3.4. Инстар и оутстар Гроссберга

Нейроны типа инстар и оутстар – это взаимодополняющие элементы. Инстар адаптирует веса сигналов, поступающих на сумматор нейрона, к своим входным сигналам, а оутстар согласовывает веса выходящих из нейронов связей, с узлами, в которых формируются значения выходных сигналов. Нейрон типа инстар был определен С.Гроссбергом [4]. На рис. 16 представлена структурная схема инстара.

Рисунок 16 – Структурная схема инстара

Сигналы , подаваемые с весовыми коэффициентами на вход i-го инстара, суммируются в соответствии с выражением

. (17)

В соответствии с функцией активации, на выходе нейрона вырабатывается выходной сигнал , равный . В инстаре применяется линейная функция активации, и тогда . Обучение инстара производится по правилу Гроссберга, где - коэффициент обучения, значение которого выбирается в интервале от 0 до 1. Результаты обучения по методу Гроссберга в значительной степени зависят от коэффициента обучения . При выборе веса становятся равными значениям уже после первой итерации. Ввод очередного входного вектора x вызовет адаптацию весов к новому вектору и абсолютное забывание предыдущих значений. Выбор приводит к тому, что в результате обучения весовые коэффициенты принимают усредненное значение обучающих векторов x.

Натренированный инстар функционирует как векторный классификатор, сопоставляющий очередной поданный на его вход вектор с вектором, сформированным в процессе обучения. В случае максимального совпадения этих векторов реакция инстара будет максимальной.

Если инстар обучался на группе достаточно похожих векторов с , то его весовые коэффициенты примут значение, усредненное по этим векторам, и в режиме классификации он будет лучше всего реагировать на входные векторы, значения которых наиболее близки ксредним значениям векторов, входящих в обучающую группу.

Инстар может обучаться как с учителем, так и без него. При обучении без учителя в качестве значения принимается фактически значение выходного сигнала.

Рисунок 17 – Структурная схема оутстара

Оутстар представляет собой комплементарное дополнение инстара. Если инстар обучается с целью распознавать вектор, подаваемый на его вход, то оутстар должен генерировать вектор, необходимый связанным с ним нейронам. Структурная схема оутстара представлена на рисунке 17. Нейрон – источник высылает свой выходной сигнал взаимодействующим с ним нейронам, выходные сигналы которых обозначены .

Оутстар является линейным нейроном. Обучение состоит в таком подборе весов , чтобы выходные сигналы оутстара были равны ожидаемым значениям взаимодействующих с ним нейронов:

. (18)

В режиме распознавания в моменты активации нейрона-источника оутстар будет генерировать сигналы, соответствующие ожидаемым значениям .

Отличительной особенностью нейронов типа инстар и оутстар заключается в том, что их весовые коэффициенты подстраиваются под входные или выходные векторы. Обучение может проводиться как с учителем, так и без него.