如果从1985年J.J.Hopfield采用全互连型神经网络和所定义的计算能量函数成功求解计算复杂度为NP完全型的旅行商问题(TSP)算起, 世界范围内掀起的神经网络热潮已经有20余年了. 在这段时期中, 出现了成百上千种不同结构的神经网络类型和学习算法, 但是研究得最成功且应用最广泛的, 还是采用sigmoid型非线性函数
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作为神经元激励函数, 且按误差反向传播(BP)方式调整各层连接权值的前馈层次型神经网络, 即大家所熟悉的BP神经网络(BPNN).
公式(1)所表达的Sigmoid 函数具有单调递增、连续可微的良好特性, 且其导函数可用函数本身来表示,即 S’(x)=cS(x)[1-S(x)], 这在BP算法的求导过程中带来很多方便. 所以它是目前通用的神经元激励函数类型, 在模式识别、函数逼近、信号处理和自适应控制等领域中得到广泛的应用.
但是, 随着研究及应用的深入, 建立在Sigmoid激励函数基础上的BP网络学习算法所固有的收敛慢缺点逐渐暴露出来. 这是由于Simoid函数曲线存在饱和区段, 当神经元运行在饱和区段时, 学习收敛速度非常缓慢甚至无法收敛. 网络的训练学习时间很长是BP网络学习算法的共同缺陷. 为了解决此问题, 大量的改进学习算法被相继提出来, 例如加入动量项的变学习率改进型BP算法、共轭梯度法、神经元分层逐个线性化和采用激励函数可自适应调节的神经元等.
为此, 近年来作者和西南交通大学神经网络与信息技术研究所的科研人员研究开发了一种新的广义同余神经网络, 它采用与前述Sigmoid函数完全不同的广义同余激励函数, 能在显著地提高学习速度的同时, 保证良好的逼近效果.
作者简介:靳 蕃(1934-),男,教授、博士生导师,西南交通大学神经网络与信息技术研究所所长,主要研究方向是计算智能和信息编码. E-mail: jinfan22@163.com
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