模擬輸入模式的穩(wěn)定類型識(shí)別編碼的自組織網(wǎng)絡(luò)(編輯修改稿)
2025-08-25 05:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 期記憶（STM）的活躍模式進(jìn)行編碼。在F1和F 2之間的每個(gè)自下而上或自上而下的路徑包含了一個(gè)自適應(yīng)LTM向量，它會(huì)與在其路徑中的信號(hào)的相乘。電路的其它部分調(diào)節(jié)這些STM和LTM計(jì)算過程。增益控制1的調(diào)制可以使F1層能夠區(qū)分自下向上輸入模式和自上而下的填裝理解為從F2層經(jīng)過選擇得到的模式或模板模式，并能比較這些自下而上和自上而下的模式。特別是，自下向上的輸入可以有意識(shí)地激活F2層；在沒有自下而上的輸入時(shí)，由上而下的期望值能有意識(shí)地強(qiáng)化或填裝F1層。 根據(jù)2/3的規(guī)則，自下而上和自上而下輸入的結(jié)合是相匹配，該規(guī)則在自下而上和自上而下的模式的交互作用下激活節(jié)點(diǎn)（圖5）。因此，在自組織的ART系統(tǒng)下，意向性（或已知由上而下的期望的行動(dòng)）暗示了空間的邏輯匹配規(guī)則。Carpenter和Grossberg在文獻(xiàn)[3]證明了在ART1響應(yīng)任意序列的二進(jìn)制輸入模式時(shí)，2/3規(guī)則匹配對(duì)于學(xué)習(xí)自穩(wěn)定是必要的。當(dāng)自下而上輸入模式和自上而下的模板模式在F1中不匹配，根據(jù)警戒值標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整子系統(tǒng)給F2層一個(gè)重置波。重置波選擇性地長(zhǎng)期抑制被激活的F2層節(jié)點(diǎn)（細(xì)胞），直至當(dāng)前輸入被移除。輸入模式的偏移此處的offset，我理解為shut off的行為，這樣比較容易解釋這句話的意思終止了它在F1中的運(yùn)算，并觸發(fā)增益2的偏移量。增益2的偏移量引起F2層的STM記憶迅速衰變，從而F2層能夠無(wú)偏差地對(duì)對(duì)下一個(gè)的輸入模式進(jìn)行編碼。一個(gè)ART1系統(tǒng)完全可以由一個(gè)微分方程組定義，這個(gè)方程組也決定STM和LTM對(duì)一個(gè)任意時(shí)間序列的二進(jìn)制輸入的動(dòng)態(tài)響應(yīng)?？坍嬤@些動(dòng)態(tài)特性的定理已經(jīng)在快速學(xué)習(xí)的條件下得到證明，這里，為了使LTM軌跡接近平衡值，每個(gè)樣本的試驗(yàn)時(shí)間必須足夠長(zhǎng)。ART 1的變形結(jié)構(gòu)具有類似的動(dòng)態(tài)特性。因此，術(shù)語(yǔ)ART1是指一族或一類功能上等效的結(jié)構(gòu)，而不是單個(gè)模型。圖5 搜索一個(gè)正確的F2編碼。（a）當(dāng)不明確地激活A(yù),輸入模式I在F1層產(chǎn)生一個(gè)明確的STM激活模式X，模式X抑制A的同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)S，S轉(zhuǎn)變成T，T在F2層激活STM模式Y(jié)。（b）模式Y(jié)產(chǎn)生一個(gè)自上而下的模式U，它轉(zhuǎn)化為模板模式V。如果V與F1層的模式I不匹配，在F1產(chǎn)生一個(gè)新的STM激活模式X*，在X轉(zhuǎn)化為X*時(shí)產(chǎn)生的總活躍度減少會(huì)導(dǎo)致F1層對(duì)A的抑制作用減弱。（c）A在輸入模式作用下的行為會(huì)釋放一個(gè)不明確的激活波到F2層，它將重置F2層的STM模式Y(jié)。（d）當(dāng)Y被抑制，其自上而下的模板被消除，這樣F1層的X模式被恢復(fù)，又產(chǎn)生一個(gè)模式T到F2層，但此時(shí)模式Y(jié)被抑制，T會(huì)激活另外一個(gè)F2層STM模式Y(jié)*,如果由Y*產(chǎn)生的自上而下的模板還是與I不匹配，搜索F2層合適編碼的過程繼續(xù)進(jìn)行。III. ART2:模擬輸入模型ART2體系結(jié)構(gòu)是為處理模擬（也可以是二進(jìn)制）輸入模式而設(shè)計(jì)的。一個(gè)為模擬輸入設(shè)計(jì)的種類代表系統(tǒng)，要能夠把陷入在各種噪聲背景里的近似信號(hào)挑出來(lái)并進(jìn)行加強(qiáng)，如圖1中的第16類。圖6 典型的ART2結(jié)構(gòu)?？招募^指示特定的不知如何理解specific和nonspecific模式輸入指向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。實(shí)心箭頭指示非特定的增益控制輸入。增益控制中心（實(shí)心圓圈）根據(jù)STM向量的L2范數(shù)，按比例非特定地抑制目標(biāo)節(jié)點(diǎn)[式(5), (6), (9),(20)和(21)]。當(dāng)場(chǎng)F2激活第J個(gè)節(jié)點(diǎn)，g(yJ)=d，其它的節(jié)點(diǎn)g(yJ)=0。與ART1相同，增益控制（未顯示）隨著輸入呈現(xiàn)的速率來(lái)協(xié)調(diào)STM處理。圖６給出了一個(gè)典型的ART２結(jié)構(gòu)。圖２和圖６的比較說明了ART1 和 ART2 網(wǎng)絡(luò)的一些主要的差異。為了ART２能在一個(gè)穩(wěn)定的方式下匹配和學(xué)習(xí)一系列模擬輸入模式，它的特征表達(dá)層F1包括若干處理級(jí)和增益控制系統(tǒng)。自下而上的輸入模式和自上而下的信號(hào)在F1層不同地點(diǎn)被接收。F1層的正反饋回路可以增強(qiáng)突出的特征和抑制噪音。雖然ART2中的F1比ART1中的更復(fù)雜，但ART2中的LTM方程組更簡(jiǎn)單。對(duì)特定的應(yīng)用，如何對(duì)信號(hào)的功能和各種ART2結(jié)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行最佳選擇，以對(duì)特定類別的模擬輸入模式進(jìn)行分類，是這個(gè)課題的研究方向。特別是，由于ART2體系結(jié)構(gòu)是為了分類任意序列的模擬或數(shù)字輸入模式，所以一個(gè)任意預(yù)處理器可連接到ART2結(jié)構(gòu)的前端。利用這個(gè)特性，為不變量的識(shí)別和回憶，可以用激光雷達(dá)，邊界分割，和不變?yōu)V波方法來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)自組織結(jié)構(gòu)，對(duì)ART2的輸入進(jìn)行預(yù)處理。IV. ART 2設(shè)計(jì)原則ART2結(jié)構(gòu)滿足了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析所確定的一套設(shè)計(jì)原則，可對(duì)任意序列的模擬輸入模式實(shí)現(xiàn)的類別辨識(shí)。ART2系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到滿足多個(gè)設(shè)計(jì)原則或處理約束，這些導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的突出特性。至少ART2
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