10.1 引 言
在这里,我们将简要回顾两种不同类型的联结网络。一种是在交互激活竞争网络中,简单且符合直觉地采用了定位表征方式的示例——Jets and Sharks。另一种是NETtalk,它是一种三层前馈网络,因其过于复杂而备受指责。NETtalk在执行人类任务时,运用的是分布式表征,使用反向传播的学习算法。
10.2 Jets & Sharks 麦克莱兰德(McClelland)引入了“Jets & Sharks”(“Jet”和“Shark”是1961年上映的美国著名歌舞剧电影West Side Story(中译《西城往事》)中两个街头团伙的名称。——译者注)网络,为了说明在没有通适规则的系统中表征和储存一般信息的可能性。这种系统能够储存有关对象“样本”及其属性的具体信息,并计算样本与其属性表征之间的传递激活作用,这与前面讨论的语义网络相似(见第7章)。当大量样本都被支持时,各属性表征之间的连接就会得到强化。当属性表征之间互相排斥时,则相互竞争。这种解释模型的目的是为了说明,在很多情形下,激活和竞争机制能够:(1)检索某一特殊样本的具体特征;(2)从存储的样本知识中提取有关这类对象的普遍特征;(3)能合理填补缺省值。首先我们来看这个网络的结构和操作,然后介绍它的一些运行情况。
网 络
包含7个组别,共24个单元[1]。每个单元:(1)当遇到小于0的激活水平时,保持静息状态;(2)激活遵循的规则是持续不断地加和兴奋与抑制激活值,并连续地输出结果[2]。其中一个组别是“示例”或称“样本”组(图中的实心单元),表征某一组别里的所有个体成员。每个样本单元与“特征”组中的一个单元,通过相互兴奋而发生连接,如箭头所示。这些连接就表征着网络所具有的有关某一特定个体的特征知识,例如他的名字、教育程度、职业和婚姻状况等等。每一组内的单元相互抑制,这就使每个样本在一个属性组内仅可与其中一种特征发生连接(例如,一个样本不能同时既单身又已婚)。探测针引入之前,每个节点都处于静息状态。当选择一个节点输入网络,网络便会使这个节点处于固定激活状态。之后,通过使激活传递到整个网络进行计算,使一些单元兴奋,另一些抑制。最终,网络达到平衡态,计算循环结束。那些兴奋的节点为系统输出。现在我们通过网络所执行的下面两个任务,来检验网络行为与人类相比有哪些相似之处。
典型特征
当人们询问网络有关“Jets”的信息时,网络会将探测针指向“Jet”,Jet节点便处于固定激活状态。经过200次循环操作后,特征节点出现下面的稳定值:
探测针 Jet
年龄
—1920s: 0.663
教育程度
—初中:0.663
婚姻状况
—单身:0.663
职业
—拖运工:0.334
—飞贼:0.334
—赌徒:0.334
这些就是网络所得出的,关于Jets的年龄、教育、婚姻状况以及职业的典型特征。虽然Jet并不具有所有这些特征,但我们仍可以说网络提取了一些Jets的典型特征[3]。
缺省值
网络也能为缺失信息填充缺省值。网络在节点“Lance”和“飞贼”节点之间受到了损坏。当输入“Lance”时,激活传递约400个循环操作后,网络稳定在下面的数值,意味着它为“Lance”填充了“飞贼”:
姓名
—Lance 0.799
所处团伙
—Jets 0.710
年龄
—1920s 0.667教育程度
—初中 0.704
婚姻状况
—已婚 0.552
—离异 0.347
职业
—飞贼 0.641
在这个例子中,网络利用那些与Lance职业有关的信息猜测她的职业。但通过提高样本节点与样本节点间的抑制值(从0.03到0.05),用于表示其他个体样本的激活会受到抑制,这样它们的特征节点不会激活,系统也就不会给Lance返回缺省的职业信息。这种可变抑制机制会使网络相应地对自身的“反问”发生变化:“我准确地知道关于Lance的什么?”与“哪些信息很可能是符合Lance的?”
总 结
Jets & Sharks网络和它的执行过程说明了它具有很多重要的特征,可总结如下:首先,它具有一定的结构——包含一定数目的单元与相应的单元间连接;第二,能够实现表征——每一单元表征某一个体或其特征。表征采用的是一种定位式(或“定点表征”);第三,网络具有一定的计算方法——通过传递兴奋或抑制,以及竞争进行计算;第四,网络通过具体的联结起所有单元的激活传递规则,实现编程;第五,网络不能学习,也不能受到训练。当后面再介绍其他网络的时候,还会返回来与这种网络的一般特征进行对比。