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。
人工神经网络按其模型结构大体可以分为前馈型网络(也称为多层感知机网络)和反馈型网络(也称为Hopfield网络)两大类,前者在数学上可以看作是一类大规模的非线性映射系统,后者则是一类大规模的非线性动力学系统。按照学习方式,人工神经网络又可分为有监督学习、非监督和半监督学习三类;按工作方式则可分为确定性和随机性两类;按时间特性还可分为连续型或离散型两类,等等。
不论何种类型的人工神经网络,它们共同的特点是,大规模并行处理,分布式存储,弹性拓扑,高度冗余和非线性运算。因而具有很髙的运算速度,很强的联想能力,很强的适应性,很强的容错能力和自组织能力。这些特点和能力构成了人工神经网络模拟智能活动的技术基础,并在广阔的领域获得了重要的应用。例如,在通信领域,人工神经网络可以用于数据压缩、图像处理、矢量编码、差错控制(纠错和检错编码)、自适应信号处理、自适应均衡、信号检测、模式识别、ATM流量控制、路由选择、通信网优化和智能网管理等等。
人工神经网络的研究已与模糊逻辑的研究相结合,并在此基础上与人工智能的研究相补充,成为新一代智能系统的主要方向。这是因为人工神经网络主要模拟人类右脑的智能行为而人工智能主要模拟人类左脑的智能机理,人工神经网络与人工智能有机结合就能更好地模拟人类的各种智能活动。新一代智能系统将能更有力地帮助人类扩展他的智力与思维的功能,成为人类认识和改造世界的聪明的工具。因此,它将继续成为当代科学研究重要的前沿。
神经网络的研究可以分为理论研究和应用研究两大方面。
理论研究可分为以下两类:
1、利用神经生理与认知科学研究人类思维以及智能机理。
2、利用神经基础理论的研究成果,用数理方法探索功能更加完善、性能更加优越的神经网络模型,深入研究网络算法和性能,如:稳定性、收敛性、容错性、鲁棒性等;开发新的网络数理理论,如:神经网络动力学、非线性神经场等。
应用研究可分为以下两类:
1、神经网络的软件模拟和硬件实现的研究。
2、神经网络在各个领域中应用的研究。这些领域主要包括:
模式识别、信号处理、知识工程、专家系统、优化组合、机器人控制等。随着神经网络理论本身以及相关理论、相关技术的不断发展,神经网络的应用定将更加深入。