Память, как в активности человеческого мозга, так и в работе нейронных сетей, является, наверное, одним из главных компонентов. В обоих случаях функционально она выполняет схожие функции, но структурно есть значительные различия.
Как устроена и работает человеческая память
Человеческая память является сложным и удивительным феноменом, который основан на активности множества нейронов и химических реакций в нашем мозге. Как же человек запоминает и вспоминает информацию?
Есть много вариантов деления человеческой памяти на типы. Например, по времени хранения: оперативная, долгосрочная и краткосрочная память.
Краткосрочная память
Работает на первом этапе процесса запоминания. Информация хранится всего 20-30 секунд. Это может быть имя, номер телефона, что-то другое кратковременное. Когда мы фокусируемся на этом, а тем более, повторяем, оно передается в следующую стадию.
Долгосрочная память
На этом этапе информация может сохраняться дольше: в течение часов, дней, месяцев или даже лет. Однако, чтобы она не забывалась или не стала запутанной, нужно периодически повторять и закреплять ее.
Оперативная память
Этот вид памяти позволяет нам работать с информацией на протяжении короткого времени и одновременно выполнять задачи: запоминать маршруты, решать задачи, писать и говорить. Это своего рода «рабочая память», которая позволяет нам манипулировать данными.
Нейробиология о человеческом мозге
С точки зрения нейробиологии, память осуществляется через формирование и изменение структуры синаптических связей между нейронами в мозге, а также через внутренние изменения в нейронах, такие как изменение силы и частоты электрических импульсов. Когда мы запоминаем что-то новое, специфические сигналы передаются между нейронами через синапсы, связанные с этой информацией. Чем чаще мы повторяем или используем её, тем сильнее становятся синапсы, что облегчает вспоминание в будущем.
Синаптическая связь между нейронами представляет собой точку контакта, через которую передается электрический сигнал в виде нейротрансмиттеров. Когда нейрон активируется, он выделяет нейромедиаторы, которые переходят через синаптическую щель и воздействуют на соседний нейрон. Повторение активации синаптической связи приводит к усилению этой связи. Это достигается благодаря различным механизмам, включая увеличение концентрации нейротрансмиттеров, количества рецепторов на постсинаптической мембране.
Человеческие нейроны можно рассматривать как аналоги твердотельных накопителей (SSD) в компьютерах (см. ниже). Нейроны обрабатывают, хранят и передают информацию в виде электрических импульсов. Однако, в отличие от SSD, нейроны работают с постоянным электрическим напряжением внутри них, которое поддерживается живыми клетками и ионными каналами.
Как устроена память компьютера
Память — это одно из важнейших устройств компьютера, которое используется для хранения и чтения данных, а также для выполнения операций и запуска программ.
Различают два типа компьютерной памяти:
1. Оперативная память компьтера
Представлена оперативными запоминающими устройствами (ОЗУ). Обеспечивает работу с текущими задачами. Служит временным хранилищем данных и программ, отличается высокой скоростью работы. Это достигается тем, что при запуске программы её код копируется из постоянной памяти в ОЗУ. Кроме того, в ОЗУ находятся данные, которые используются в настоящий момент времени. Оперативная память активна только при включенном компьютере.
Важно отметить, что объем памяти компьютера играет значительную роль в его производительности. Чем больше оперативной памяти (ОЗУ), тем больше программ можно запустить и обрабатывать одновременно без замедления работы.
При необходимости доступа к данным, компьютер в первую очередь обращается к ОЗУ. В случае, если нужный контент там не найден, поиск переключается на постоянную память . Этот процесс происходит мгновенно и незаметен для пользователя.
2. Чем постоянная память компьтера отличантся от оперативной?
Представлена устройствами запоминании информации на диск: жёсткими дисками и твердотельными накопителями.
Жёсткие диски (HDD)
Состоят из нескольких металлических дисков, называемых пластинами, которые покрыты магнитным материалом. Когда компьютер записывает информацию на диск, он использует электромагнитные головки чтобы создать магнитные области на поверхности диска. Каждое такое пятно представляет собой маленькую ячейку, в которой хранится бит информации (0 или 1). Чтобы его записать, головка создает магнитное поле, которое изменяет полярность намагниченных областей диска. Чтобы прочитать информацию, головка измеряет изменения магнитного поля и интерпретирует их как биты информации.
Твердотельные накопители (SSD)
В твердотельных накопителях информация хранится в электрическом виде. Такие носители состоят из множества специальных флеш-ячеек памяти. Каждая из них представляет собой транзистор и конденсатор, которые работают вместе для хранения бита информации. Транзисторы — это электронные устройства, которые могут управлять потоком электрического тока, а конденсаторы — хранить электрический заряд в виде электрического поля. Заряд конденсатора определяет значение бита: если он есть, то это 1, иначе это 0.
Когда информация записывается на твердотельный накопитель, используется электрический ток для зарядки или разрядки конденсаторов во флеш-ячейках. При чтении информации компьютер измеряет заряд конденсатора в каждой флеш-ячейке и интерпретирует его как биты информации.
Благодаря специальным физическим свойствам полупроводников и изоляционных материалов, заряды в транзисторах и конденсаторах SSD могут сохраняться даже после выключения электрического тока, что позволяет хранить и извлекать информацию.
Правда, SSD не так долговечны, как HDD.
Память нейронных сетей
Нейронная сеть — это далеко не простая компьютерная сетка. Помимо того, что она, как обычная сеть, может записывать и извлекать информацию, она умеет работать с памятью гораздо изощреннее. Профессионально.
В зависимости от типа сети, от её специализации, она «знает», что, к примеру, при таком-то анализе нужно:
- на каждом шаге учитывать результат предыдущего;
- или нескольких предыдущих шагов;
- или вообще всех;
- знает, каким шагам доверять больше, а каким — меньше;
- какие результаты забыть, а каким придать большую важность;
- пройти весь цикл обработки от начала до конца, а потом, с учетом результатов, сделать это ещё раз, но уже с конца до начала;
- в каких-то промежуточных точках делать вбросы информации с некоторых предыдущих этапов.
Вариантов много. Спецификой сети определяется то, что она умеет делать лучше человека.
Но об этом еще поговорим в будущем.
Немного британского юмора о памяти
— I have a really good memory, it's just short-lived.
— У меня реально хорошая память. Просто она краткосрочная (дословно — недолговечная).
===================================
— My memory is like a hard drive. It's constantly running out of space.
— Моя память как жёсткий диск. Ему постоянно не хватает места.
PS.
Чем еще отличается компьютерная и человеческая память см. здесь ==>>.
Если кликнуть по названию канала, то увидите другие статьи. Можно выбрать еще что-то интересное для себя. А для просмотра будущих статей и поддержки автора — лучше вообще подписаться.
Имеется также постоянно обновляемый гид-путеводитель по статьям канала.
#нейросеть #нейронныесети #ИИ #AI #память #ОЗУ #HDD #SSD #neuralnetworks #памятькраткосрочная #памятьдолгосрочная #искусственныйинтеллект
