[發(fā)明專利]一種可編碼多閥值多函數(shù)人工神經(jīng)元的設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710809304.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN107563499A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡明建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 胡明建
• 主分類號(hào): G06N3/04
• 分類號(hào): G06N3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

一種可編碼多閥值多函數(shù)人工神經(jīng)元的設(shè)計(jì)方法的技術(shù)領(lǐng)域，是屬于人工智能，仿生學(xué)，電路設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，主要技術(shù)是人工神經(jīng)元通過多路輸入，當(dāng)累加值低于最小閥值時(shí)，人工神經(jīng)元，不會(huì)被激活，當(dāng)累加的值超過設(shè)定的閥值，人工神經(jīng)元被激活，人工神經(jīng)元設(shè)有多個(gè)閥值，根據(jù)累加的值，達(dá)到那個(gè)閥值，就啟動(dòng)對(duì)應(yīng)那個(gè)閥值的激活函數(shù)，把值傳遞給可編碼擇端器，可編碼擇端器根據(jù)控制端的設(shè)置，選擇把那些端口打開，那些線路輸出，那些線路關(guān)閉。

背景技術(shù)

神經(jīng)元是構(gòu)成大腦的基本單元，人類的大腦是有成千上萬個(gè)神經(jīng)元按照一定規(guī)律構(gòu)成的，人類為了模擬人腦，對(duì)人工神經(jīng)元的設(shè)計(jì)是重中之重，有了人工神經(jīng)元才能構(gòu)成人工網(wǎng)絡(luò)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種應(yīng)用類似于大腦神經(jīng)突觸聯(lián)接的結(jié)構(gòu)進(jìn)行信息處理的數(shù)學(xué)模型。在這一模型中，大量的人工神經(jīng)元之間相互聯(lián)接構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，即“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，以達(dá)到處理信息的目的。一種模仿動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征的分布式并行信息處理算法結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。它用接受多路輸入刺激，按加權(quán)求和超過一定閾值時(shí)產(chǎn)生“興奮”輸出的部件來模仿動(dòng)物神經(jīng)元的工作方式，并通過這些神經(jīng)元部件相互聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和反映關(guān)聯(lián)強(qiáng)度的權(quán)系數(shù)使其“集體行為”具有各種復(fù)雜的信息處理功能。特別是這種宏觀上具有魯棒、容錯(cuò)、抗干擾、適應(yīng)性、自學(xué)習(xí)等靈活而強(qiáng)有力功能的形成是由于元部件性能不斷改進(jìn)，并通過復(fù)雜的互聯(lián)關(guān)系得以實(shí)現(xiàn)，因而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種聯(lián)接機(jī)制模型，具有復(fù)雜系統(tǒng)的許多重要特征。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適用于信號(hào)處理、數(shù)據(jù)壓縮、模式識(shí)別、機(jī)器人視覺、知識(shí)處理及其應(yīng)用，預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和決策問題，調(diào)度排序、路由規(guī)劃等組合優(yōu)化問題。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中它可用于模擬被控對(duì)象特性、搜索和學(xué)習(xí)控制規(guī)律、實(shí)現(xiàn)模糊和智能控制，因此對(duì)神經(jīng)元的設(shè)計(jì)十分的重要，因?yàn)槭置黠@，神經(jīng)元的形狀十分的多，雖然人類把它進(jìn)行分類，但神經(jīng)元有成千上萬種，因此不同的神經(jīng)元也具備不同的功能，本發(fā)明只是其中一種神經(jīng)元的設(shè)計(jì)方法，能實(shí)現(xiàn)可編碼多閥值多函數(shù)功能，現(xiàn)有的神經(jīng)元的設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)單，就是把所有的輸入和權(quán)重相乘，然后進(jìn)行累加，減去閥值，然后設(shè)置激活函數(shù)，傳遞給下一層的神經(jīng)元。

發(fā)明內(nèi)容

人的大腦是很多神經(jīng)元構(gòu)成，因此神經(jīng)元是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單元，十分明顯，神經(jīng)元數(shù)量巨大，在人體的不同部位就有不同形狀、結(jié)構(gòu)、生理學(xué)特征和功能的神經(jīng)元，神經(jīng)元的形狀千奇百怪十分的多，雖然人類對(duì)它進(jìn)行分類，但神經(jīng)元有千百萬種，因此不同的神經(jīng)元也具備不同的功能，本發(fā)明只是其中的一種神經(jīng)元進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于現(xiàn)有的神經(jīng)元的設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)單單一，就是把所有的輸入和權(quán)重相乘進(jìn)行累加，減去閥值，然后設(shè)置激活函數(shù)，傳遞給下一層的神經(jīng)元，這樣構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并且這樣簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)解決了人類很多前人無法解決的問題，對(duì)整個(gè)世界產(chǎn)生巨大的影響，但這只是最簡(jiǎn)直的一種人工神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，現(xiàn)實(shí)世界里神經(jīng)元各種各樣的形狀，各種各樣的功能，因此要發(fā)明各種功能的神經(jīng)元的設(shè)計(jì)，本發(fā)明就是類似很多種神經(jīng)元功能的其中之一的設(shè)計(jì)方法，一種可編碼多閥值多函數(shù)人工神經(jīng)元的設(shè)計(jì)方法，其特征是：可編碼多閥值多函數(shù)人工神經(jīng)元是由輸入端、人工神經(jīng)元、傳輸線、可編碼擇端器、輸出端組成，輸入端如同神經(jīng)元的輸入端，接收上一級(jí)人工神經(jīng)元的輸入或由其他設(shè)備的輸入，人工神經(jīng)元的作用是把輸入的值和權(quán)重相乘后進(jìn)行累加，如果累加的值小于最小閥值，那么人工神經(jīng)元就不會(huì)被激活，沒有任何反應(yīng)，如果累加的值大于最小閥值，那么人工神經(jīng)元被激活，在這最小閥值上面還設(shè)立多個(gè)閥值，當(dāng)累加的值大于某個(gè)閥值，就啟動(dòng)這個(gè)閥值的對(duì)應(yīng)激活函數(shù)，由于設(shè)置的激活函數(shù)是不同的，因此被激活后，輸出帶對(duì)應(yīng)激活函數(shù)的信息也是不同的，傳輸線的作用就是傳輸信息，并且可以把信息傳到相對(duì)比較遠(yuǎn)的地方，像神經(jīng)元的軸突，可編碼擇端器的作用是接收激活函數(shù)傳輸過來的信息，并且根據(jù)信息能分辯是哪個(gè)函數(shù)傳遞過來的，設(shè)置這個(gè)函數(shù)從哪些端口輸出，控制器的作用可以改變可編碼擇端器的設(shè)置，改變函數(shù)輸出的端口，輸出端的作用就是把各種激活函數(shù)輸出的數(shù)值傳遞到下一層人工神經(jīng)元，并可以和權(quán)重進(jìn)行相乘，這樣一旦累加的值超過那個(gè)閥值，就激發(fā)這閥值對(duì)應(yīng)的函數(shù)，通過設(shè)置控制端，讓這函數(shù)從哪些端口輸出，其中人工神經(jīng)元采用如下設(shè)計(jì)，人工神經(jīng)元由3部分構(gòu)成，1是累加器，2是不同的閥值，3是不同的激活函數(shù)，累加器的作用是把上一層的輸入和權(quán)重相乘后進(jìn)行累加，不同閥值的設(shè)計(jì)是這樣的，設(shè)定最小閥值 a，a<b<c<d，當(dāng)輸入的值小于a，那么人工神經(jīng)元就不會(huì)被激活，如果輸入的值大于a，人工神經(jīng)元就被激活，這時(shí)輸入的值就要和不同的閥值進(jìn)行比較，比如輸入的值大于c小于d，那么就會(huì)啟動(dòng)c 閥值對(duì)應(yīng)的激活函數(shù)f(x3)，輸出f(x3)對(duì)應(yīng)的信息，其中可編碼擇端器采用如下設(shè)計(jì)，接收激活函數(shù)集傳輸過來的被激活函數(shù)的信息，可編碼擇端器根據(jù)傳輸過來的信息，知道是哪個(gè)函數(shù)傳遞過來，并且知道強(qiáng)度值，這樣就根據(jù)里面的設(shè)置，把這個(gè)激活函數(shù)的值，設(shè)定從哪些端口輸出，其中控制端是這樣設(shè)計(jì)的，它可以改變可編碼擇端器的設(shè)置，比如對(duì)應(yīng)f(x3)的激活函數(shù)對(duì)應(yīng)輸出端口是i-1.i-5.i-9，設(shè)置以后可以把端口改為1-2.i-3.i-4.i-5.i-6.i-7.i-8，這是可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。