Neyron şəbəkəsi - bu nədir? Tərif, məna və əhatə dairəsi

2024 Müəllif: Leah Sherlock | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 05:27

Əvvəllər yalnız elmi fantastika kitablarından tanınan neyron şəbəkə termini son illərdə tədricən və hiss olunmaz şəkildə ən son elmi inkişafların tərkib hissəsi kimi ictimai həyata daxil olmuşdur. Əlbəttə ki, kifayət qədər uzun müddətdir ki, oyun sənayesi ilə məşğul olan insanlar bunun neyron şəbəkə olduğunu bilirlər. Amma indi bu terminə hamı rast gəlinir, geniş kütlə tərəfindən tanınır və başa düşülür. Şübhəsiz ki, bu, elmin real həyata yaxınlaşmasından xəbər verir və bizi gələcəkdə yeni sıçrayışlar gözləyir. Və yenə də neyron şəbəkə nədir? Gəlin sözün mənasını anlamağa çalışaq.

İndiki və gələcək

Köhnə günlərdə neyron şəbəkəsi, Hort və kosmosda gəzənlər bir-biri ilə sıx əlaqəli anlayışlar idi, çünki sadə maşından qat-qat üstün qabiliyyətlərə malik süni intellektlə yalnız insanın təxəyyülündə yaranan fantaziya aləmində görüşmək mümkün idi. bəzi müəlliflər. Bununla belə, tendensiyalar belədir ki, son vaxtlar adi bir insanın ətrafında əvvəllər yalnız elmi fantastika ədəbiyyatında qeyd olunan obyektlərin daha çoxu var. Bu, bizə deməyə imkan verir ki, hətta ən şiddətli fantaziya uçuşu, bəlkə də, gec-tez reallıqda öz ekvivalentini tapacaq. Artıq hitlər, neyron şəbəkələr haqqında kitablarindi reallıqla on il əvvəlkindən daha çox ortaq cəhətlər var və başqa onillikdə nə olacağını kim bilir?

Müasir reallıqlarda neyroşəbəkə ixtiyarınızda yalnız bir fotoşəkil olan insanları müəyyən etməyə imkan verən texnologiyadır. Süni intellekt avtomobil sürmək qabiliyyətinə malikdir, poker oyunu oynaya və qalib gələ bilər. Üstəlik, neyron şəbəkələri əvvəllər qeyri-mümkün hesablama imkanlarına müraciət etməyə imkan verən elmi kəşflər etmək üçün yeni üsullardır. Bu, bugünkü dünyanı dərk etmək üçün unikal şanslar verir. Bununla belə, yalnız ən son kəşfləri elan edən xəbərlərdən neyron şəbəkənin nə olduğu nadir hallarda aydın olur. Bu termin proqrama, maşına və ya serverlər kompleksinə şamil edilməlidirmi?

Ümumi görünüş

"Neyroşəbəkə" terminindən də göründüyü kimi (bu məqalədə təqdim olunan fotoşəkillər də bunu anlamağa imkan verir) insan beyninin məntiqi ilə bənzətmə əsasında hazırlanmış bir quruluşdur. Əlbəttə ki, bu qədər yüksək səviyyəli mürəkkəbliyin tamamilə bioloji quruluşunu kopyalamaq hazırda real görünmür, lakin elm adamları artıq problemin həllinə nəzərəçarpacaq dərəcədə yaxınlaşa biliblər. Deyək ki, bu yaxınlarda yaradılmış neyron şəbəkələri kifayət qədər effektivdir. Hort və fantastik əsərlər nəşr etdirən digər yazıçılar öz əsərlərini yazarkən çətin ki, elmin bu ilə qədər irəli addımlaya biləcəyini bilmirdilər.

İnsan beyninin özəlliyi ondan ibarətdir ki, o, çoxsaylı elementlərdən ibarət strukturdur, onların arasındaməlumat daim neyronlar vasitəsilə ötürülür. Əslində, yeni neyron şəbəkələri də elektrik impulslarının müvafiq məlumat mübadiləsini təmin etdiyi oxşar strukturlardır. Bir sözlə, insan beynində olduğu kimi. Və hələ də aydın deyil: adi kompüterdən fərq varmı? Axı, maşın, bildiyiniz kimi, elektrik cərəyanı vasitəsilə məlumatların ötürüldüyü hissələrdən də yaradılmışdır. Kosmos, neyron şəbəkələri haqqında kitablarda hər şey adətən valehedici görünür - nəhəng və ya kiçik maşınlar, bir baxışda personajlar nə ilə məşğul olduqlarını başa düşürlər. Amma reallıqda vəziyyət indiyə qədər fərqlidir.

Necə qurulub?

Neyroşəbəkələrə dair elmi məqalələrdən də göründüyü kimi (“Kosmosda gəzənlər”, təəssüf ki, nə qədər valehedici olsalar da, bu kateqoriyaya aid deyillər), bu sahədə ən mütərəqqi strukturda ideya. süni intellekt, ayrı-ayrı hissələri çox sadə olan mürəkkəb bir quruluş yaratmaqda. Əslində, insanlarla paralel aparsaq, bir oxşarlıq tapmaq olar: deyək ki, məməlinin beyninin yalnız bir hissəsi böyük qabiliyyətlərə, imkanlara malik deyil, ağıllı davranışı təmin edə bilməz. Amma bütövlükdə insana gəldikdə, belə bir məxluq heç bir xüsusi problem olmadan intellekt səviyyəsinin sınağından sakitcə keçir.

Bu oxşarlıqlara baxmayaraq, süni intellektin yaradılmasına oxşar yanaşma bir neçə il əvvəl rədd edildi. Bunu həm elmi məqalələrdən, həm də neyron şəbəkə haqqında elmi fantastika kitablarından (məsələn, yuxarıda qeyd olunan Kosmosda gəzənlər) görmək olar. Yeri gəlmişkən, müəyyən dərəcədə hətta bəyanatlar da varSiseronu neyron şəbəkələrinin müasir ideyası ilə əlaqələndirmək olar: bir vaxtlar o, meymunların gec-tez onlardan mənalı mətn əmələ gəlməsi üçün ayələr üzərində yazılmış hərfləri havaya atmalarını təklif edirdi. Və yalnız 21-ci əsr göstərdi ki, bu cür bədxahlıq tamamilə əsassızdır. Neyroşəbəkə və elmi fantastika öz yolları ilə getdi: meymunlar ordusuna çoxlu işarələr versəniz, onlar nəinki mənalı mətn yaradacaq, həm də dünya üzərində güc qazanacaqlar.

Güc birlikdədir, qardaş

Çoxsaylı təcrübələrdən öyrəndiyimiz kimi, neyron şəbəkənin öyrədilməsi, obyektin özünə çoxlu sayda element daxil olduqda uğura gətirib çıxarır. Alimlərin zarafat etdiyi kimi, əslində neyron şəbəkəsi hər şeydən, hətta kibrit qutularından da yığıla bilər, çünki əsas ideya nəticədə cəmiyyətin əməl etdiyi qaydalar toplusudur. Adətən qaydalar olduqca sadədir, lakin onlar məlumatların işlənməsi prosesini idarə etməyə imkan verir. Belə bir vəziyyətdə bir neyron (süni olsa da) ümumiyyətlə bir cihaz olmayacaq, mürəkkəb bir quruluş və ya anlaşılmaz bir sistem deyil, minimal enerji sərfiyyatı ilə həyata keçirilən sadə hesab əməliyyatları olacaqdır. Rəsmi olaraq elmdə süni neyronlara "perseptronlar" deyilir. Bəzi elmi müəlliflərin fikrincə, neyron şəbəkələri (“Spacefalls” bunu yaxşı göstərir) daha mürəkkəb olmalıdır, lakin müasir elm göstərir ki, sadəlik də əla nəticələr verir.

Süni neyronun işləməsi sadədir: ədədlər daxil edilir, hər biri üçün dəyər hesablanırinformasiya bloku, nəticələr toplanır, çıxış vahiddir və ya "-1" dəyəri. Oxucu nə vaxtsa həlak olanlar arasında olmaq istəyibmi? Neyroşəbəkələr reallıqda tamamilə fərqli şəkildə işləyir, ən azı indiki vaxtda, buna görə də özünüzü fantaziya işində təsəvvür edərkən bunu unutmamalısınız. Əslində, müasir bir insan süni intellektlə işləyə bilər, məsələn, belə: bir şəkil göstərə bilərsiniz və elektron sistem "ya - və ya" sualına cavab verəcəkdir. Tutaq ki, insan bir nöqtənin koordinat sistemini təyin edir və nəyin təsvir olunduğunu soruşur - yer və ya məsələn, göy. Məlumatı təhlil etdikdən sonra sistem cavab verir - çox güman ki, yanlışdır (AI-nin mükəmməlliyindən asılı olaraq).

Bəylər yuxarı

Müasir neyron şəbəkəsinin məntiqindən də göründüyü kimi, onun hər bir elementi sistemə verilən sualın düzgün cavabını təxmin etməyə çalışır. Bu vəziyyətdə, az dəqiqlik var, nəticə bir sikkə atmağın nəticəsi ilə müqayisə edilə bilər. Ancaq əsl elmi iş neyron şəbəkəsini öyrətmək vaxtı gələndə başlayır. Kosmos, yeni dünyaların tədqiqi, kainatımızın fiziki qanunlarının mahiyyətini anlamaq (müasir elm adamları neyron şəbəkələrindən istifadə etməklə bunlara arxalanırlar) məhz süni intellektin insandan daha səmərəli və effektiv öyrənəcəyi anda açıq olacaq.

Fakt budur ki, sistemə sual verən şəxs onun düzgün cavabını bilir. Beləliklə, onu proqramın məlumat bloklarına yaza bilərsiniz. Düzgün cavab verən perseptron dəyər qazanır vəburada səhv cavab verən onu itirir, cərimə alır. Hər bir yeni proqramın işə salınması dövrü dəyər səviyyəsinin dəyişməsinə görə əvvəlkindən fərqlənir. Əvvəlki nümunəyə qayıdaq: gec-tez proqram yer və kosmos arasında aydın fərq qoymağı öyrənəcək. Neyron şəbəkələri daha effektiv öyrənir, təhsil proqramı bir o qədər düzgün tərtib edilir - və onun formalaşması müasir alimlərə çox səy tələb edir. Daha əvvəl qarşıya qoyulmuş tapşırığın bir hissəsi kimi: neyron şəbəkə təhlil üçün başqa bir fotoşəkillə təmin olunarsa, o, yəqin ki, dərhal onu dəqiq emal edə bilməyəcək, lakin əvvəllər təlim zamanı əldə edilən məlumatlara əsasən, harada olduğunu dəqiq müəyyənləşdirəcəkdir. yer və buludlar, kosmos və ya başqa bir şey haradadır.

Bir fikrin reallığa tətbiqi

Əlbəttə, prinsipin özü eyni qalmasına baxmayaraq, reallıqda neyron şəbəkələri yuxarıda təsvir edilənlərdən qat-qat mürəkkəbdir. Neyron şəbəkənin formalaşdığı elementlərin əsas vəzifəsi ədədi məlumatları sistemləşdirməkdir. Çoxlu elementləri birləşdirərkən tapşırıq daha da mürəkkəbləşir, çünki daxil olan məlumat xaricdən deyil, sistemləşdirmə işini artıq yerinə yetirmiş qavrayışdan ola bilər.

Yuxarıdakı tapşırığa qayıtsaq, onda neyron şəbəkə daxilində aşağıdakı proseslərlə qarşılaşa bilərsiniz: bir neyron mavi pikselləri digərlərindən fərqləndirir, digəri koordinatları emal edir, üçüncüsü birincinin aldığı məlumatları təhlil edir. iki, bunun əsasında yerin yoxsa göyün verilmiş nöqtədə olmasına qərar verir. Üstəlik, mavi və digər piksellərə çeşidləmə eyni vaxtda bir neçə neyrona həvalə edilə bilər və onların qəbul etdiyi məlumatlar ümumiləşdirilə bilər. Verəcək olan qavrayışçılardaha yaxşı və daha dəqiq nəticə sonunda daha yüksək dəyər şəklində bonus alacaq və hər hansı bir tapşırığı təkrar emal edərkən onların nəticələri prioritet olacaqdır. Əlbəttə ki, neyroşəbəkə son dərəcə həcmli olur və orada emal olunan məlumat ümumiyyətlə dözülməz bir dağ olacaq, lakin səhvləri nəzərə almaq və təhlil etmək və gələcəkdə onların qarşısını almaq mümkün olacaq. Bir çox elmi fantastika kitablarında tapılan əsasən neyroşəbəkə əsaslı implantlar belə işləyir (əlbəttə ki, müəlliflər bunun necə işlədiyi barədə düşünməkdən narahat olmasalar).

Tarixi mərhələlər

Bu, laymanı təəccübləndirə bilər, lakin ilk neyron şəbəkələr 1958-ci ildə ortaya çıxdı. Bu onunla əlaqədardır ki, süni neyronların qurğusu digər kompüter elementlərinə bənzəyir, onların arasında məlumat ikilik say sistemi formatında ötürülür. Altmışıncı illərin sonunda neyron şəbəkələrinin prinsiplərinin həyata keçirildiyi Mark I Perceptron adlı maşın ixtira edildi. Bu o deməkdir ki, ilk neyron şəbəkə ilk kompüterin qurulmasından cəmi on il sonra yaranıb.

İlk neyron şəbəkənin ilk neyronları rezistorlardan, radio borulardan ibarət idi (o vaxt müasir alimlərin istifadə edə biləcəyi kod hələ hazırlanmamışdı). Neyroşəbəkə ilə işləmək iki qatlı şəbəkə yaradan Frank Rosenblattın vəzifəsi idi. Xarici məlumatların şəbəkəyə ötürülməsi üçün 400 piksel təsvir ölçülü ekrandan istifadə edilib. Tezliklə maşın həndəsi fiqurları tanıya bildi. Bu, artıq texniki həllərin təkmilləşdirilməsi ilə neyron şəbəkələrin ola biləcəyini təklif etdiməktubları oxumağı öyrənin. Kim bilir daha nələr?

İlk neyron şəbəkə

Tarixdən göründüyü kimi, Rosenblatt sözün əsl mənasında öz işi ilə yanırdı, bu işdə mükəmməl yönümlü idi, neyrofiziologiya üzrə mütəxəssis idi. O, hər kəsin insan beynini texniki təcəssümdə necə həyata keçirəcəyini başa düşə biləcəyi maraqlı və populyar universitet kursunun müəllifi idi. Hələ o zaman elmi ictimaiyyət ümid edirdi ki, tezliklə özlərinə bənzər sistemləri hərəkət etdirə, danışa və formalaşdıra bilən ağıllı robotlar yaratmaq üçün real imkanlar yaranacaq. Kim bilir, bəlkə bu robotlar başqa planetləri koloniyalaşdırmağa gedəcək?

Rosentblatt həvəskar idi və siz onu başa düşə bilərsiniz. Alimlər hesab edirdilər ki, riyazi məntiq bir maşında tam təcəssüm olunarsa, süni intellekt reallaşdırıla bilər. Bu nöqtədə, Turing testi artıq mövcud idi, Asimov robototexnika ideyasını populyarlaşdırdı. Elmi ictimaiyyət Kainatın tədqiqinin zaman məsələsi olduğuna əmin idi.

Skeptsizliyə haqq qazandırıldı

Artıq altmışıncı illərdə Rosenblatt və süni intellekt üzərində işləyən digər böyük ağıllarla mübahisə edən elm adamları var idi. Onların uydurma məntiqi haqqında kifayət qədər dəqiq fikri öz sahəsində tanınmış Marvin Minskinin nəşrlərindən əldə etmək olar. Yeri gəlmişkən, məlumdur ki, İsaak Asimov və Stenli Kubrik Minskinin bacarıqlarından yüksək danışıblar (Minski ona “Kosmik Odissey”də işləməyə kömək edib). Minski neyron şəbəkələrin yaradılmasının əleyhinə deyildiKubrick-in filmi sübut edir və elmi karyerasının bir hissəsi kimi o, əllinci illərdə maşın öyrənməsi ilə məşğul idi. Buna baxmayaraq, Minski o anda hələ də möhkəm əsası olmayan ümidləri tənqid edərək, səhv fikirlərə qətiyyətlə yanaşırdı. Yeri gəlmişkən, Duqlas Adamsın kitablarından Marvin Minskinin adını daşıyır.

Neyron şəbəkələrin tənqidi və o dövrün yanaşması 1969-cu il tarixli "Perceptron" nəşrində sistemləşdirilib. Məhz bu kitab qönçədə bir çox insanın neyron şəbəkələrinə olan marağını sözün əsl mənasında öldürdü, çünki əla reputasiyaya malik bir alim Birinci Markın bir sıra qüsurlarının olduğunu açıq şəkildə göstərdi. Birincisi, yalnız iki təbəqənin olması açıq-aydın qeyri-kafi idi və nəhəng ölçüsünə və böyük enerji istehlakına baxmayaraq, maşın çox az şey edə bilərdi. İkinci tənqid nöqtəsi Rosenblatt tərəfindən şəbəkə təlimi üçün hazırlanmış alqoritmlərə həsr olunub. Minskinin sözlərinə görə, səhvlər haqqında məlumat yüksək ehtimalla itirilib və lazımi təbəqə vəziyyətin düzgün təhlili üçün sadəcə olaraq tam həcmdə məlumat almayıb.

İşlər dayandı

Minskinin əsas ideyası öz həmkarlarını inkişafı təkmilləşdirmək üçün stimullaşdırmaq üçün onlara səhvləri göstərmək olsa da, vəziyyət fərqli idi. Rosenblatt 1971-ci ildə vəfat etdi və onun işini davam etdirəcək heç kim yox idi. Bu dövrdə kompüterlər erası başladı və bu texnologiya sahəsi böyük irəliləyişlərlə irəliləyirdi. Bu sektorda riyaziyyat və kompüter elmləri üzrə ən yaxşı ağıllar çalışırdı və süni intellekt enerji və resursların əsassız israfı kimi görünürdü.

Neyron şəbəkələri on ildən artıqdır ki, elmi ictimaiyyətin diqqətini cəlb etmir. Dönüş nöqtəsi kiberpunkın dəb halına gəlməsi ilə baş verdi. Səhvləri yüksək dəqiqliklə hesablamaq üçün düsturlar tapmaq mümkün oldu. 1986-cı ildə Minskinin tərtib etdiyi problem artıq üçüncü həll yolunu tapdı (hər üçü müstəqil alimlər qrupları tərəfindən işlənib hazırlanmışdır) və məhz bu kəşf həvəskarları yeni sahəni kəşf etməyə sövq etdi: neyron şəbəkələri üzərində iş yenidən aktivləşdi. Bununla belə, perseptronlar termini sakitcə koqnitiv hesablama ilə əvəz olundu, eksperimental cihazlardan xilas oldu, ən effektiv proqramlaşdırma üsullarından istifadə edərək kodlaşdırmadan istifadə etməyə başladı. Cəmi bir neçə ildir və neyronlar artıq kifayət qədər ciddi vəzifələrin öhdəsindən gələ biləcək mürəkkəb strukturlara yığılmışdır. Zaman keçdikcə, məsələn, insan əl yazısını oxumaq üçün proqramlar yaratmaq mümkün oldu. Öz-özünə öyrənməyə qadir olan ilk şəbəkələr meydana çıxdı, yəni kompüteri idarə edən şəxsin göstərişi olmadan müstəqil olaraq düzgün cavabları tapdılar. Neyron şəbəkələri praktikada öz tətbiqini tapmışdır. Məsələn, Amerikanın bank strukturlarında çeklərdəki nömrələri müəyyən edən proqramlardan istifadə olunur.

Sıçrayışlarla irəli

90-cı illərdə məlum oldu ki, neyroşəbəkələrin elm adamlarının xüsusi diqqətini tələb edən əsas xüsusiyyəti, insana müraciət etmədən düzgün həll axtarışında müəyyən sahəni tədqiq etmək bacarığıdır. Proqram sınaq və səhv metodundan istifadə edir və bunun əsasında davranış qaydaları yaradır.

Bu dövr maraq artımı ilə yadda qaldımüvəqqəti robotlar üçün ictimai. Dünyanın hər yerindən həvəskar dizaynerlər öyrənməyə qadir olan öz robotlarını fəal şəkildə dizayn etməyə başladılar. 1997-ci ildə bu, dünya səviyyəsində ilk həqiqətən ciddi uğura imza atdı: ilk dəfə kompüter dünyanın ən yaxşı şahmatçısı Qarri Kasparovu məğlub etdi. Ancaq 90-cı illərin sonunda elm adamları tavana çatdıqları və süni intellektin daha da inkişaf edə bilməyəcəyi qənaətinə gəldilər. Üstəlik, yaxşı optimallaşdırılmış alqoritm eyni problemlərin həllində istənilən neyron şəbəkəsindən qat-qat səmərəlidir. Bəzi funksiyalar neyron şəbəkələrdə qaldı, məsələn, arxiv mətnlərinin tanınması, lakin daha mürəkkəb bir şey mövcud deyildi. Əsasən, müasir alimlərin dediyi kimi, texniki imkanlar yox idi.

Zamanımız

Bu gün neyron şəbəkələri “həll öz-özünə tapılacaq” metodundan istifadə edərək ən mürəkkəb problemləri həll etmək üçün bir yoldur. Əslində, bu, heç bir elmi inqilabla bağlı deyil, sadəcə olaraq müasir alimlər, proqramlaşdırma dünyasının korifeyləri insanın əvvəllər ancaq ümumi mənada təsəvvür edə bildiklərini praktikada tətbiq etməyə imkan verən güclü texnikaya çıxış əldə edirlər. Siseronun meymunlar və nişanələrlə bağlı ifadəsinə qayıdaq: əgər siz heyvanlara düzgün ifadəyə görə mükafat verəcək birini təyin etsəniz, o, nəinki mənalı mətn yaradacaq, həm də yeni “Müharibə və Sülh” yazacaq, daha pisi də yox.

Günümüzün neyron şəbəkələri informasiya texnologiyaları sahəsində çalışan ən böyük şirkətlərlə xidmətdədir. Bunlar güclü serverlər vasitəsilə həyata keçirilən çoxqatlı neyron şəbəkələrdir. Ümumdünya Şəbəkəsinin imkanlarından istifadə edərək, son onilliklər ərzində toplanmış məlumat massivləri.