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人工智能与神经网络考试例题

2020-11-22 来源:星星旅游
1图

考虑如图所示的加权无向图,每一条边上的权值都代表了该链路的通信费用或者时间。

5221214333311256设l(i,j)是从结点i到结点j的链路长度,当i和j不直接相连时链路长度为+∞,并且设D(n)是从源结点到结点n的最短通路长度,n∈N。假定结点1为源结点,则:(1)初始化:置N={1},对每一个v∈/N,置D(v)=l(1,v)。

(2)重复:找出一个结点w∈/N,且d(w)是最小的,把w加入N。然后对所有不属于N的结点v按下式更新D(v)

D(v)=Min[D(v),D(v)+l(v,w)]

计算过程如表所示。

步骤初始化12345

N{1}{1,4}{1,4,2}{1,4,2,5}{1,4,2,5,3}{1,4,2,5,3,6}

D(2)222222

D(3)544333

D(4)111111

D(5)∞22222

D(6)∞∞∞444

产生的最短通路树如图所示。

231645路由表如下。

目标结点

23456

转发结点

24444

2感知器

感知器的模型如下:

1

𝑋1 𝑋2 𝑋𝑖 𝑋𝑁 𝑤1 w 𝑤𝑖 Σ 1bfy𝑤𝑁 两输入感知器模型如下:

𝑝1 𝑤1 𝑤2 Σ 1b01a

𝑝2 试用单个感知器神经元完成下列分类,写出其训练的迭代过程,画出最终的分类示意图。已知:

{[]}{[]}

12

,t1=0;X2=,t1=1;X1=

−22

{

X3=

[]

−2

2

}{

,t1=0

;X4=

[

−10

]

,t1=1

}

;

解:据题意,神经元有2个输入量,传输函数为阈值型函数。于是以如图所示的感知器完成分类。(1)初始化,W(0)=[0(2)第1次迭代,

0],b(0)=0

(

a=f(n)=f(W(0)X1+b(0))=f

[00]

[]2

2

)

+0

=f(0)=1

e=t1−a=0−1=−1

因为输出不等于目标值,所以调整权值和阈值

T

W(1)=W(0)+eX1=[0

0]+(−1)[22]=[−2−2]

b(1)=b(0)+e=0+(−1)=−1

(3)第2次迭代。以第2个输入样本作为输入向量,以调整后的权值和阈值进行计算

([])

1

a=f(n)=f(W(1)X2+b(1))=f[−2−2]+(−1)=f(1)=1

−2

e=t2−a=1−1=−0

2

因为输出a等于目标值t2,所以无需调整权值和阈值:

W(2)=W(1)=[−2

b(2)=b(1)=−1

(4)第3次迭代。以第3个输入样本作为输入向量,以调整后的权值W(3)和阈值b(3)进行计算

([])

−2

a=f(n)=f(W(2)X3+b(2))=f[−2−2]+(−1)=f(−1)=0

2

e=t3−a=0−0=0

因为输出a等于目标值t3,所以无需调整权值和阈值:

W(3)=W(3)=[−2

b(3)=b(2)=−1

(5)第4次迭代。以第4个输入样本作为输入向量,以调整后的权值W(2)和阈值b(2)进行计算

([])

−1

a=f(n)=f(W(3)X3+b(3))=f[−2−2]+(−1)=f(1)=1

0

e=t4−a=0−0=−0

因为输出a等于目标值t4,所以无需调整权值和阈值:W(4)=W(4)=[−2

b(4)=b(3)=−1

(6)以后各次迭代又从第1个输入样本开始,最为输入向量,以前一次的权值和阈值进行计算,直

到调整后的权值和阈值对所有的输入样本,其输出的误差为零为止。进行第5次迭代

)([]

2

a=f(n)=f(W(4)X1+b(4))=f[−2−2]+(−1)=f(−9)=0

2

e=t1−a=0−0=−0

因为输出a等于目标值t1,所以无需调整权值和阈值:

W(5)=W(4)=[−2

b(5)=b(4)=−1

可以看出,W=[−2的权值和阈值。其边界由下列直线方程(边界方程)决定:

n=WX+b=[−2

−2]

−2],b=−1对所有的输入样本,其输出误差为零,所以为最终调整后−2]−2]−2]−2]

[]x1

x2

+(−1)

=−2x1−2x2−1=0

3

3学习向量量化

wj(k+1)=wj(k)±η(k)[xi−wi(k)]

给出了一个非常简单的7个四维向量被分配到两个类型的例子。7个向量和所属的类型如下:

x1=[1,0,0,1]T→1x2=[0,1,1,0]T→2x3=[0,0,0,1]T→2x4=[1,0,0,0]T→1x5=[1,1,1,0]T→1x6=[0,1,1,1]T→2x7=[1,1,1,1]T→1

训练回合一(1)初始化权值

w1=[1,0,0,1]Tw2=[0,1,1,0]T

(classCw1=1)(classCw2=2)

(2)对于类别Cx3=2的输入向量x3=[0,0,0,1]T,检查

∥x3−w2∥22=3

∥x3−w1∥22=1⇒min⇒q=1

并且由于Cw3=Cw1,移动权值向量w1远离x3,也就是计算:

w1=[1,0,0,1]T−0.1([0,0,0,1]T−[1,0,0,1]T)=[1.1,0,0,1]T

(3)对于类别Cx4=1的输入向量x4=[1,0,0,0]T,检查

∥x4−w2∥22=3

∥x4−w1∥22=1.01⇒min⇒q=1

并且由于Cx4=Cw1,沿x4移动权值向量w1,也就是计算:

w1=[1.1,0,0,1]T+0.1([1,0,0,0]T−[1.1,0,0,1]T)=[1.09,0,0,0.9]T

(4)对于类别Cx5=1的输入向量x5=[1,1,1,0]T,检查

∥x5−w2∥22=2.818

∥x5−w1∥22=1⇒min⇒q=2

4

并且由于Cx5=Cw2,移动权值向量w2远离x5,也就是计算:

w2=[0,1,1,0]T−0.1([1,1,1,0]T−[0,1,1,0]T)=[−0.1,1,1,0]T

(5)对于类别Cx6=2的输入向量x6=[0,1,1,1]T,检查

∥x6−w1∥22=3.198

∥x6−w2∥22=1.01⇒min⇒q=2

并且由于Cw6=Cw2,沿x6移动权值向量w2,也就是计算:

w2=[−0.1,1,1,0]T+0.1([0,1,1,1]T−[−0.1,1,1,0]T)=[−0.09,1,1,0.1]T

(6)对于类别Cx7=1的输入向量x7=[1,1,1,1]T,检查

∥x7−w1∥22=2.018

∥x7−w2∥22=1.998⇒min⇒q=2

并且由于Cx7=Cw2,移动权值向量w2远离x6,也就是计算:

w2=[−0.09,1,1,0.1]T−0.1([1,1,1,1]T−[−0.09,1,1,0.1]T)=[−0.199,1,1,0.01]T

5

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