【正文】 ural network(School of Engineering, HLJ August First Land Reclamation University, Daqing 163319)Abstract:Artificial neural network is to the brain function, some degree of reflect with adaptive and selflearning ability, but through the study of pattern samples from, obtain characteristics, and can be applied to study the knowledge obtained recognition of images and on artificial neural network did briefly, focused on the two kinds of the most widely used neural network model: BP neural network and Hopfield neural BP neurl network is analyzed in detail, the emphasis is on three layers of BP neural network neural network is us extensively, this article with the Hopfield neural network for English letters words: artificial neural network, the BP neural network, and the third floor Hopfieldneural network BP network, pattern recognition1引言隨著多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已被廣泛運用于各種領(lǐng)域，而它的預(yù)測功能也在不斷被人挖掘著?，F(xiàn)代計算機構(gòu)成單元的速度是人腦中神經(jīng)元速度的幾百萬倍，對于那些特征明確，推理或運算規(guī)則清楚地可編程問題，可以高速有效地求解，在數(shù)值運算和邏輯運算方面的精確與高速極大地拓展了人腦的能力，從而在信息處理和控制決策等方面為人們提供了實現(xiàn)智能化和自動化的先進手段。諾依曼原理，基于程序存取進行工作的，歷經(jīng)半個多世紀(jì)的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)模式與運行機制仍然沒有跳出傳統(tǒng)的邏輯運算規(guī)則，因而在很多方面的功能還遠(yuǎn)不能達(dá)到認(rèn)得智能水平。當(dāng)人們的思想轉(zhuǎn)向研究大自然造就的精妙的人腦結(jié)構(gòu)模式和信息處理機制時，推動了腦科學(xué)的深入發(fā)展以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和鬧模型的研究。在經(jīng)歷了漫長的初創(chuàng)期和低潮期后，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)終于以其不容忽視的潛力與活力進入了發(fā)展高潮。通過運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，可以進行預(yù)測事物的發(fā)展，節(jié)省了實際要求證結(jié)果所需的研究時間。在國際上，1987年，在美國加洲召開第一屆國際神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)會，此后每年召開兩次國際聯(lián)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大會（UCNN），不久，改學(xué)會創(chuàng)辦了刊物Journal Neural Networks，另有十幾種國際著名的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)刊物相繼問世。經(jīng)過多年的發(fā)展，目前已有上百種的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型被提出。正是由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一門新興的學(xué)科，它在理論、模型、算法、應(yīng)用和時限等方面都還有很多空白點需要努力探索、研究、開拓和開發(fā)。從人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬程序和專用芯片的不斷推出、論文的大量發(fā)表以及各種應(yīng)用的報道可以看到，在這個領(lǐng)域里一個百家爭鳴的局面已經(jīng)形成。其主要表現(xiàn)有：(1)受到腦科學(xué)研究的限制：由于生理實驗的困難性，因此目前人類對思維和記憶機制的認(rèn)識還很膚淺，還有很多問題需要解決；(2)還沒有完整成熟的理論體系；(3)還帶有濃厚的策略和經(jīng)驗色彩；(4)與傳統(tǒng)技術(shù)的接口不成熟。我相信只要能客服這些局限性，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將不可限量。但由于它們使用的激勵函數(shù)不同，其逼近性能也不相同。BP網(wǎng)絡(luò)使用的Sigmoid函數(shù)具有全局特性，它在輸入值的很大范圍內(nèi)每個節(jié)點都對輸出值產(chǎn)生影響，并且激勵函數(shù)在輸入值的很大范圍內(nèi)相互重疊，因而相互影響，因此BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程很長。采用局部激勵函數(shù)的RBF網(wǎng)絡(luò)在很大程度上克服了上述缺點，RBF不僅有良好的泛化能力，而且對于每個輸入值，只有很少幾個節(jié)點具有非零激勵值，因此只需很少部分節(jié)點及權(quán)值改變。從上面所示的結(jié)果來看，主要有一下幾方面的不同：（1）由于學(xué)習(xí)速率是固定的，因此BP網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程較長，當(dāng)需要處理較復(fù)雜的問題時，需要的時間很長。（2）在處理同一問題時，通常情況BP網(wǎng)絡(luò)所需的神經(jīng)元個數(shù)比RBF網(wǎng)絡(luò)要少。（4）RBP網(wǎng)絡(luò)隱含層的層數(shù)和單元數(shù)的選擇要憑借經(jīng)驗反復(fù)驗證，因此網(wǎng)絡(luò)的冗余性比較大。但是要確定徑向基函數(shù)的分布密度?？梢酝ㄟ^神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對事物進行預(yù)測從而用簡單的方法完成復(fù)雜的問題。其中包括高效、精密的加工工藝、裝備和檢測技術(shù)，低能耗、低成本產(chǎn)品的流程制造，集成、柔性、智能化制造系統(tǒng)，是工程可持續(xù)發(fā)展與綠色制造體系的重要組成部分。Integrated flexible intelligent manufacturing system新材料成形加工技術(shù)向凝固、連續(xù)鑄軋、連續(xù)鑄擠、精密鑄造、半固態(tài)加工、粉末注射成型、陶瓷膠態(tài)成型、熱等靜壓、無模成型、微波燒結(jié)、離子束制備、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促進了傳統(tǒng)材料的升級換代，加速了新材料的研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，解決了高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展對特種高性能材料的制備加工與組織性能精確控制的急需。傳統(tǒng)的快速凝固追求高的冷卻速度而限于低維材料的制備，如非晶絲材、箔材的制備。目前快速凝固技術(shù)被廣泛地用于非晶或超細(xì)組織的線材、帶材和體材料的制備與成型[1]擠壓）。典型的無模成型技術(shù)有增量成型、無摸拉拔、無模多點成型、激光沖擊成型等。(5)金屬粉末材料成型加工 粉末材料的成型加工是一種典型的近終形、短流程制備加工技術(shù)，可以實現(xiàn)材料設(shè)計、制備預(yù)成型一體化；可自由組裝材料結(jié)構(gòu)從而精確調(diào)控材料性能；既可用于制備陶瓷、金屬材料，也可制備各種復(fù)合材料。粉末材料成型加工技術(shù)的研究重點包括粉末注射成型膠態(tài)成型、溫壓成型及微波、等離子輔助低溫強化燒結(jié)等。(2)半固態(tài)成型半固態(tài)成型包括半固態(tài)流變成型和半固態(tài)觸變成形兩類：前者是將制備的半固態(tài)漿料直接用于成型，如壓鑄成型（稱為半固態(tài)流變壓鑄）；后者是對制備好的半固態(tài)坯料進行重新加熱，使其達(dá)到半熔融狀態(tài)，然后進行成型，如擠壓成型（稱為半固態(tài)觸變作者:于江龍新材料成形加工技術(shù)成實體原型?？焖俪尚椭圃焓菍⒅破冯x散成為相互獨立的層并將各層獨立制造。從成形角度看，零件可視為“點”或“面”的疊加。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。高分子材料科學(xué)的基本任務(wù)是：研究高分子材料的合成、結(jié)構(gòu)和組成與材料的性質(zhì)、性能之間的相互關(guān)系；探索加工工藝和各種環(huán)境因素對材料性能的影響；為改進工藝，提高高分子材料的質(zhì)量，合理使用高分子材料，開發(fā)新材料、新工藝和新的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。高分子加工與成型通常有以下形式：高分子熔體的加工、類橡膠狀聚合物的加工、高分子液體的加工、低分子聚合物或預(yù)作者:于江龍聚物的加工、高分子懸浮體的加工以及高分子的機械加工。材料的性能必須根據(jù)制品的使用要求進行設(shè)計，因此在造反材料、設(shè)計配比、確定纖維鋪層和成型方法時，都必須滿足制品的物化性能、結(jié)構(gòu)形狀和外觀質(zhì)量要求等。（3)高分子材料加工成形技術(shù) 現(xiàn)在采用的是聚合物動態(tài)反應(yīng)加工技術(shù)及設(shè)備與傳統(tǒng)技術(shù)無論是在反應(yīng)加工原理還是設(shè)備的結(jié)構(gòu)上都完全不同，該技術(shù)是將電磁場引起的機械振動場引入聚合物反應(yīng)擠出全過程，達(dá)到控制化學(xué)反應(yīng)過程、反應(yīng)生成物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)制品的物理化學(xué)性能的目的。新設(shè)備具有體積重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、適應(yīng)性好、可靠性高等優(yōu)點[7]新材料成形加工技術(shù)材料成形、先進超塑性成形、激光焊接、電子束焊接、復(fù)合熱源焊接、擴散焊接、摩擦焊接等先進技術(shù)，實現(xiàn)組織與性能的精確控制，不僅可以提高傳統(tǒng)材料的使用性能，還有利于改善難加工材料的加工性能，開發(fā)高附加值材料。（4）開發(fā)新型制備與成形加工技術(shù)，發(fā)展新材料和新產(chǎn)品塊體非晶合金制備和應(yīng)用技術(shù)、連續(xù)定向凝固成形技術(shù)、電磁約束成型技術(shù)、雙結(jié)晶器連鑄與充芯連鑄復(fù)合技術(shù)、多坯料擠壓技術(shù)、微成形加工技術(shù)等，是近年來開發(fā)的新型制備與成形加工技術(shù)。模擬仿真可提高產(chǎn)品質(zhì)量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技術(shù)成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入設(shè)備利用率30%～60%，縮短產(chǎn)品設(shè)計和試制周期30%～60%等。通過計算機模擬，可深入研究材料的結(jié)構(gòu)、組成及其各物理化學(xué)過程中宏觀、微觀變化機制，并由材料成分、作者:于江龍結(jié)構(gòu)及制備參數(shù)的最佳組合進行材料設(shè)計[9]。只有跟上發(fā)展先進制造技術(shù)的世界潮流,將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位,并以足夠的力度予以實施,才能盡快縮小與發(fā)達(dá)國家的差距,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。參考文獻[1]劉穎(編者), 李樹奎(編者)，工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)，北京理工大學(xué)出版社。其中包括高效、精密的加工工藝、裝備和檢測技術(shù)，低能耗、低成本產(chǎn)品的流程制造，集成、柔性、智能化制造系統(tǒng)，是工程可持續(xù)發(fā)展與綠色制造體系的重要組成部分。根據(jù)材料的服役效能來調(diào)整成分、組織、結(jié)構(gòu)、進而對材料的制備工藝進行設(shè)計，將使材料在強韌性、抗摩擦、抗沖擊、抗腐蝕等方面的性能大大提高，對材料科學(xué)的全面發(fā)展起關(guān)鍵的促進作用。一般而言，材料需要經(jīng)歷制備、成型加工、零件或結(jié)構(gòu)的后處理等工序才能進入實際應(yīng)用。一、研究現(xiàn)狀新材料成形加工技術(shù)的研究開發(fā)，是近二、三十年來材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最為活躍的方向之一。先進工業(yè)國家對材料制備與成型加工技術(shù)的研究開發(fā)十分重視。德國開展的“21世紀(jì)新材料研究計劃”將材料制備與成型加工技術(shù)列為六個重點內(nèi)容之一。日本在20世紀(jì)90年代后期，先后實施了“超級金屬”、“超鋼鐵”計劃，重點是發(fā)展先進的制備加工技術(shù)，精確控制組織，大幅度提高材料的性能，達(dá)到減少材料用量、節(jié)省資源和能源的目的。一大批先進技術(shù)和工藝不斷發(fā)展和完善，并逐步獲得實際應(yīng)用，如快速凝固、定向凝固、連續(xù)鑄軋、連續(xù)鑄擠、精密鑄造、半固態(tài)加工、粉末注射成型、陶瓷膠態(tài)成型、熱等靜壓、無模成型、微波燒結(jié)、離子束制備、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促進了傳統(tǒng)材料的升級換代，加速了新材料的研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，解決了高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展對特種高性能材料的制備加工與組織性能精確控制的急需。傳統(tǒng)的快速凝固追求高的冷卻速度而限于低維材料的制備，如非晶絲材、箔材的制備。目前快速凝固技術(shù)被廣泛地用于非晶或超細(xì)組織的線材、帶材和體材料的制備與成型。為了解決復(fù)雜形狀或深殼件產(chǎn)品沖壓、拉深成型設(shè)備規(guī)模大、模具成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、靈活度低等缺點，滿足社會發(fā)展對產(chǎn)品多樣性（多品種、小規(guī)模）的需求，20世紀(jì)80年代以來，柔性加工技術(shù)的開發(fā)受到工業(yè)發(fā)達(dá)國家的重視。超塑性成型加工技術(shù)具有成型壓力低、產(chǎn)品尺寸與形狀精度高等特點，近年來發(fā)展方向主要包括兩個方面：一是大型結(jié)構(gòu)件、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、精密薄壁件的超塑性成型，如鋁合金汽車覆蓋件、大型球罐結(jié)構(gòu)、飛機艙門，與盥洗盆等；二是難加工材料的精確成形加工，如鈦合金、鎂合金、高溫合金結(jié)構(gòu)件的成形加工等。它是近20年來材料先進制備與成型加工技術(shù)的熱點與主要發(fā)展方向之一。在圍繞著提高陶瓷胚體均勻性和解決陶瓷材料可靠性的問題，開發(fā)了多種原位凝固成型工藝，凝膠注模成型工藝、溫度誘導(dǎo)絮凝成形、膠態(tài)振動注模成形、直接凝固注模成形等相繼出現(xiàn)，受到嚴(yán)重重視。采用該技術(shù)的成形件完全致密且具有細(xì)小均勻的內(nèi)部組織，從而具有優(yōu)越的力學(xué)性能和物理化學(xué)性能，同時零件的復(fù)雜程度基本不受限制，并且可以縮短加工周期，降低成本。在材料的制備與成形加工過程中，通過施加附加外場（如溫度場、磁場、電場、力場等），可以顯著改善材料的組織，提高材料的性能，提高生產(chǎn)效率。近年來，有關(guān)電磁場附加制備與成形加工技術(shù)的研究在國際上已形成一門新的材料科學(xué)分支——材料電磁處理，并且得到迅速發(fā)展。在材料的使用過程中，材料的表面性質(zhì)和功能非常重要，許多體材料的失效也往往是從表面開始的。二、工作原理新材料成形加工技術(shù)的原理主要分為三個方向介紹。無機非金屬材料的精確成形包括陶瓷精確成形(塑性滾壓成形法、注漿成形法、粉料壓力成形法和特種成形法四種)、玻璃精確成形(吹制法、拉制法、壓制法和吹/壓制法四種)等。（2）快速成形技術(shù)：快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。快速成型制造是將制品離散成為相互獨立的層并將各層獨立制造。從成形角度看，零件可視為“點”或“面”的疊加。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，控制多維系統(tǒng)，通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。高分子材料科學(xué)的基本任務(wù)是：研究高分子材料的合成、結(jié)構(gòu)和組成與材料的性質(zhì)、性能之間的相互關(guān)系；探索加工工藝和各種環(huán)境因素對材料性能的影響；為改進工藝，提高高分子材料的質(zhì)量，合理使用高分子材料，開發(fā)新材料、新工藝和新的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。高分子加工與成型通常有以下形式：高分子熔體的加工、類橡膠狀聚合物的加工、高分子液體的加工、低分子聚合物或預(yù)聚物的加工、高分子懸浮體的加工以及高分子的機械加工。而材料則由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料向高性能、復(fù)合化、結(jié)構(gòu)功能一體化發(fā)展，尤其需要先進制備與成型加工技術(shù)及裝備，可使材料的生產(chǎn)過程更加高效，節(jié)能和潔凈。以材料為加工對象的特點決定了材料科學(xué)也成為技術(shù)的基礎(chǔ)知識，而以過程控制為質(zhì)量保證措施這一特點，決定了控制理論也成為重要組成部分。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)科交叉，材料成形加工也緊密地依賴諸如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、微電子、計算機、系統(tǒng)論、信息論、控制論及現(xiàn)代化管理等各門學(xué)科及其最新成就。（1）快速成形技術(shù)：1）高度柔性；2）技術(shù)的高度集成； 3）設(shè)計制造一體化； 4）快速性；5）自由成形制造(Free Form Fabrication，F(xiàn)FF)； 6）材料的廣泛性