Нейронные сети

  • 31 мая 2012 г.
  • 12926 Слова
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

С.В. Аксенов, В.Б. Новосельцев

Œ—√¿Õ»«¿÷»fl » »–œŒÀ‹«Œ¬¿Õ»≈

Õ≈…—ŒÕÕ¤’ –≈“≈…
(ÏÂÚÓ‰˚ Ë ÚÂıÌÓÎÓ„ËË)

Томск – 2006

2

ОРГАНИЗАЦИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ

УДК 004.89 А 424
А 424

Аксенов С.В., Новосельцев В.Б. Организация и использование нейронных сетей (методы итехнологии) / Под общ. ред. В.Б. Новосельцева. – Томск: Изд-во НТЛ, 2006. – 128 с. ISBN 5-89503-285-0
Теория нейронных сетей является одним из разделов науки об искусственном интеллекте. Начиная с середины двадцатого века искусственные нейронные сети стали развиваться вместе с вычислительной техникой и появлением новых знаний о биологической структуре головного мозга. Среди всех подходов присоздании искусственного интеллекта методы теории нейронных сетей отличаются тем, что они основаны на моделировании структуры головного мозга. Эти методы позволяют, в меру современного представления, использовать принципы обработки информации, свойственные человеческому мозгу. Любой ребенок способен говорить сам и понимать речь окружающих, узнавать лица родителей и друзей в различных ситуациях. Но несекрет, что подобные слабо формализуемые задачи из нашей жизни довольно сложно реализовать даже на современных вычислительных машинах. При помощи нейронных сетей становится реальным моделирование таких возможностей мозга, как обучаемость, ассоциативная память, способность к неосознанному управлению, помехоустойчивость и адаптивность. В рамках данной монографии делается попытка кратко изложить современноесостояние теории нейронных сетей и дать максимальное количество ссылок на доступные публикации для более углубленного изучения. Книга рассчитана на учащихся математических специальностей вузов и всех интересующихся теорией нейронных сетей. УДК 004.89

Рецензенты:

В.Г. С п и ц и н, докт. техн. наук, профессор Томского политехнического университета В.Т. К а л а й д а, канд. техн. наук, доцентТомского университета систем управления и радиоэлектроники

ISBN 5-89503-285-0

© С.В. Аксенов, В.Б. Новосельцев, 2006

Глава 1. Предыстория вопроса

3

Глава 1
ПРЕДЫСТОРИЯ ВОПРОСА
1.1. Биологический прототип
Представление о детальном устройстве головного мозга появилось только около ста лет назад. В 1888 г. испанский доктор Рамони Кайал экспериментально показал, что мозговая ткань состоит избольшого числа связанных друг с другом однотипных узлов – нейронов. Более поздние исследования при помощи электронного микроскопа показали, что все нейроны, независимо от типа, имеют схожую организационную структуру (рис. 1.1). От центральной части нейрона – сомы отходят древовидные отростки – дендриты. Они играют роль рецепторов – сигналов от других нейронов. Задача аксона, самого крупногоотростка, заключается в том, чтобы передавать сигнал активности от сомы другим нейронам. Место соединения аксона с дендритами других нейронов разделено малым, порядка 200 нм, расстоянием. Этот промежуток принято называть синапсом.
Дендриты (dendrites)

Аксон (axon)

Ядро (soma)

Синапс (synapse)
Рис. 1.1. Структура нейрона

4

ОРГАНИЗАЦИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ

Сигналы междунейронами передаются химическим и электрическим путем. В состоянии покоя протоплазма нейрона заряжена отрицательно, с потенциалом порядка 70 мВ. По мере поступления сигналов от дендритов заряд деполяризуется до значения потенциала 60 мВ, происходит диффузия в сому положительно заряженных ионов натрия Na+, нейрон «срабатывает» – его заряд резко повышается до положительного, и затем возбуждение распространяетсячерез аксон на другие нейроны. Затем ядро постепенно приходит в свое исходное состояние. Нейроны головного мозга «срабатывают» несинхронно, подобно цифровым устройствам. Частота срабатывания для разных нейронов может варьироваться от 1 до 100 Гц. Скорость распространения сигнала лежит в диапазоне от 0,5 до 2 м/с. Помимо этого было замечено, что сила синаптической связи...
tracking img