30 kwi 2016

Mózg a sieci neuronowe.

Schemat neuronu.
Neurony to pobudliwe elektrycznie komórki w mózgu i układzie nerwowym, które przetwarzają i transmitują informacje.


W mózgu mamy 100 miliardów komórek nerwowych, z których każda złożonością przypomina mikroprocesor sterujący komputerem, czyli w głowach mamy 100 miliardów takich komputerów, które w dodatku współpracują ze sobą.

Na schematach mózgu nie można jednak znaleźć obszarów inteligencji, intelektu. Dlaczego? Ponieważ takiego obszaru nie można zlokalizować. Intelekt znajduje się w mózgu, można powiedzieć, wszędzie.
Jeżeli więc ktoś jest tzw. głąbem, to nie można go zoperować, coś mu wyciąć jak dokuczliwy guz, aby został geniuszem. Dlaczego? Ponieważ trzeba by mu wymienić cały mózg.
Sprawność myślenia mogą trochę i na krótki czas poprawić niektóre substancje, powodując lekki wzrost biochemicznej aktywności mózgu. I wcale nie mam na myśli narkotyków, tylko lampkę czerwonego wina.

Mechanistyczne badanie mózgu nie chce nam powiedzieć, jak działa umysł i intelekt. Tak jak szczegółowa analiza kształtu i składu chemicznego tranzystorów, kondensatorów, przewodów itp. nie pomoże zrozumieć obrazów pojawiających się na ekranie telewizora.

Według prof. Tadeusiewicza umysł, intelekt, jaźń to zupełnie nowa jakość, która powstała na bazie procesów, z których każdy oddzielnie służy do czegoś innego, związanego z funkcjonowaniem organizmu. Umysł, intelekt czy jaźń są skutkiem złożenia tych procesów. Żaden element mózgu z osobna nie posiada intelektu czy jaźni, natomiast złożone razem tworzą nową jakość.
Nie da się tego wszystkiego zrozumieć, badając poszczególne elementy. Trzeba się zmierzyć z całością.
W próbie zrozumienia tak skomplikowanej całości może nam pomóc stworzenie modelu, którym może być sztuczna sieć neuronowa.

Sieć neuronowa to urządzenie techniczne lub algorytm, którego działanie wzorowane jest w pewnym stopniu na działaniu sieci biologicznych komórek nerwowych. Zazwyczaj składa się z siatki połączonych ze sobą elementów, z których każdy posiada pewną liczbę wejść i jedno wyjście. Wyjścia poszczególnych elementów są połączone z wejściami innych tworząc sieć. Zależność pomiędzy wejściami i wyjściem jest modyfikowana dla każdego elementu z osobna w procesie tzw. uczenia.
Sieć przetwarza informację poprzez jej obróbkę na złączach między elementami, łączenie w zwięzłe całości w poszczególnych elementach i przesyłanie sygnałów pomiędzy elementami. Zależność pomiędzy sygnałem wejściowym, a wyjściowym całej sieci jest następnie interpretowana jako rozwiązanie jakiegoś problemu.
Całość to proste schematy obliczeniowe, które można zaimplementować w komputerze.

Wiedza w sieci neuronowej w trakcie procesu uczenia gromadzi się głównie na złączach między neuronami, podobnie jak w przypadku umysłu człowieka.

Sieci neuronowe mają praktyczne zastosowanie. Są przydatne np. dla projektowania, sterowania, diagnozowania, prognozowania. Potrafią rozwiązywać różne problemy, czasami nie bardzo wiadomo dlaczego. Potrafią się też uprzeć i nie chcieć rozwiązać jakiegoś problemu lub nauczyć się czegoś. Potrafią też oszukiwać w trakcie procesu nauki, aby nic się nie nauczyć, lecz zdać odpowiednie testy.

Tekst opracowany na podstawie wykładu prof. Ryszarda Tadeusiewicza dla Copernicus Center for Interdisciplinary Studies ("Sieci neuronowe - na granicy neurocybernetyki i sztucznej inteligencji").

Posłuchaj całego wykładu profesora Tadeusiewicza


Przeczytaj też wpisy dotyczące raczej zaskakujacego "działania" mózgu: