离散型Hopfield神经网络

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J. J. Hopfield

离散Hopfield神经网络模型

网络结构:

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离散Hopfield神经网络模型输入输出关系:

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网络的稳定性

稳定性定义:

若从某一时刻开始,网络中所有神经元的状态不再改变,即

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, 则称该网络是稳定的, 为网络的稳定点或吸引子 。

Hopfield神经网络是高维非线性系统,可能有许多稳定优态。从任何初始状态开始运动,总可以到某个稳定状态。这些稳定状态可以通过改变网络参数得到。

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稳定性定理证明:1983年,科恩(Cohen)、葛劳斯伯格(S. Grossberg)。

稳定性定理(Hopfield)

串行稳定性 —— W:对称阵

并行稳定性 —— W:非负定对称阵

连续型Hopfield神经网络及其VLSI实现

连续Hopfield神经网络模型

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网络的稳定性

计算能量函数 :

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随机神经网络

Hopfield神经网络中,神经元状态为1是根据其输入是否大于阈值确定的,是确定性的。
随机神经网络中,神经元状态为1是随机的,服从一定的概率分布。例如,服从玻尔兹曼(Boltzmann)、高斯(Gaussian)、柯西(Cauchy)分布等,从而构成玻尔兹曼机、高斯机、柯西机等随机机。

Boltzmann机

1985年,加拿大多伦多大学教授欣顿(Hinton)等人借助统计物理学的概念和方法,提出了Boltzmann机神经网络模型。

Boltzmann机是离散Hopfield神经网络的一种变型,通过对离散Hopfield神经网络加以扰动,使其以概率的形式表达,而网络的模型方程不变,只是输出值类似于Boltzmann分布以概率分布取值。

Boltzmann机是按Boltzmann概率分布动作的神经网络。

离散Hopfield神经网络的输出:

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Boltzman机的内部状态:

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神经元i输出值为0和1时的概率:

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Boltzmann的能量函数:

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神经元i状态转换时网络能量的变化:

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神经元i改变为状态“1”的概率:

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