前言

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代人工智能最重要的分支，是通過(guò)模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)類人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和方法。本書(shū)討論的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論基礎(chǔ)、算法設(shè)計(jì)、算法實(shí)現(xiàn)，以及工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。

人在思考問(wèn)題時(shí)，神經(jīng)沖動(dòng)會(huì)在神經(jīng)突觸所連接的無(wú)數(shù)神經(jīng)元中傳遞，信息的處理是由神經(jīng)元之間的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。受此啟發(fā)，人們開(kāi)始模擬人體大腦的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理，即用很多的結(jié)點(diǎn)來(lái)處理信息。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，人工神經(jīng)元、處理元件、電子元件等大量的處理單元被用來(lái)模仿人腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，知識(shí)與信息的存儲(chǔ)表現(xiàn)為互連的網(wǎng)絡(luò)元件間的分布式聯(lián)系，網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和識(shí)別取決于和神經(jīng)元連接權(quán)值的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程。因?yàn)樵诖竽X的神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)過(guò)程中不僅有是與非，還存在強(qiáng)與弱、緩與急，所以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和大腦還是有區(qū)別的。

本書(shū)可以作為高校相關(guān)專業(yè)的本科生或者研究生教材，同時(shí)也適合廣大的人工智能領(lǐng)域相關(guān)的從業(yè)人員自學(xué)。在學(xué)習(xí)本書(shū)之前，應(yīng)具有機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、算法設(shè)計(jì)與分析等相關(guān)知識(shí)。

本書(shū)共9章，主要圍繞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理與實(shí)踐進(jìn)行講解，在內(nèi)容上將理論與實(shí)踐、技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合，具體如下。

第1章介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概念、特點(diǎn)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和應(yīng)用。

第2章介紹了感知器模型、處理單元模型、學(xué)習(xí)策略、局限性和收斂性。

第3章介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)元模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)預(yù)處理。

第4章介紹了支持向量機(jī)、間隔與支持向量、對(duì)偶問(wèn)題、核函數(shù)、軟間隔和正則化、支持向量回歸和核方法。

第5章介紹了深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)典型結(jié)構(gòu)、卷積網(wǎng)絡(luò)的層和深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像識(shí)別中的應(yīng)用。

第6章介紹了強(qiáng)化學(xué)習(xí)、問(wèn)題模型、無(wú)模型化強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法、模型化強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法和深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)。

第7章介紹了極限學(xué)習(xí)、極限學(xué)習(xí)算法、極限學(xué)習(xí)的改進(jìn)、極限學(xué)習(xí)的應(yīng)用。

第8章介紹了TensorFlow機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)的起源、簡(jiǎn)介、特征、使用對(duì)象、環(huán)境及兼容性、其他模塊。

第9章介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像處理、信號(hào)處理、模式識(shí)別和機(jī)器控制方面的應(yīng)用。

本書(shū)的主要分工如下: 侯琳主要負(fù)責(zé)第1章的編寫(xiě)；于洋主要負(fù)責(zé)第2章、第8章和第7章部分內(nèi)容的編寫(xiě)，以及本書(shū)的主要統(tǒng)稿和審稿工作；孫迪主要負(fù)責(zé)第3章的編寫(xiě)；陳亞瑞主要負(fù)責(zé)第4章的編寫(xiě)；胡志強(qiáng)主要負(fù)責(zé)第5章的編寫(xiě)；趙婷婷主要負(fù)責(zé)第6章的編寫(xiě)；楊巨成主要負(fù)責(zé)第7章的編寫(xiě)，以及本書(shū)的主要審稿工作；吳超主要負(fù)責(zé)第9章的編寫(xiě)。

在楊巨成教授的指導(dǎo)下，本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中才得以克服很多技術(shù)上的難點(diǎn)。同時(shí)，感謝天津科技大學(xué)人工智能學(xué)院張靈超、王曉靖、王潔、韓書(shū)杰、魏峰、邱潤(rùn)澤為本書(shū)所做的工作。最后，還要感謝參考文獻(xiàn)的作者，他們的成果使得本書(shū)的學(xué)術(shù)水平得以提升。

由于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展日新月異，本書(shū)難免有不足之處，希望讀者批評(píng)指正，提出寶貴的修改意見(jiàn)。

作者2020年8月