NEURONOVÉ SÍTĚ
Objev křemíku, vynález tranzistoru a s tím související rozvoj
elektroniky, především počítačů, daly lidstvu obrovské možnosti. Spousta
zdánlivě nerozluštitelných jevů byla najednou rozlousknuta ve velmi krátké
době. Prozatím však byl (a zatím ještě je) ke všemu potřeba člověk, aby
techniku směroval správným směrem a ládoval do ní spoustu potřebných
údajů. A lidé jsou již od počátku věků líní a tak se našli koumáci, kteří
se snažili a snaží, vyrobit cosi jako umělý mozek. Začalo to umělou
inteligencí zažívající v této době útlum, neboť je založena na klasickém
algoritmickém přístupu a ten je vytlačován modernějšími metodami.
Absolutní novinkou (ehm, to platí mezi manažery, apod., ale tahle
technologie je známa už od 80. let) je ve světě simulace neuronových
(neuronálních) sítí. Všeobecně panuje takový bludný názor, že se tyto sítě
běžně vytvářejí. Dělají se, to ano, ale jedná se pouze o simulaci, neboť
jsou zde použity pouze velmi zjednodušené modely skutečných neuronů,
protože jejich skutečnou strukturu nebyl prozatím nikdo schopen přesně
popsat. Ledacos je již známo, ale více nám ještě není jasné.
Co je to vlastně ten neuron? Ti, co chodili do školy, určitě vědí, že
se jedná o nervovou buňku. Také vědí, že každý neuron má nějaké výběžky.
Buď to jsou axony, vysílací dráhy, nebo dendrity, příjímací cesty. Každá
nervová buňka může mít spoustu dendritů, ale pouze jeden axon. Na konci
každého axonu je tzv. synapse, což je v podstatě konektor, jehož jediným
účelem je zajistit spojení jednotlivých neuronů. Existují spojení
axon-dendrit, axon-axon, axon-tělo neuronu (soma).
Neuronová síť je tedy spousta neuronů, které jsou v kontaktu pomocí
synapsí. Všechny mozky, ale i jen pouhé zauzliny, jsou neuronovými sítěmi.
Je zajímavé, že kapacita lidského mozku nebyla ještě žádnými počítačovými
systémy překonána, neboť průměrný neuron má přibližně 10.000 - 100.000
dendritů, což vynásobeno odhadovaným počtem nervových buněk v lidském
mozku, dává informační mohutnost asi 10^14 - 10^16. Nejvíce kapacitní
počítače se pohybují asi o 3-4 řády níže.
Velmi zajímavou vlastností neuronových sítí je jejich adaptabilita.
Celý život probíhá přehazování synapsí mezi různými neurony, čímž lze
vysvětlit učení a paměť. Tato vlastnost způsobuje, že vytvořit dokonalého
simulanta neuronální sítě je velmi těžké (mám na mysli sítě s více jak
10^6 neurony, pokud jich je třeba 200, není to až tak velký problém).
Zanechme bižule a přejděme k počítačům. Když chceme simulovat nějakou
neuronální síť, musíme nejprve vytvořit matematický model nervové buňky.
Existuje spousta různých modelů, jedním z nejjednodušších je nahrazení
funkce neuronu sumátorem a každému signálu přiřazovat jistou váhu.
x
1 \ w
\ 1
. \
. \
. Σ -> f -> θ -> y
. /
. /
/ w
x / n
n
Máme vstupní signály X1 az Xn a jejich váhy W1 až Wn. Tyto signály
vstupují do sumátoru Σ a pomocí přenosové funkce f (ta je většinou
nelineární) je z něj vytvořen výstupní signál y, ovšem pouze za
předpokladu, že jeho informační mohutnost (v jakýchkoli jednotkách)
překročí stanovený práh θ.
Celá tahle teorie je používána v tzv. perceptronech. Český ekvivalent
neexistuje. Perceptron je v podstatě neuronová síť napojená na nějaký
zdroj dat. Sumátor a přenosová funkce jsou nahrazeny prahovým srovnávačem
(dosti křečovitý překlad z threshold comparator), který vrací 1 v případě,
kdy je překročen prahový limit (threshold limit), jinak 0. Vstupní signál
je tvořen v prahových jednotkách (associative threshold unit, zkr. ATU).
Perceptrony se dají využít při analýze obrazu (na jednotlivé ATU jsou
napojeny pixely obrazu) nebo při konstrukci inteligentních robotů (každý
senzor - jedna ATU). Upravené verze hrají deskové hry, nejvíce šachy nebo
dámu.
Mimo neuronálních sítí vznikají v poslední době také neuronální
počítače. Zásadní odlišností od klasických strojů jsou jejich biologické
vnitřnosti. Nejčastěji užívanou náhradou za křemíkové procesory jsou pole
bakterií, jejichž předností je schopnost velice rychle reagovat na
elektrické podněty, a to změnou barvy. A na každou bakterii je napojen
senzor a je mu určena váha a máme tady perceptron. Tyto počítače mají
jednou nevýhodu. Mašina za slabých 30.000.000 doláčů vám za nějaký měsíc
postupně celá odumře. A to je dost blbý.
Fatal
výheň