1.7.Кора
Очевидно, мы не можем оставаться на том примитивном уровне, когда по предъявляемому изображению получается заключение типа "это буква х", "это — хорошо (вкусно)", "это — плохо" и т.д. В научном приложении на таких принципах можно построить модель собачки Павлова, демонстрирующей условный рефлекс при предъявлении этикетки "Pedigrее".
Но более серьезные применения должны использовать более сложные критерии логической выводимости.
Цепочки логических выводов, производимые человеком, содержат не одно, а много звеньев. Сделанные выводы вновь входят в конфигурацию изображений (входных векторов) для новых выводов, действий и т.д.
Буква нужна, чтобы распознать слово. Слово, — чтобы распознать предложение, уяснить его смысл, предпринять адекватные действия и т.д.
Тогда возникает вопрос о целесообразной структуре сети, где одни выводы, собираясь в различные конфигурации, как бы множась, вновь участвуют в формировании новых выводов. Здесь можно предположить как прямые, так и обратные связи, когда попутно сделанные выводы уточняют правильность всего умозаключения.
Технически возникает вопрос о такой концентрации выводов, когда совмещены понятия входного и выходного слоя. Это наводит на мысль о целесообразности существования такого универсального слоя — коры со связями между отдельными нейронами и целыми областями. На коре концентрируются выводы для немедленного участия в формировании других выводов.
1.8.Ключевые термины
Нейрон (нейроподобный элемент)– электронное, биохимическое или программное средство выполнения функции активации.
Функция активации – монотонно возрастающая по каждой переменной пороговая функция возбуждения нейрона. Переменные – величины возбуждения нейронов, связанных с данным, и раздельно подаваемые на его входы. При простейшем техническом (не биологическом) исполнении эти значения умножаются на веса входов (синапсических связей), складываются и, возможно, умножаются на нормирующий коэффициент, образуя величину возбуждения нейрона в случае преодоления порога.
Вес синапсической связи – вес входа нейрона.
Нейронная сеть – причудливо связанная сеть нейронов посредством многих входов (дендритов – в биологии) каждого нейрона и его единственного ветвящегося выхода (в биологии - аксона), по которому возбуждение может передаваться другим нейронам. Обладает входным (рецепторным) и выходными слоями нейронов.
Входной (рецепторный) слой – множество нейронов нейронной сети , получающих возбуждение вне сети.
Выходной слой – множество нейронов нейронной сети, возбуждение которых указывает на решение задачи или логический вывод, чаще всего окончательно определяемые по максимально возбужденному нейрону.
Логическая нейронная сеть – нейронная сеть, на рецепторы которой подается сигнальная информация, интерпретируемая как достоверность соответствующих данных. Она формируется на основе логического описания систем распознавания, управления и принятия решений, адекватно отображает механизмы мозга.
Режим обучения – формирование причинно-следственных связей между рецепторами и нейронами выходного слоя нейронной сети посредством выбора весов синапсических связей для направленного распространения возбуждения.
Режим распознавания (рабочий режим) – имитация ассоциативного мышления: определение того, какое решение более всего соответствует ситуации, заданной на рецепторах.
Локализация возбуждения нейронов выходного слоя – усиление и сосредоточение высокого возбуждения нейронов выходного слоя, сопровождающееся подавлением слабо возбужденных нейронов.
Выводы
Нейронные сети образуют базовый механизм самого низкого уровня ассоциативного мышления.
Основным элементом такой сети является нейрон – прибор, средство выполнения пороговой функции активации, монотонно возрастающей по каждому аргументу в области преодоления порога. Моделирование нейрона заключается в аппаратной, программной, биохимической и др. реализации процедуры выполнения арифметически и логически простой функции активации.
Режим обучения нейронной сети заключается в выборе системы весов связей, удовлетворяющих специальному условию. Максимальное (единичное) возбуждение рецепторов, отображающее известную ситуацию, распространяясь по сети, должно приводить к наибольшему (по отношению к другим) возбуждению того нейрона выходного слоя, за которым закреплен известный ответ - численное или принимаемое решение по данной ситуации.
В рабочем режиме на рецепторном слое задается возбуждение нейронов так, чтобы в наибольшей степени, на вероятностно-логическом уровне, приближенно отразить возникшую ситуацию. Тогда максимально возбудившийся нейрон выходного слоя указывает на наиболее близкое, предпочтительное решение (в случае преодоления порога возбуждения). Так реализуется модель ассоциативного мышления.
При "живом" моделировании с применением видео ввода возникает заманчивая возможность построения туристических и развлекательных объектов и мероприятий. Например, таких, как Парк фантасмагорий.
Рецепторный слой изначально формируется на основе известных точек или диапазонов факторного пространства, которые в совокупности со значениями других факторов представляют множество ситуаций, для которых известны решения. Ситуации и решения образуют отношения вида "если – то", образующие базу знаний. В рабочем режиме компоненты интересующей ситуации могут не совпадать с теми значениями, для которых существуют рецепторы. Кроме того, данные о возникшей ситуации могут быть нечеткими, то есть определяемыми с некоторой вероятностью. В этом случае необходимо возбуждать рецепторы в соответствии с оценкой достоверности принадлежности фактора тем значениям или диапазонам, для которых существуют рецепторы (распределяя "единицу" между "близкими" рецепторами). Пользователь может при желании приближенно реализовать некоторый предполагаемый закон распределения этой достоверности.
Практика человеческого мышления говорит о высокой устойчивости распознавания на основе описания объектов в пространстве признаков.
При формировании "длинных" логических цепочек, для устойчивости и помехозащищенности, целесообразно производить локализацию возбуждения нейронов каждого промежуточного выходного слоя.
"Технически" оправдана локализация связей на "коре" таким образом, чтобы все подсистемы логического вывода оказывались взаимосвязанными и близкими – для реализации многих "длинных" логических цепочек в различной комбинации. В частности, это привело к значительной площади коры головного мозга.
|