好懂的神经网络

因为我们没有能够很好了解大脑，我们经常试图用最新的技术作为一种模型来解释它。在我童年的时候，我们都坚信大脑是一部电话 交换机 。(否则它还能是什么呢？) 我当时还看到英国著名神经学家谢林顿把大脑的工作挺有趣地比作一部电报机。更早些时候，弗罗伊德经常把大脑比作一部水力发电机，而莱布尼茨则把它比作了一台磨粉机。我还听人说，古希腊人把大脑功能想象为一付弹弓。显然，目前要来比喻大脑的话，那只可能是一台数字电子计算机了。 ### 好懂的神经网络 #### 知识点概览 本文旨在通过通俗易懂的语言，介绍神经网络的基本概念及其工作原理。首先探讨了人类如何尝试使用不同的技术模型来理解大脑的功能，随后深入介绍了神经网络的基础知识，包括神经网络的历史背景、生物学中的神经网络模型（大脑），以及人工神经网络的基本组成部分。 #### 技术模型与大脑的理解 1. **技术模型作为类比**： - 在不同的历史时期，人们尝试用当时最先进的技术来比喻大脑的工作方式。例如，在电话交换机盛行的时代，大脑被比喻为电话交换机；在机械时代，大脑被比作水力发电机或磨粉机等。 2. **现代观点**： - 随着计算机技术的发展，尤其是数字电子计算机的出现，现在普遍认为大脑的运作机制可以用计算模型来类比。 3. **个人领悟过程**： - 作者通过亲身经历说明了从理论学习到实际理解神经网络的过程，强调了实践的重要性。 #### 生物学的神经网络——大脑 1. **大脑结构概述**： - 大脑分为两个主要层次：皮层（灰质）和白质。 - 皮层（灰质）：位于大脑外层，包含大量神经元，形态类似于核桃。 - 白质：位于灰质之下，主要由神经纤维构成，负责神经元间的连接。 2. **神经元结构**： - 神经元由细胞体、树突和轴突三部分组成。 - 细胞体：含有细胞核的核心部分。 - 树突：负责接收来自其他神经元的信息。 - 轴突：负责将信息传递给其他神经元。 3. **神经元的数量对比**： - 不同物种的神经元数量差异很大，从蜗牛的1万个到人类的100亿个不等。 4. **神经元发展速度**： - 人类胎儿在发育早期，神经元以极快的速度形成，达到每分钟25,000个。 #### 人工神经网络基础 1. **人工神经网络的起源**： - 人工神经网络（Artificial Neural Networks, ANN）是模拟生物神经系统的计算模型，旨在模仿人脑处理信息的方式。 2. **基本组成部分**： - 神经元模型：每个神经元接受输入信号，经过加权处理后产生输出信号。 - 连接权重：表示输入信号对输出信号的影响程度。 - 激活函数：用于决定神经元是否“激活”，即是否将信号传递给下一个神经元。 3. **训练过程**： - 通过调整连接权重来最小化预测结果与实际结果之间的误差，从而实现模型的学习和优化。 #### 总结 本文通过回顾人类对大脑的理解历程，介绍了生物学中的神经网络（大脑）的结构特点，并进一步讲解了人工神经网络的基本概念和组成部分。通过生动的例子和个人体验，使得复杂的神经网络知识变得易于理解。最终目标是帮助读者建立起对神经网络的直观认识，从而更好地理解和应用这一领域内的技术。