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自组织映射

自组织神经网络SOM是基于无监督学习方法的神经网络的一种重要类型。自组织映射网络理论最早是由芬兰赫尔辛基理工大学Kohen于1981年提出的。此后,伴随着神经网络在20世纪80年代中后期的迅速发展,自组织映射理论及其应用也有了长足的进步。

它模拟人脑中处于不同区域的神经细胞分工不同的特点,即不同区域具有不同的响应特征,而且这一过程是自动完成的。自组织映射网络通过寻找最优参考矢量集合来对输入模式集合进行分类。每个参考矢量为一输出单元对应的连接权向量。与传统的模式聚类方法相比,它所形成的聚类中心能映射到一个曲面或平面上,而保持拓扑结构不变。对于未知聚类中心的判别问题可以用自组织映射来实现。

自组织神经网络是神经网络最富有魅力的研究领域之一,它能够通过其输入样本学会检测其规律性和输入样本相互之间的关系,并且根据这些输入样本的信息自适应调整网络,使网络以后的响应与输入样本相适应。竞争型神经网络的神经元通过输入信息能够识别成组的相似输入向量;自组织映射神经网络通过学习同样能够识别成组的相似输入向量,使那些网络层中彼此靠得很近的神经元对相似的输入向量产生响应。与竞争型神经网络不同的是,自组织映射神经网络不但能学习输入向量的分布情况,还可以学习输入向量的拓扑结构,其单个神经元对模式分类不起决定性作用,而要靠多个神经元的协同作用才能完成模式分类。

学习向量量化LVQ(learning vector quantization)是一种用于训练竞争层的有监督学习(supervised learning)方法。竞争层神经网络可以自动学习对输入向量模式的分类,但是竞争层进行的分类只取决于输入向量之间的距离,当两个输入向量非常接近时,竞争层就可能把它们归为一类。在竞争层的设计中没有这样的机制,即严格按地区判断任意两个输入向量是属于同一类还是属于不同类。而对于LVQ网络用户指定目标分类结果,网络可以通过监督学习,完成对输入向量模式的准确分类。



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