____________________________________________________________________________________________________________
Часть 1. Общее представление об ИНС
Часть 2. История возникновения ИНС
Часть 3. ИНС с биологической точки зрения
Часть 4. Виды архитектур нейронных сетей(1)
____________________________________________________________________________________________________________
Строение и работа нейрона/НС
Человеческий мозг является сложной биологической нейронной сетью. В свою очередь нейронная сеть состоит из отдельных нейронов. Упрощенное представление биологического нейрона представлено на рисунке 1.
Нейрон состоит из тела, дендритов и аксона. Тело нейрона отвечает за обработку сигналов, принимаемых дендритами. Их количество может достигать нескольких тысяч у одного нейрона. Аксон, в свою очередь, занимается передачей обработанных телом сигналов другим нейронам и, в отличие от дендритов, он один. Длина аксона в среднем равна 1 сантиметру, что в 100 раз больше диаметра тела клетки, а в редких случаях может достигать одного метра. Следует заметить, что обработка сигнала в теле происходит одинаково у всех нейронов.
Место стыка аксона одного нейрона и дендрита другого называется синапсом. Он отвечает за изменение сигнала (его усиление или ослабление) путём регулирования количества выделяемого на конце аксона нейромедиатора, который, в свою очередь, попадает в синаптическую щель и принимается рецепторами, расположенными на дендрите нейрона, получающего сигнал. Важность сигнала определяется объемом выделенного нейромедиатора: чем его больше – тем сигнал важнее.
Трудности воспроизведения человеческого мозга
Тактовые частоты процессоров увеличились уже на три порядка с тех пор, как был разработан первый микропроцессор 1971 года и при этом они обгоняют человеческий мозг более, чем в 100 000 000 раз. Так почему же до сих пор нет возможности перенести человеческий мозг в программу? Вся проблема заключается в энергопотреблении, которое у современных компьютеров превышает в десятки тысяч раз расход энергии мозга. Эта проблема объясняется двумя факторами: технологией и архитектурой. В микропроцессорах в качестве элементарной базы используются кремниевые транзисторы, а в мозге человека органические нейроны.
Все современные компьютеры работают на архитектуре фон Неймана и по принципу чем больше тактовая частота - тем выше производительность, а, следовательно, и потребление энергии. Человеческий мозг в свою очередь может обрабатывать большой объем данных параллельно и не требует высокой "тактовой частоты" и такая архитектура не имеет себе равных.
Вопросом воспроизведения человеческого мозга на данный момент активно занимается компания IBM Research. Они отступили от архитектуры фон Неймана и взяли за образец биологические принципы построения человеческого (и не только) мозга. Сейчас самым передовым аналогом мозга является проект TrueNorth. Он состоит из 16 процессоров, включая в себя 16 млн. нейронов, что равно количеству нейронов в мозгу у мыши. Но нельзя говорить, что они воссоздали мозг мыши или что умственные способности приблизительно равны мышиным. Это совсем не так.
