Имрӯз мо кӯшиш хоҳем кард, ки шабакаҳои нейрон чист, онҳо чӣ гуна кор мекунанд ва нақши онҳо дар эҷоди зеҳни сунъӣ чист.
Шабакаҳои нейронӣ. Мо ин ибораро кариб дар хама чо мешунавем. Ин ба ҷое мерасад, ки шумо ҳатто дар яхдонҳо шабакаҳои нейрон пайдо хоҳед кард (ин шӯхӣ нест). Шабакаҳои нейронро алгоритмҳои омӯзиши мошинсозӣ васеъ истифода мебаранд, ки имрӯз онҳоро на танҳо дар компютерҳо ва смартфонҳо, балки дар бисёр дастгоҳҳои электронии дигар, масалан, дар асбобҳои маишӣ пайдо кардан мумкин аст. Ва оё шумо ягон бор фикр кардаед, ки ин шабакаҳои нейронӣ чист?
Парво накунед, ин лексияи академикӣ нахоҳад буд. Нашрияҳои зиёде мавҷуданд, аз ҷумла ба забони украинӣ, ки ин масъаларо дар соҳаи илмҳои дақиқ хеле касбӣ ва боэътимод шарҳ медиҳанд. Чунин нашрияҳо зиёда аз даҳ сол аст. Чӣ гуна метавонист, ки ин нашрияҳои кӯҳна то ҳол аҳамият доранд? Гап дар сари он аст, ки асосҳои шабакаҳои нейронӣ тағйир наёфтаанд ва худи консепсия — модели математикии нейронии сунъӣ дар давоми Ҷанги Дуюми Ҷаҳонӣ офарида шудааст.
Айнан ҳамин тавр бо Интернет, Интернети имрӯза нисбат ба он замоне, ки аввалин почтаи электронӣ фиристода шуд, беҳамтотар аст. Асосҳои Интернет, протоколҳои бунёдӣ аз ибтидои таъсиси он вуҷуд доштанд. Ҳар як консепсияи мураккаб дар асоси иншооти кӯҳна сохта шудааст. Дар майнаи мо низ ҳамин тавр аст, ҷавонтарин кортекси мағзи сар бе қадимтарин унсури эволютсионалӣ фаъолият карда наметавонад: пояи майна, ки дар сари мо аз замонҳои қадимтар аз мавҷудияти намудҳои мо дар ин сайёра вуҷуд дорад.
Оё ман шуморо каме ошуфта кардам? Пас биёед муфассалтар фаҳмем.
Инчунин ҷолиб: ChatGPT: Дастурҳои оддӣ барои истифода
Шабакаҳои нейронӣ чист?
Шабака маҷмӯи унсурҳои муайян мебошад. Ин соддатарин равиш дар математика, физика ё технология аст. Агар шабакаи компютерӣ маҷмӯи компютерҳои ба ҳам пайвастшуда бошад, пас шабакаи нейронӣ бешубҳа маҷмӯи нейронҳо мебошад.
Аммо ин элементхо аз чихати мураккабй бо хучайрахои асаби майна ва системаи асаби мо хатто аз масофаи дур мукоиса кардан мумкин нест, вале дар дарачаи муайяни абстракция баъзе хусусиятхои нейрони сунъй ва нейрони биологи маъмуланд. Аммо бояд дар хотир дошт, ки нейрони сунъӣ назар ба ҳамтои биологии худ мафҳуми хеле соддатар аст, ки мо то ҳол ҳама чизро намедонем.
Ҳамчунин хонед: 7 Истифодаи олитарини ChatGPT
Дар аввал нейрони сунъӣ вуҷуд дошт
Аввалин модели математикии нейронҳои сунъӣ соли 1943 (бале, ин хато нест, дар замони Ҷанги Дуюми Ҷаҳонӣ) аз ҷониби ду олими амрикоӣ Уоррен Маккаллох ва Уолтер Питтс таҳия шудааст. Онҳо тавонистанд ин корро дар асоси равиши байнисоҳавӣ муттаҳид намуда, донишҳои асосии физиологияи мағзи сар (вақтеро, ки ин модел офарида шуда буд, ба ёд оред), математика ва равиши он замон ҷавони IT (онҳо дар байни чизҳои дигар, назарияи ҳисоббарории Алан Тюрингро истифода бурданд. ). Модели нейронҳои сунъии МакКаллоч-Питтс модели хеле содда буда, дорои вурудоти зиёд мебошад, ки дар он маълумоти воридотӣ аз вазнҳо (параметрҳо) мегузарад, ки арзишҳои онҳо рафтори нейронро муайян мекунанд. Натиҷаи натиҷа ба як баромад фиристода мешавад (нигаред ба диаграммаи нейронҳои МакКаллоч-Питтс).
Чунин сохтори дарахтмонанд бо нейрони биологӣ алоқаманд аст, зеро вақте ки мо дар бораи нақшаҳои тасвири ҳуҷайраҳои асаби биологӣ фикр мекунем, он сохтори хоси дарахтмонанди дендритҳост. Бо вуҷуди ин, набояд ба хаёли он, ки нейрони сунъӣ ҳадди аққал ба ҳуҷайраҳои асабҳои воқеӣ наздик аст, дода шавад. Ин ду муҳаққиқ, муаллифони аввалин нейрони сунъӣ, тавонистанд нишон диҳанд, ки ҳама гуна функсияи ҳисобкуниро бо истифода аз шабакаи нейронҳои ба ҳам пайваст ҳисоб кардан мумкин аст. Аммо, биёед ба ёд орем, ки ин мафҳумҳои аввалин танҳо ҳамчун идеяҳое офарида шудаанд, ки танҳо "дар рӯи коғаз" вуҷуд доштанд ва дар шакли таҷҳизоти корӣ шарҳи воқеӣ надоштанд.
Ҳамчунин хонед: Дар бораи компютерҳои квантӣ бо суханони оддӣ
Аз модел то татбиқи инноватсионӣ
Маккаллоч ва Питтс як модели назариявиро кор карда баромаданд, аммо барои сохтани аввалин шабакаи нейронии воқеӣ беш аз даҳ сол интизор шудан лозим омад. Офаридгори он боз як пешрави пажӯҳишҳои зеҳни сунъӣ Фрэнк Розенблатт маҳсуб мешавад, ки соли 1957 шабакаи Марк I Perceptron-ро таъсис дода буд ва шумо худатон нишон додед, ки ба шарофати ин сохтор мошин қобилиятеро ба даст овард, ки қаблан танҳо ба ҳайвонот ва одамон хос буд: он омӯхта метавонад. Бо вуҷуди ин, мо ҳоло медонем, ки дар асл, олимони дигаре низ буданд, ки идеяи он, ки мошин метавонад омӯхта шавад, аз ҷумла пеш аз Розенблат.
Бисёре аз муҳаққиқон ва пешравони илми информатика дар солҳои 1950-ум идеяи он пайдо карданд, ки чӣ гуна мошин кореро анҷом диҳад, ки худ аз худ карда наметавонад. Масалан, Артур Самуэл барномаеро таҳия кард, ки бо одам шашка бозӣ мекард, Аллен Нюэлл ва Ҳерберт Саймон барномаеро эҷод карданд, ки теоремаҳои математикиро мустақилона исбот карда метавонистанд. Ҳанӯз пеш аз таъсиси шабакаи аввали нейронии Розенблат ду пешрави дигари тадқиқот дар соҳаи зеҳни сунъӣ Марвин Мински ва Дин Эдмондс дар соли 1952, яъне ҳатто пеш аз пайдоиши персептрони Розенблат як мошини бо номи SNARC (Stochastic Neural) сохтанд. Ҳисобкунаки таҳкими аналогӣ) - таҳкими ҳисобкунаки аналогии нейронии стохастикӣ, ки аз ҷониби бисёриҳо аввалин компютери шабакаи нейронӣ мебошад. Бояд гуфт, ки SNARC бо компютерҳои муосир ҳеҷ иртиботе надошт.
Мошини пуриқтидор бо истифода аз беш аз 3000 найҳои электронӣ ва механизми эҳтиётии автопилот аз ҳавопаймои бомбаандози В-24 тавонист кори 40 нейронро тақлид кунад, ки маълум шуд, ки барои ба таври математикӣ тақлид кардани ҷустуҷӯи каламушҳо барои баромадан аз лабиринт кифоя буд. . Албатта, каламуш набуд, ин танҳо як раванди тарҳкунӣ ва дарёфти роҳи беҳтарин буд. Ин мошин як қисми доктори илмҳои Марвин Мински буд.
Дигар лоиҳаи ҷолиб дар соҳаи шабакаҳои нейрон ин шабакаи ADALINE буд, ки соли 1960 аз ҷониби Бернард Уитро таҳия шудааст. Ҳамин тариқ, метавон саволе дод: азбаски зиёда аз ним аср пеш муҳаққиқон асосҳои назариявии шабакаҳои нейронро медонистанд ва ҳатто аввалин татбиқи кории чунин чаҳорчӯбаҳои ҳисоббарориро офаридаанд, чаро то асри 21 то асри XNUMX ин қадар вақт тӯл кашид. дар асоси шабакаҳои нейронӣ ҳалли воқеӣ эҷод кунед? Ҷавоб як аст: қудрати нокифояи ҳисоббарор, аммо ин ягона монеа набуд.
Ҳарчанд дар солҳои 1950 ва 1960, бисёре аз пешравони AI аз имконоти шабакаҳои нейронӣ шавқманд буданд ва баъзеи онҳо пешгӯӣ карда буданд, ки як мошини муодили мағзи сари инсон ҳамагӣ даҳ сол дур аст. Имрӯз хондани ин ҳатто хандаовар аст, зеро мо то ҳол ба эҷоди як мошини муодили майнаи инсон наздик нашудаем ва мо ҳанӯз аз ҳалли ин вазифа дур ҳастем. Ба зудӣ маълум шуд, ки мантиқи шабакаҳои нейронӣ ҳам ҷолиб ва ҳам маҳдуд буд. Таҷҳизоти аввалини AI бо истифода аз нейронҳои сунъӣ ва алгоритмҳои омӯзиши мошин тавонистанд доираи муайяни вазифаҳоро ҳал кунанд.
Аммо, вақте ки сухан дар бораи фазои васеътар ва ҳалли як чизи воқеан ҷиддӣ меравад, ба монанди шинохти намуна ва тасвир, тарҷумаи синхронӣ, шинохти нутқ ва хат ва ғайра, яъне корҳое, ки имрӯз компютерҳо ва AI метавонанд иҷро кунанд, маълум шуд, ки татбиқи аввалини шабакаҳои нейронӣ ин корро карда натавонистанд. Чаро ин тавр аст? Ҷавобро тадқиқоти Марвин Мински (бале, ҳамон як аз SNARC) ва Сеймур Паперт дод, ки дар соли 1969 маҳдудиятҳои мантиқи даркро исбот карданд ва нишон доданд, ки баланд бардоштани қобилияти шабакаҳои оддии нейрон танҳо аз ҳисоби миқёс кор намекунад. Як монеаи дигар, вале хеле муҳим буд - қудрати ҳисоббарории он вақт барои истифодаи шабакаҳои нейрон хеле хурд буд.
Инчунин ҷолиб:
- Пас сухан гуфтан ё нагуфтани? Маск сӯҳбат бо Путинро рад мекунад. Аммо "аммо" ҳаст
- Артиллерияи муосир силоҳи олии Украина аст. Ва чаро Элон Маск дар ин ҷост?
Ренессанси шабакаҳои нейронӣ
Дар солҳои 1970 ва 1980 шабакаҳои нейрон амалан фаромӯш шуда буданд. Танҳо дар охири асри гузашта қудрати ҳисоббарории мавҷуда он қадар бузург шуд, ки одамон ба он бармегарданд ва қобилиятҳои худро дар ин соҳа инкишоф доданд. Маҳз ҳамон вақт функсияҳо ва алгоритмҳои нав пайдо шуданд, ки қобилияти бартараф кардани маҳдудиятҳои аввалин шабакаҳои нейрониро доранд. Маҳз ҳамон вақт идеяи омӯзиши амиқи мошинҳои шабакаҳои нейронӣ ба миён омад. Воқеан бо ин қабатҳо чӣ мешавад? Имрӯз, қариб ҳама шабакаҳои нейронии муфид, ки дар муҳити мо кор мекунанд, бисёрқабат доранд. Мо як қабати воридотӣ дорем, ки вазифаи он гирифтани маълумоти воридотӣ ва параметрҳо (вазнҳо) мебошад. Шумораи ин параметрҳо вобаста ба мураккабии масъалаи ҳисоббарорие, ки тавассути шабака ҳал карда мешавад, фарқ мекунад.
Илова бар ин, мо ба истилоҳ "қабатҳои пинҳонӣ" дорем - дар ин ҷо ҳама "ҷодугарӣ" -и омӯзиши амиқи мошинсозӣ рух медиҳанд. Маҳз қабатҳои пинҳонӣ барои қобилияти омӯхтани ин шабакаи нейронӣ барои омӯхтан ва анҷом додани ҳисобҳои зарурӣ масъуланд. Ниҳоят, элементи охирин қабати баромад, яъне қабати шабакаи нейронӣ мебошад, ки натиҷаи дилхоҳ медиҳад, дар ин ҳолат: хатти эътирофшуда, чеҳра, овоз, тасвири ташаккулёфта дар асоси тавсифи матнӣ, натиҷаи таҳлили томографии тасвири ташхис ва бисёр чизҳои дигар.
Ҳамчунин хонед: Ман чатботи Bing-ро санҷидаму мусоҳиба кардам
Шабакаҳои нейрон чӣ гуна меомӯзанд?
Тавре ки мо аллакай медонем, нейронҳои инфиродӣ дар шабакаҳои нейрон маълумотро бо ёрии параметрҳо (вазнҳо), ки арзишҳо ва пайвастҳои инфиродӣ таъин карда шудаанд, коркард мекунанд. Ин вазнҳо дар ҷараёни таълим тағир меёбанд, ки ба шумо имкон медиҳад сохтори ин шабакаро тавре танзим кунед, ки он натиҷаи дилхоҳро тавлид кунад. Чӣ тавр шабака маҳз меомӯзад? Маълум аст, онро доимо таълим додан лозим аст. Аз ин гуфтаҳо ҳайрон нашавед. Мо хам меомузем ва ин процесс бесарусомонй не, балки ботартиб, гуем. Мо онро тарбия меномем. Дар ҳар сурат, шабакаҳои нейронро низ омӯзонидан мумкин аст ва ин одатан бо истифода аз маҷмӯи мувофиқи воридот анҷом дода мешавад, ки ба гунае шабакаро барои вазифаҳое, ки дар оянда иҷро хоҳанд кард, омода мекунад. Ва хамаи инхо зина ба зина такрор мешаванд, баъзан раванди таълим то андозае ба худи раванди таълим шабохат медихад.
Масалан, агар вазифаи ин шабакаи нейронӣ шинохти чеҳраҳо бошад, он дар шумораи зиёди тасвирҳои дорои чеҳраҳо пешакӣ омӯзонида мешавад. Дар раванди таълим вазнҳо ва параметрҳои қабатҳои пинҳонӣ тағир меёбанд. Дар ин чо коршиносон ибораи «минимизацияи функсияи харочот»-ро истифода мебаранд. Функсияи хароҷот миқдорест, ки ба мо мегӯяд, ки чӣ қадар шабакаи нейронии додашуда хато мекунад. Чӣ қадаре ки мо метавонем функсияи хароҷотро дар натиҷаи омӯзиш ба ҳадди ақалл кам кунем, ҳамон қадар ин шабакаи нейронӣ дар ҷаҳони воқеӣ беҳтар кор хоҳад кард. Хусусияти муҳимтарине, ки ҳар як шабакаи нейронро аз вазифае, ки бо истифода аз алгоритми классикӣ барномарезӣ шудааст, фарқ мекунад, дар он аст, ки дар мавриди алгоритмҳои классикӣ барномасоз бояд қадам ба қадам тарҳрезӣ кунад, ки барнома кадом амалҳоро иҷро мекунад. Дар мавриди шабакаҳои нейронӣ худи шабака қодир аст мустақилона иҷрои дурусти вазифаҳоро омӯзад. Ва ҳеҷ кас дақиқ намедонад, ки шабакаи мураккаби нейрон ҳисобҳои худро чӣ гуна иҷро мекунад.
Имрӯз, шабакаҳои нейрон ба таври васеъ истифода мешаванд ва шояд тааҷҷубовар, аксар вақт бидуни фаҳмидани он ки раванди ҳисоббарорӣ дар як шабакаи додашуда воқеан кор мекунад. Ба ин лозим нест. Барномасозон шабакаҳои нейронии тайёри бо мошин омӯхташударо истифода мебаранд, ки барои ворид кардани маълумотҳои навъи муайян омода шудаанд, онҳоро бо тарзе, ки танҳо ба онҳо маълуманд, коркард мекунанд ва натиҷаи дилхоҳ медиҳанд. Ба барномасоз лозим нест, ки бидонад, ки раванди хулосабарорӣ дар дохили шабакаи нейрон чӣ гуна кор мекунад. Яъне, шахс аз ҳаҷми бузурги ҳисобҳо, усули ба даст овардани иттилоот ва коркарди он тавассути шабакаҳои нейронӣ дар канор мемонад. Аз ин рӯ, тарси муайяни инсоният нисбат ба моделҳои зеҳни сунъӣ вуҷуд дорад. Мо танҳо метарсем, ки рӯзе шабакаи нейронӣ дар назди худ вазифаи муайяне мегузорад ва мустақилона, бидуни кӯмаки шахс, роҳҳои ҳалли онро пайдо мекунад. Ин инсониятро ба ташвиш меорад, тарсу ҳаросро ба истифодаи алгоритмҳои омӯзиши мошинсозӣ ба вуҷуд меорад.
Ин равиши утилитарӣ имрӯз маъмул аст. Дар мо хам хамин тавр аст: мо медонем, ки касро ба машгулияти муайян чй тавр омузонем ва медонем, ки процесси таълим дар сурати дуруст ба рох мондани он самаранок мешавад. Одам малакаҳои дилхоҳро ба даст меорад. Аммо оё мо аниқ мефаҳмем, ки раванди тарҳкунӣ дар майнаи ӯ чӣ гуна сурат мегирад, ки ин таъсирро ба вуҷуд овардааст? Мо тасаввуроте надорем.
Вазифаи олимон иборат аз он аст, ки ин проблемахоро харчи бештар омузанд, то ки онхо дар чойхои зарурй ба мо хизмат кунанд ва ёрй расонанд ва аз хама мухимаш тахдид накунанд. Чун инсон мо аз он чизе, ки намедонем, метарсем.
Инчунин ҷолиб: