脉冲神经网络原理及应用,脉冲神经网络编码方式

脉冲神经网络的简介

脉冲神经网络（SNN-SpikingNeuronNetworks)经常被誉为第三代人工神经网络。第一代神经网络是感知器，它是一个简单的神经元模型并且只能处理二进制数据。

第二代神经网络包括比较广泛，包括应用较多的BP神经网络。但是从本质来讲，这些神经网络都是基于神经脉冲的频率进行编码(ratecoded）。

脉冲神经网络，其模拟神经元更加接近实际，除此之外，把时间信息的影响也考虑其中。

思路是这样的，动态神经网络中的神经元不是在每一次迭代传播中都被激活（而在典型的多层感知机网络中却是），而是在它的膜电位达到某一个特定值才被激活。

当一个神经元被激活，它会产生一个信号传递给其他神经元，提高或降低其膜电位。

在脉冲神经网络中，神经元的当前激活水平（被建模成某种微分方程）通常被认为是当前状态，一个输入脉冲会使当前这个值升高，持续一段时间，然后逐渐衰退。

出现了很多编码方式把这些输出脉冲序列解释为一个实际的数字，这些编码方式会同时考虑到脉冲频率和脉冲间隔时间。借助于神经科学的研究，人们可以精确的建立基于脉冲产生时间神经网络模型。

这种新型的神经网络采用脉冲编码(spikecoding)，通过获得脉冲发生的精确时间，这种新型的神经网络可以进行获得更多的信息和更强的计算能力。

谷歌人工智能写作项目：神经网络伪原创

神经网络BP算法求代码

输入节点数为3x3x5=45，输出节点数为3x3+2=11，隐节点数通过试凑法得出好文案。BP神经网络的Matlab代码见附件，修改节点数、增加归一化和反归一化过程即可。

BP算法，误差反向传播（ErrorBackPropagation,BP）算法。BP算法的基本思想是，学习过程由信号的正向传播与误差的反向传播两个过程组成。

由于多层前馈网络的训练经常采用误差反向传播算法，人们也常把将多层前馈网络直接称为BP网络。

1）正向传播：输入样本－>输入层－>各隐层（处理）－>输出层注1：若输出层实际输出与期望输出（教师信号）不符，则转入2）（误差反向传播过程）2）误差反向传播：输出误差（某种形式）－>隐层（逐层）－>输入层其主要目的是通过将输出误差反传，将误差分摊给各层所有单元，从而获得各层单元的误差信号，进而修正各单元的权值（其过程，是一个权值调整的过程）。

注2：权值调整的过程，也就是网络的学习训练过程（学习也就是这么的由来，权值调整）。

求一段神经网络MATLAB代码 50

。

function[presimssnet]=simnonlin(y,d,n)%y--时间序列数据，列向量%d--时间延迟参数，正整数%n--用于训练的点的个数，正整数trainset=gettrain(y,d);inputs=trainset(:,1:end-1)';targets=trainset(:,end)';net=feedforwardnet(20,'trainscg');%net=newff(inputs,targets,40);%net=train(net,inputs,targets);net=train(net,inputs,targets);presim(1:d)=y(end-d+1:end);fori=d+1:d+npresim(i)=sim(net,presim(i-d:i-1)');endss=presim(d+1:end)';end调用示例：t=[1:100]';y=exp(-0.1*t).*sin(t);d=10;n=80;sim=simnonlin(y,d,n);。

如何用9行Python代码编写一个简易神经网络

学习人工智能时，我给自己定了一个目标－－用Python写一个简单的神经网络。为了确保真得理解它，我要求自己不使用任何神经网络库，从头写起。多亏了AndrewTrask写得一篇精彩的博客，我做到了！

下面贴出那九行代码：在这篇文章中，我将解释我是如何做得，以便你可以写出你自己的。我将会提供一个长点的但是更完美的源代码。首先，神经网络是什么？人脑由几千亿由突触相互连接的细胞（神经元）组成。

突触传入足够的兴奋就会引起神经元的兴奋。这个过程被称为“思考”。我们可以在计算机上写一个神经网络来模拟这个过程。不需要在生物分子水平模拟人脑，只需模拟更高层级的规则。

我们使用矩阵（二维数据表格）这一数学工具，并且为了简单明了，只模拟一个有3个输入和一个输出的神经元。我们将训练神经元解决下面的问题。前四个例子被称作训练集。你发现规律了吗？‘？’是0还是1？

你可能发现了，输出总是等于输入中最左列的值。所以‘？’应该是1。训练过程但是如何使我们的神经元回答正确呢？赋予每个输入一个权重，可以是一个正的或负的数字。

拥有较大正（或负）权重的输入将决定神经元的输出。首先设置每个权重的初始值为一个随机数字，然后开始训练过程：取一个训练样本的输入，使用权重调整它们，通过一个特殊的公式计算神经元的输出。

计算误差，即神经元的输出与训练样本中的期待输出之间的差值。根据误差略微地调整权重。重复这个过程1万次。最终权重将会变为符合训练集的一个最优解。

如果使用神经元考虑这种规律的一个新情形，它将会给出一个很棒的预测。这个过程就是backpropagation。计算神经元输出的公式你可能会想，计算神经元输出的公式是什么？

首先，计算神经元输入的加权和，即接着使之规范化，结果在0，1之间。为此使用一个数学函数－－Sigmoid函数：Sigmoid函数的图形是一条“S”状的曲线。

把第一个方程代入第二个，计算神经元输出的最终公式为：你可能注意到了，为了简单，我们没有引入最低兴奋阈值。调整权重的公式我们在训练时不断调整权重。但是怎么调整呢？

可以使用“ErrorWeightedDerivative”公式：为什么使用这个公式？首先，我们想使调整和误差的大小成比例。其次，乘以输入（0或1），如果输入是0，权重就不会调整。

最后，乘以Sigmoid曲线的斜率（图4）。

为了理解最后一条，考虑这些：我们使用Sigmoid曲线计算神经元的输出如果输出是一个大的正（或负）数，这意味着神经元采用这种（或另一种）方式从图四可以看出，在较大数值处，Sigmoid曲线斜率小如果神经元认为当前权重是正确的，就不会对它进行很大调整。

乘以Sigmoid曲线斜率便可以实现这一点Sigmoid曲线的斜率可以通过求导得到：把第二个等式代入第一个等式里，得到调整权重的最终公式：当然有其他公式，它们可以使神经元学习得更快，但是这个公式的优点是非常简单。

构造Python代码虽然我们没有使用神经网络库，但是将导入Python数学库numpy里的4个方法。

分别是：exp－－自然指数array－－创建矩阵dot－－进行矩阵乘法random－－产生随机数比如，我们可以使用array()方法表示前面展示的训练集：“.T”方法用于矩阵转置（行变列）。

所以，计算机这样存储数字：我觉得我们可以开始构建更优美的源代码了。给出这个源代码后，我会做一个总结。我对每一行源代码都添加了注释来解释所有内容。注意在每次迭代时，我们同时处理所有训练集数据。

所以变量都是矩阵（二维数据表格）。下面是一个用Python写地完整的示例代码。我们做到了！我们用Python构建了一个简单的神经网络！首先神经网络对自己赋予随机权重，然后使用训练集训练自己。

接着，它考虑一种新的情形[1,0,0]并且预测了0.99993704。正确答案是1。非常接近！传统计算机程序通常不会学习。

而神经网络却能自己学习，适应并对新情形做出反应，这是多么神奇，就像人类一样。