的许多事情。用人工神经网络的反馈网络就可以实现这种联想。具有高速寻找优化解的能力。

寻找一个复杂问题的优化解,往往需要很大的计算量,利用一个针对某问题而设计的反馈人工神经网络,发挥计算机的高速运算能力,可能很快找到优化解。人工神经网络是未来为电子技术应用的新流域。

智能计算机的构成,可能就是作为主机的冯·诺依曼机与作为智能外围的人工神经网络的结合。人们普遍认为智能计算机将像穆尔定律(1965年提出的预测半导体能力将以几何速度增长的定律)的应验那样必然出现。

提出这一定律的英特尔公司名誉董事长戈登·穆尔本人也同意这一看法,他认为:“硅智能将发展到很难将计算机和人区分开来的程度。”但是计算机智能不会到此为止。

许多科学家断言,机器的智慧会迅速超过阿尔伯特·爱因斯坦和霍金的智慧之和。霍金认为,就像人类可以凭借其高超的捣弄数字的能力来设计计算机一样,智能机器将创造出性能更好的计算机。

最迟到下个世纪中叶(而且很可能还要快得多),计算机的智能也许就会超出人类的理解能力。什么是计算机语言计算机语言的种类非常的多,总的来说可以分成机器语言,汇编语言,高级语言三大类。

电脑每做的一次动作,一个步骤,都是按照以经用计算机语言编好的程序来执行的,程序是计算机要执行的指令的集合,而程序全部都是用我们所掌握的语言来编写的。

所以人们要控制计算机一定要通过计算机语言向计算机发出命令。计算机所能识别的语言只有机器语言,即由0和1构成的代码。但通常人们编程时,不采用机器语言,因为它非常难于记忆和识别。

目前通用的编程语言有两种形式:汇编语言和高级语言。汇编语言的实质和机器语言是相同的,都是直接对硬件操作,只不过指令采用了英文缩写的标识符,更容易识别和记忆。

它同样需要编程者将每一步具体的操作用命令的形式写出来。汇编程序通常由三部分组成:指令、伪指令和宏指令。

汇编程序的每一句指令只能对应实际操作过程中的一个很细微的动作,例如移动、自增,因此汇编源程序一般比较冗长、复杂、容易出错,而且使用汇编语言编程需要有更多的计算机专业知识,但汇编语言的优点也是显而易见的,用汇编语言所能完成的操作不是一般高级语言所能实现的,而且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小,而且执行速度很快。

高级语言是目前绝大多数编程者的选择。和汇编语言相比,它不但将许多相关的机器指令合成为单条指令,并且去掉了与具体操作有关但与完成工作无关的细节,例如使用堆栈、寄存器等,这样就大大简化了程序中的指令。

同时,由于省略了很多细节,编程者也就不需要有太多的专业知识。

高级语言主要是相对于汇编语言而言,它并不是特指某一种具体的语言,而是包括了很多编程语言,如目前流行的VB、VC、FoxPro、Delphi等,这些语言的语法、命令格式都各不相同。

高级语言所编制的程序不能直接被计算机识别,必须经过转换才能被执行,按转换方式可将它们分为两类:解释类:执行方式类似于我们日常生活中的“同声翻译”,应用程序源代码一边由相应语言的解释器“翻译”成目标代码(机器语言),一边执行,因此效率比较低,而且不能生成可独立执行的可执行文件,应用程序不能脱离其解释器,但这种方式比较灵活,可以动态地调整、修改应用程序。

编译类:编译是指在应用源程序执行之前,就将程序源代码“翻译”成目标代码(机器语言),因此其目标程序可以脱离其语言环境独立执行,使用比较方便、效率较高。

但应用程序一旦需要修改,必须先修改源代码,再重新编译生成新的目标文件(*.OBJ)才能执行,只有目标文件而没有源代码,修改很不方便。

现在大多数的编程语言都是编译型的,例如VisualC++、VisualFoxpro、Delphi等。

谷歌人工智能写作项目:神经网络伪原创

gnn什么意思?

指图形神经网络写作猫。生物神经网络主要是指人脑的神经网络,它是人工神经网络的技术原型。人脑是人类思维的物质基础,思维的功能定位在大脑皮层,后者含有大约10^11个神经元。

每个神经元又通过神经突触与大约103个其它神经元相连,形成一个高度复杂高度灵活的动态网络。作为一门学科,生物神经网络主要研究人脑神经网络的结构、功能及其工作机制,意在探索人脑思维和智能活动的规律。

相关信息:人工神经网络是生物神经网络在某种简化意义下的技术复现,作为一门学科,它的主要任务是根据生物神经网络的原理和实际应用的需要建造实用的人工神经网络模型。

设计相应的学习算法,模拟人脑的某种智能活动,然后在技术上实现出来用以解决实际问题。因此,生物神经网络主要研究智能的机理;人工神经网络主要研究智能机理的实现,两者相辅相成。

神经网络的基本原理是什么?

神经网络的基本原理是:每个神经元把最初的输入值乘以一定的权重,并加上其他输入到这个神经元里的值(并结合其他信息值),最后算出一个总和,再经过神经元的偏差调整,最后用激励函数把输出值标准化。

基本上,神经网络是由一层一层的不同的计算单位连接起来的。我们把计算单位称为神经元,这些网络可以把数据处理分类,就是我们要的输出。

神经网络常见的工具:以上内容参考:在众多的神经网络工具中,NeuroSolutions始终处于业界领先位置。它是一个可用于windowsXP/7高度图形化的神经网络开发工具。

其将模块化,基于图标的网络设计界面,先进的学习程序和遗传优化进行了结合。该款可用于研究和解决现实世界的复杂问题的神经网络设计工具在使用上几乎无限制。以上内容参考:百度百科-神经网络。

为什么要用GPU来训练神经网络而不是CPU?

许多现代神经网络的实现基于GPU,GPU最初是为图形应用而开发的专用硬件组件。所以神经网络收益于游戏产业的发展。

中央处理器(centralprocessingunit,简称CPU)作为计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元。

CPU自产生以来,在逻辑结构、运行效率以及功能外延上取得了巨大发展。CPU出现于大规模集成电路时代,处理器架构设计的迭代更新以及集成电路工艺的不断提升促使其不断发展完善。

从最初专用于数学计算到广泛应用于通用计算。从4位到8位、16位、32位处理器,最后到64位处理器,从各厂商互不兼容到不同指令集架构规范的出现,CPU自诞生以来一直在飞速发展。

冯诺依曼体系结构是现代计算机的基础。在该体系结构下,程序和数据统一存储,指令和数据需要从同一存储空间存取,经由同一总线传输,无法重叠执行。

根据冯诺依曼体系,CPU的工作分为以下5个阶段:取指令阶段、指令译码阶段、执行指令阶段、访存取数和结果写回。

人工神经网络的发展趋势

人工神经网络特有的非线性适应性信息处理能力,克服了传统人工智能方法对于直觉,如模式、语音识别、非结构化信息处理方面的缺陷,使之在神经专家系统、模式识别、智能控制、组合优化、预测等领域得到成功应用。

人工神经网络与其它传统方法相结合,将推动人工智能和信息处理技术不断发展。

近年来,人工神经网络正向模拟人类认知的道路上更加深入发展,与模糊系统、遗传算法、进化机制等结合,形成计算智能,成为人工智能的一个重要方向,将在实际应用中得到发展。

将信息几何应用于人工神经网络的研究,为人工神经网络的理论研究开辟了新的途径。神经计算机的研究发展很快,已有产品进入市场。光电结合的神经计算机为人工神经网络的发展提供了良好条件。

神经网络在很多领域已得到了很好的应用,但其需要研究的方面还很多。

其中,具有分布存储、并行处理、自学习、自组织以及非线性映射等优点的神经网络与其他技术的结合以及由此而来的混合方法和混合系统,已经成为一大研究热点。

由于其他方法也有它们各自的优点,所以将神经网络与其他方法相结合,取长补短,继而可以获得更好的应用效果。

目前这方面工作有神经网络与模糊逻辑、专家系统、遗传算法、小波分析、混沌、粗集理论、分形理论、证据理论和灰色系统等的融合。下面主要就神经网络与小波分析、混沌、粗集理论、分形理论的融合进行分析。

与小波分析的结合1981年,法国地质学家Morlet在寻求地质数据时,通过对Fourier变换与加窗Fourier变换的异同、特点及函数构造进行创造性的研究,首次提出了小波分析的概念,建立了以他的名字命名的Morlet小波。

1986年以来由于YMeyer、S.Mallat及IDaubechies等的奠基工作,小波分析迅速发展成为一门新兴学科。

Meyer所著的小波与算子,Daubechies所著的小波十讲是小波研究领域最权威的著作。小波变换是对Fourier分析方法的突破。

它不但在时域和频域同时具有良好的局部化性质,而且对低频信号在频域和对高频信号在时域里都有很好的分辨率,从而可以聚集到对象的任意细节。

小波分析相当于一个数学显微镜,具有放大、缩小和平移功能,通过检查不同放大倍数下的变化来研究信号的动态特性。因此,小波分析已成为地球物理、信号处理、图像处理、理论物理等诸多领域的强有力工具。

小波神经网络将小波变换良好的时频局域化特性和神经网络的自学习功能相结合,因而具有较强的逼近能力和容错能力。

在结合方法上,可以将小波函数作为基函数构造神经网络形成小波网络,或者小波变换作为前馈神经网络的输入前置处理工具,即以小波变换的多分辨率特性对过程状态信号进行处理,实现信噪分离,并提取出对加工误差影响最大的状态特性,作为神经网络的输入。

小波神经网络在电机故障诊断、高压电网故障信号处理与保护研究、轴承等机械故障诊断以及许多方面都有应用,将小波神经网络用于感应伺服电机的智能控制,使该系统具有良好的跟踪控制性能,以及好的鲁棒性,利用小波包神经网络进行心血管疾病的智能诊断,小波层进行时频域的自适应特征提取,前向神经网络用来进行分类,正确分类率达到94%。

小波神经网络虽然应用于很多方面,但仍存在一些不足。从提取精度和小波变换实时性的要求出发,有必要根据实际情况构造一些适应应用需求的特殊小波基,以便在应用中取得更好的效果。

另外,在应用中的实时性要求,也需要结合DSP的发展,开发专门的处理芯片,从而满足这方面的要求。混沌神经网络混沌第一个定义是上世纪70年代才被Li-Yorke第一次提出的。

由于它具有广泛的应用价值,自它出现以来就受到各方面的普遍关注。

混沌是一种确定的系统中出现的无规则的运动,混沌是存在于非线性系统中的一种较为普遍的现象,混沌运动具有遍历性、随机性等特点,能在一定的范围内按其自身规律不重复地遍历所有状态。

混沌理论所决定的是非线性动力学混沌,目的是揭示貌似随机的现象背后可能隐藏的简单规律,以求发现一大类复杂问题普遍遵循的共同规律。

1990年Kaihara、T.Takabe和M.Toyoda等人根据生物神经元的混沌特性首次提出混沌神经网络模型,将混沌学引入神经网络中,使得人工神经网络具有混沌行为,更加接近实际的人脑神经网络,因而混沌神经网络被认为是可实现其真实世界计算的智能信息处理系统之一,成为神经网络的主要研究方向之一。

与常规的离散型Hopfield神经网络相比较,混沌神经网络具有更丰富的非线性动力学特性,主要表现如下:在神经网络中引入混沌动力学行为;混沌神经网络的同步特性;混沌神经网络的吸引子。

当神经网络实际应用中,网络输入发生较大变异时,应用网络的固有容错能力往往感到不足,经常会发生失忆现象。

混沌神经网络动态记忆属于确定性动力学运动,记忆发生在混沌吸引子的轨迹上,通过不断地运动(回忆过程)一一联想到记忆模式,特别对于那些状态空间分布的较接近或者发生部分重叠的记忆模式,混沌神经网络总能通过动态联想记忆加以重现和辨识,而不发生混淆,这是混沌神经网络所特有的性能,它将大大改善Hopfield神经网络的记忆能力。

混沌吸引子的吸引域存在,形成了混沌神经网络固有容错功能。这将对复杂的模式识别、图像处理等工程应用发挥重要作用。

混沌神经网络受到关注的另一个原因是混沌存在于生物体真实神经元及神经网络中,并且起到一定的作用,动物学的电生理实验已证实了这一点。

混沌神经网络由于其复杂的动力学特性,在动态联想记忆、系统优化、信息处理、人工智能等领域受到人们极大的关注。

针对混沌神经网络具有联想记忆功能,但其搜索过程不稳定,提出了一种控制方法可以对混沌神经网络中的混沌现象进行控制。研究了混沌神经网络在组合优化问题中的应用。

为了更好的应用混沌神经网络的动力学特性,并对其存在的混沌现象进行有效的控制,仍需要对混沌神经网络的结构进行进一步的改进和调整,以及混沌神经网络算法的进一步研究。

基于粗集理论粗糙集(RoughSets)理论是1982年由波兰华沙理工大学教授Z.Pawlak首先提出,它是一个分析数据的数学理论,研究不完整数据、不精确知识的表达、学习、归纳等方法。

粗糙集理论是一种新的处理模糊和不确定性知识的数学工具,其主要思想就是在保持分类能力不变的前提下,通过知识约简,导出问题的决策或分类规则。

目前,粗糙集理论已被成功应用于机器学习、决策分析、过程控制、模式识别与数据挖掘等领域。

粗集和神经网络的共同点是都能在自然环境下很好的工作,但是,粗集理论方法模拟人类的抽象逻辑思维,而神经网络方法模拟形象直觉思维,因而二者又具有不同特点。

粗集理论方法以各种更接近人们对事物的描述方式的定性、定量或者混合性信息为输入,输入空间与输出空间的映射关系是通过简单的决策表简化得到的,它考虑知识表达中不同属性的重要性确定哪些知识是冗余的,哪些知识是有用的,神经网络则是利用非线性映射的思想和并行处理的方法,用神经网络本身结构表达输入与输出关联知识的隐函数编码。

在粗集理论方法和神经网络方法处理信息中,两者存在很大的两个区别:其一是神经网络处理信息一般不能将输入信息空间维数简化,当输入信息空间维数较大时,网络不仅结构复杂,而且训练时间也很长;而粗集方法却能通过发现数据间的关系,不仅可以去掉冗余输入信息,而且可以简化输入信息的表达空间维数。

其二是粗集方法在实际问题的处理中对噪声较敏感,因而用无噪声的训练样本学习推理的结果在有噪声的环境中应用效果不佳。而神经网络方法有较好的抑制噪声干扰的能力。

因此将两者结合起来,用粗集方法先对信息进行预处理,即把粗集网络作为前置系统,再根据粗集方法预处理后的信息结构,构成神经网络信息处理系统。

通过二者的结合,不但可减少信息表达的属性数量,减小神经网络构成系统的复杂性,而且具有较强的容错及抗干扰能力,为处理不确定、不完整信息提供了一条强有力的途径。

目前粗集与神经网络的结合已应用于语音识别、专家系统、数据挖掘、故障诊断等领域,将神经网络和粗集用于声源位置的自动识别,将神经网络和粗集用于专家系统的知识获取中,取得比传统专家系统更好的效果,其中粗集进行不确定和不精确数据的处理,神经网络进行分类工作。

虽然粗集与神经网络的结合已应用于许多领域的研究,为使这一方法发挥更大的作用还需考虑如下问题:模拟人类抽象逻辑思维的粗集理论方法和模拟形象直觉思维的神经网络方法更加有效的结合;二者集成的软件和硬件平台的开发,提高其实用性。

与分形理论的结合自从美国哈佛大学数学系教授BenoitB.Mandelbrot于20世纪70年代中期引入分形这一概念,分形几何学(Fractalgeometry)已经发展成为科学的方法论--分形理论,且被誉为开创了20世纪数学重要阶段。

现已被广泛应用于自然科学和社会科学的几乎所有领域,成为现今国际上许多学科的前沿研究课题之一。由于在许多学科中的迅速发展,分形已成为一门描述自然界中许多不规则事物的规律性的学科。

它已被广泛应用在生物学、地球地理学、天文学、计算机图形学等各个领域。

用分形理论来解释自然界中那些不规则、不稳定和具有高度复杂结构的现象,可以收到显著的效果,而将神经网络与分形理论相结合,充分利用神经网络非线性映射、计算能力、自适应等优点,可以取得更好的效果。

分形神经网络的应用领域有图像识别、图像编码、图像压缩,以及机械设备系统的故障诊断等。

分形图像压缩/解压缩方法有着高压缩率和低遗失率的优点,但运算能力不强,由于神经网络具有并行运算的特点,将神经网络用于分形图像压缩/解压缩中,提高了原有方法的运算能力。

将神经网络与分形相结合用于果实形状的识别,首先利用分形得到几种水果轮廓数据的不规则性,然后利用3层神经网络对这些数据进行辨识,继而对其不规则性进行评价。

分形神经网络已取得了许多应用,但仍有些问题值得进一步研究:分形维数的物理意义;分形的计算机仿真和实际应用研究。随着研究的不断深入,分形神经网络必将得到不断的完善,并取得更好的应用效果。?。

当今科学的六大悬案是什么?

第一悬案——宇宙生命何处觅在宇宙中寻找地球外生命的根据是什么?

一般来说,有这样一方面的理由:第一,与生命产生相关的物质,如氨基酸、有机分子、甲烷......在陨石、慧星、太阳系以外的广阔空间都已有发现,尤其是宇宙空间有机分子的发现,使得这一问题变得更加实际一些,而不是纯粹的猜想了。

第二,适合生命产生的环境——像原始地球那样的行星,在银河系里并非“独此一家,别无分店”,同样也是有许多许多的。

第三,一旦出现生命之后,也会按生物进化的规律由低级到高级不断进化,最终也会产生像地球上的人类一样的高等文明生物。人们对科学家的大胆计划正拭目以待。第二悬案——黑洞天体为何物什么是黑洞?

通俗地说,就是在宇宙中有那么一些点,在这些点上(例如一颗燃烧尽了的恒星)由于自身塌缩的重力作用而不断被除数压缩,它的体积趋向于零而密度变得无穷大,这样,围绕这些点的一定空间范围就形成了一个黑洞。

黑洞的引力无比强大,任何东西靠近它的时候都会被它吞噬掉,就连光也逃脱不了这样的厄运。黑洞的理论是正确的。那么黑能否找到呢?

根据世界著名理论物理学家霍金的理论,黑洞中的一切都消失了,但它所具有的强大引力依然存在。而引力是可以控测到的,这股强大的引力会使邻近的一是颗恒星发生摆动。

最近,美国和加拿大的科学家有“非常确凿”的证据证明,在银河系的一个星系中确实存在一个黑洞。这个所谓的黑洞在大麦哲伦星云系中,它是一个双得系统中的一颗亮度很微弱,另一颗则看不见,而又确实存在。

根据计算,这个看不见的便是黑洞,其质量是太阳的8至12倍。这个黑洞已被命名为LMC-X。它到底是不是黑洞?也许还要有更直接的证据。

第三悬案——引力辐射待探测1916年,爱因斯坦最早从理论上证明了引力是以波。可是,60多年来,人们始终没有在实验中测出引力波来。

从50年代后半期起,物理学家魏伯开始构思检测来自宇宙天体的引力波的奇妙方法。1969年,魏伯宣布他发现了引力波,并成功地检测到了。消息一经传出,轰动了全世界。

从70年代起,世界各地相继建立了引力波检测装置,然而遗憾得很,结果都否认了魏伯的结论。引力波问题仍然是一个悬而示决的科学奇案。

为什么引力效应实在是微乎其微,它只有电磁效应的1040分之一,这就造成了检测技术的极大困难。

在魏伯首次实验大约10年后,终生圾人间接地证实了引力波的存在,但直接检测出引力波仍是实验物理学留下的最大课题之一。

第四悬案——太阳系的第十颗行星在我们的太阳系里,除了目前已知的九大行星外,是否还存在第十颗行星呢?这个问题像幽灵似地在天文学家的心中盘旋着。找到它,这便是今天天文台的一项紧张任务。

早在18世纪70年代,德国天文台的波德编写了举世闻名的“行星平均轨道数列”,如果将行星的平均轨道半径用天文单位来表示,发现计算值和实测值对一些行星来说是很接近的,但从海王星和冥王星与太阳的平均距离来着,发现相差很大。

1977年,帕诺玛天文台的考瓦耳向全世界的天文台发了一个封电报,宣称他在10月18日发现了一颗低速移动的,光度为18等级的新天体。

许多天文台根据考瓦耳的报告进行跟踪观察,并求出这颗新天体离开太阳的距离为13.7天文单位,它比土星遥远得多,但在天王星的内侧。问题是在冥王星外侧是否存在另一颗行星呢?

如果用波德事实上律考虑在冥王星外侧存在新行星的话,那么在大型望远望的视野里是可以发现的。天文学家为了能圆满解释太阳系行星之迷,无疑将会在遥远的宇宙空间里继续搜索新的天体——太阳系的第十颗行星。

第五悬案——新元素发现极限德国科学家通过重离子加速器,用人工方法制成第107和109号元素。虽然到现在还没有发现第110号或以后的元素,但却不能说无素发现到此结束了。

既然没有到尽头,那么到底到哪里为止呢?宇宙间的物质千差万别,多得不可胜数,但形成这些物质的元素种类,却还不到100种。

因为,在自然界形成的元素在周期表中只有92种,最重的元素就是铀了,而在这以后的重元素都是在实验中人工制得的。

科学家对此并不罢休,他们像控宝似的,在某些地方寻找超重元素,至今虽然未取得成功,但终于找到了通过加速器制造超重元素的途径。

周期表是探求未知元素的指南,应用周期表可以推测未知元素的性质,以便确定研究它们的方法。

第六悬案——人类进化有缺环还在上一个世纪,英国生物学家赫胥黎在研究了尼安德特人的头骨以后,认为是一个具有猿脸的头骨,但决不是人与猿之间的中间缺环。这就告诉我们,人与猿之间的亲缘关系,似乎还应该有一环。

从19世纪末,这个缺环一直没有找到它的化石。1891年荷兰的军医杜布瓦在爪哇发现直立猿人(爪哇猿人)的骨骼,全世界都为之轰动起来。爪哇猿人的发现,证明这个缺环确实是存在的。

20世纪20年代,又在我国的周口店先后发现了北京猿人的牙齿和头盖骨。可是,在本世纪中叶,日本的人类学家认为爪哇猿人和北京猿人尚不是真正的中间缺环,它更接近于人的一方。

这样,刚发现了不久的中间一环,又被否定了。于是人类学家又不得不去寻找介于猿和人之间的新的一环以取代直立猿人。这就把南方古猿作为缺环提出来了。

可是遗憾得很,南方古猿从脑的大小上看,它跟黑猩猩和大猩猩几乎差不多。所以,设想中的缺环还是没有找到。那么,在猿与人之间到底应该是什么样的一环呢?日本人类学家把它称为“类猿人”(注意:不是类人猿)。

如果这一缺环确实是存在的话,那么,应该相信,类猿人将会被发现,或者正在发现之中。

计算机专业分类?

目前我国计算机专业主要分为三大类:计算机基础专业、与理工科交叉的计算机专业、与文科艺术类交叉的计算机专业。

1.计算机基础专业专业要求与就业方向:这些专业不但要求学生掌握计算机基本理论和应用开发技术,具有一定的理论基础,同时又要求学生具有较强的实际动手能力。

学生毕业后能在企事业单位、政府部门从事计算机应用以及计算机网络系统的开发、维护等工作。

2.与理工科交叉的计算机专业与理工科交叉而衍生的计算机专业很多,如数学与应用数学专业、自动化专业、信息与计算科学专业、通信工程专业、电子信息工程专业、计算机应用与维护专业等。

1)数学与应用数学专业:专业要求与就业方向:数学与应用数学是计算机专业的基础和上升的平台,是与计算机科学与技术联系最为紧密的专业之一。

该专业就业面相对于计算机科学与技术专业来说宽得多,不但适用于IT领域,也适用于数学领域。

2)自动化专业:专业要求与就业方向:自动化专业是一个归并了多个自动控制领域专业的宽口径专业,要求学生掌握自动控制的基本理论,并立足信息系统和信息网络的控制这一新兴应用领域制定专业课程体系,是工业制造业的核心专业。

自动化专业的毕业生具有很强的就业基础和优势。

3)信息与计算科学专业:专业要求与就业方向:这是一个由信息科学、计算数学、运筹与控制科学等交叉渗透而形成的专业,就业面涉及到教学、商业、网络开发、软件设计等各个方面,就业率高达95%以上。

4)通信工程专业:专业要求与就业方向:通信工程专业要求学生掌握通信基础理论和基本基础,掌握微波、无线电、多媒体等通信技术,以及电子和计算机技术,在信息时代有着极佳的就业优势。

5)电子信息工程专业:专业要求与就业方向:电子信息工程专业是宽口径专业,主要培养信息技术、电子工程、网络系统集成等领域的高级IT人才,毕业生可从事电子设备、信息系统和通信系统的研究、设计、制造、应用和开发工作。

 

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