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ART2网络的学习规则(08 5月修改)

已有 4148 次阅读 2008-3-7 22:06 |个人分类:ART2网络及图式理论

1、慢速学习

文献[1]中明确给出,F2层胜出神经元J对应的连接长期记忆系统(LTM)向量zJiziJ的学习规则表达为:

                   

   如果将式(1)和式(2)离散化,可以得到:

         

在式(3)、(4)中,可以认为每个新的输入模式I只对刺激一段时间为Dt文献[2]使用了符号a取代Dt,并明确地称a为学习速度(learning rate)。有些文献采用的学习规则等同于a=1。显然式Dt为样本送入ART2网络进行学习的时间,而且Dt并没有小于1的限制,但过大的Dt容易引起振荡或发散,这一点很容易从离散系统的相关知识理解。

以上两种方式即所谓的慢速学习方式。由式和式可知,与其它神经网络相比,ART2网络的显著特点之一就是它是一种连续网络。

2、慢速学习

令式(1)和式(2)等于0,也即时间t->¥,因此有:

                          

 

                                

即多数ART2相关文献通常采用快速学习规则。如果函数f(.)为线性,可以证明在采用快速学习条件下,LTM向量zJ与输入向量I所引发F1的中间层向量u方向相同。快速学习的显著特征是LTM向量的幅值一次性达到1/(1-d),称之为快速定型特性(Fast commitment)。

3、折中学习

在实际应用中,ART2网络经常需要有一个合适的学习速率来应对噪声和保持系统稳定性,同时克服样本输入次序对分类结果的影响。相对过激的快速学习方式不适合处理噪声水平较高的数据集,而慢速学习虽然可以较好地处理噪声问题,但可能存在无谓的搜索过程,导致计算速度慢。

为此,文献[3]提出了基于变形的ART2网络的折中学习概念,并称之为ART2-A算法,其主要行为特征是同时具备快速定型特性和慢速再编码特性。

快速定型是在激活了未定型(uncommitted)节点时采用快速学习,避免了慢速学习方式造成的对已定型节点进行无意义搜索的问题。慢速再编码特性则是在激活了已定型(committed)节点时,采用近似慢速学习的学习规则,解决噪声和样本输入顺序带来的影响。


[1]       G.A. Carpenter, Stephen Grosssberg. ART2: Self-organization of stable category recognition codes for analog input patterns. Applied Optics. Vol. 26, No. 23 :4919-4930,1987.

[2]       Ardavan AvazdavaniSeyed S. Mortazavi. Application of modified art2 artificial neural network in classification of structural members[C]. 15th ASCE Engineering Mechanics Conference, Columbia University, New York, NY , June 2-5,2002:1-6.










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