Нейронные вычислительные сети

1

предмет

Хорошо известно, что человеческий мозг по своим возможностям далеко превосходит обычные компьютеры при решении многих задач. Кроме того, мозг обладает еще целым рядом особенностей, которые ставят его вне конкуренции по сравнению с современными компьютерами, а также с лучшими приборами, созданными человеком. Это следующие особенности, которые были выработаны биологическими нейронными сетями в процессе биологической эволюции в течении 600

млн. лет:

• надежность и устойчивость к повреждениям;

•способность к адаптации и обучению;

•способность иметь дело с неполной, избыточной, зашумленной информацией;

•высокая степень параллельности при функционировании;

•очень низкие энергетические затраты.

При этом все процессы обработки информации выполняются биологическими системами автоматически, без какого-либо напряжения сознания или специального управления.

Мозг – высоко распараллеленная система, в которой информация передается в виде пространственно-временных

структур нервного возбуждения. Это значительно более гибкий и эффективный способ обработки информации, чем тот, который используется в современных традиционных компьютерах

(несмотря на то, что скорость работы нейронов в 105 раз меньше, чем скорость работы транзисторов). Способность к обучению – адаптации к условиям и возможностям в изменяющейся

внешней среде – столь важная особенность нейронных сетей, что теперь присоединена в качестве

отдельного пункта к так называемому «тесту Тьюринга», являющемуся операционным определением понятия интеллект.

Основные цели исследований в области теории нейронных сетей – выяснение принципов работы мозга, а также изучение общих возможностей систем, осуществляющих параллельную

распределенную обработку информации. Основное средство – построение и изучение моделей искусственных нейронных сетей.

Одна из основных целей – создание нейрокомпьютеров.

2

нейрона

Нервная система и мозг человека состоят из нейронов, соединенных между собой нервными волокнами.

Нервные волокна способны передавать электрические импульсы между нейронами.

Все процессы передачи раздражений от кожи, ушей и глаз к мозгу, процессы мышления и управления действиями - все это реализовано в живом организме как передача электрических импульсов между нейронами

Нейрон имеет отростки нервных волокон двух типов :

•дендриты, по которым принимаются импульсы

•единственный аксон, по которому нейрон может передавать импульс.

Длина большинства дендритов не превышает 1мм, длина аксонов варьирует в пределах от долей мм до метра. Нейроны способны генерировать электро-химические импульсы, распространяющиеся вдоль аксона

Нейроны мозга

5

Биологический нейрон

6

Типы нейронов

a)Клетка Пуркинье в мозжечке.( Полная высота клетки с дендритным деревом составляет около 1мм.).

b)Пирамидальный нейрон коры больших полушарий.

мозга

Пирамидальные нейроны первичной зрительной коры обезьяны (использована окраска по Гольджи, при которой видна лишь очень малая доля всех нервных клеток). Размер рисунка по

Типы синапсов

9

возбуждения

(J.Kelly, 1973).

10