Нейросеть — что это? Все, кто хоть немного интересуется компьютерами и новыми технологиями, слышали такое выражение, как «нейронная сеть». Кто-то даже сможет рассказать, где она применяется, и попытаться объяснить ее работу своими словами. Однако большинство пользователей не понимают, что такое нейросеть в программировании, потому что слышали о ней лишь поверхностно.
Чтобы подробно изучить, что такое нейронная сеть, потребуется очень много времени на изучение специализированных курсов и прочтение большой стопки обучающих книг. Чтобы понять, что такое нейросеть и как она работает, нужно просто дочитать нашу статью до конца.
Нейросеть — что это такое?
Совершенно правы окажутся те, кто скажет, что нейросеть в программировании ассоциируется с нейросетью в человеческом мозгу. Именно изучение нейронных связей человеческого мозга сподвигло ученых создать нечто подобное, но только в искусственной интерпретации. Интерпретирование нейронных связей человеческого мозга привело к созданию искусственного интеллекта.
Споры о надобности искусственного интеллекта не утихают по сей день, хотя искусственный интеллект используется сейчас повсеместно. Есть категория людей, которые считают, что настанет день, когда люди будут неспособны контролировать искусственный интеллект. В итоге ИИ окажется совершеннее людей, что вызовет ряд губительных последствий для человечества. Звучит как научная фантастика или сценарий из фантастических фильмов, но такие мнения есть, и они даже научно обосновываются.
Будет ли все так на самом деле? Никто не может дать однозначного ответа. Люди просто создают и развивают искусственный интеллект и не могут предугадать последствия. На сегодняшний день все и всех устраивает. Искусственный интеллект присутствует во многих сферах человеческой деятельности, например, в:
автомобилестроении;
медицине;
спорте;
человеческом быту;
космосе;
вооруженных силах;
смартфонах;
и др.
Искусственный интеллект уже обыграл людей в шашки, шахматы, игру Го. Он отлично играет в покер, сочиняет музыку, пишет книги, делает расчеты и предсказания и др. Нет сомнений в том, что нейронные сети и искусственный интеллект навсегда изменили человеческий мир. Это просто невозможно отрицать. Давайте разбираться, что же такое нейросеть и с чего все начиналось.
Что такое нейросеть: начало
Разные люди в разные времена интересовались, что такое «человеческий мозг» и, в частности, что такое «разум». Когда-то за исследования в этой сфере сжигали на кострах, однако в наше время изучение человеческого разума переросло в отдельную науку — нейропсихологию. Мозг человека до конца не изучен, и большая часть его работы покрыта тайнами. Но одно точно ясно, человеческий разум — это всего лишь одна из функций мозга.
Людям удалось частично изучить принцип работы человеческого разума и законы, по которым нейроны мозга «общаются» между собой. Наверное, каждый помнит картинку «строение нейрона человеческого мозга» из курса школьной биологии. Вот она:
Помимо этого, о нейроне человеческого мозга можно вспомнить и немного информации:
это простейшая клетка человеческого мозга;
нейроны связаны между собой;
нейроны «общаются» друг с другом;
каждый отдельный нейрон может решить только простейшую задачу, но множество нейронов образуют разум, который решает сложные задачи;
и др.
По аналогии с нейроном человеческого мозга был создан искусственный нейрон, который очень похож по функциям со своим «природным» братом. Когда нейроны человеческого мозга объединяются в единую сеть, получается человеческий мозг и человеческий разум. А когда в единую сеть объединяются искусственные нейроны, тогда получается нейронная сеть и искусственный интеллект.
Что такое нейронная сеть: искусственный нейрон
Искусственный нейрон по своему строению очень похож на «природного собрата». Человеческий нейрон — это простейшая клетка человеческого мозга. Искусственный нейрон — это простейший вычислительный элемент, который очень примитивен и, в зависимости от поступающей в него информации, передает другим искусственным нейронам электрические разряды. Также «работают» и нейроны человеческого мозга.
Как работает искусственный нейрон:
Ему поступает какая-то информация.
Он оценивает ее по своей спецификации и передает результат оценки дальше по синапсам (каналам связи между нейронами). У нейрона может быть несколько синапсов.
Другие нейроны оценивают информацию и также передают ее по синапсам.
После обработки информации нейронами она подается «на выход» через аксон (канал, по которому передается результат информации после обработки нейронами). Аксон у нейронов может быть только один.
Работу искусственных нейронов можно схематично изобразить таким образом:
Один в поле не воин. Эта поговорка как раз подходит как для искусственного, так и для природного нейрона. Нейрон может решить небольшую задачу, и если отделить нейрон от нейронной сети, он будет бесполезным. Только сеть из множества мелких нейронов способна решать сложные задачи.
Нейросеть — что это на практике
Представим ситуацию, что у вас есть 10 миллионов фотографий. Среди них вам нужно отобрать те, на которых изображен велосипед. Ни человеческий, ни искусственный нейрон в единственном экземпляре не способен найти на фотографии велосипед. Один нейрон может отвечать только за простую задачу. Например, в нашем случае один нейрон может определять:
есть ли 2 колеса;
есть ли руль;
круглые ли колеса;
есть ли на колесах спицы;
есть ли педали;
есть ли цепь;
и др.
Поэтому процесс обработки фотографий может быть примерно таким:
Один нейрон проверяет наличие колес. Если есть колеса, значит, передает обработку фото другим нейронам. Если колес нет, значит, на фото не велосипед.
Следующий нейрон проверяет, есть ли педали. Если педали есть, передает дальше. Если нет — значит, скорее всего, это не велосипед.
Следующий нейрон определяет, есть ли между педалями и колесом цепь. Если есть — передает фото дальше на обработку, если цепи нет — значит, скорее всего, это не велосипед.
Количество «признаков велосипеда» может быть очень большим. После того как фотографию просмотрели нейроны и нашли или не нашли на ней признаки велосипеда, будет выдан результат. Процесс обучения нейронной сети — это процесс, когда ей указывают признаки объекта, которые нужно распознавать. То есть в нашем случае это могут быть сотни признаков. Чем большему количеству признаков, свойственных велосипеду, мы обучаем нейронную сеть, тем точнее она будет определять велосипед.
Для чего нужна нейронная сеть
Нейронные сети очень многообразны в своем исполнении. Чаще всего их применяют для решения сложных задач, которые требуют больших аналитических вычислений. Люди могут решать такие задачи, но нейронные сети делают это быстрее и реже ошибаются.
Нейросети применяются в 3-х случаях:
Когда нужно что-то классифицировать. К таким нейронным сетям на вход поступает очень много информации, а им нужно ее структурировать и классифицировать. Например, в банке нейронные сети могут решить, каким клиентам можно давать кредит, а каким нет. В таких расчетах нейросеть может учитывать множество параметров: возраст, кредитную историю, наличие работы, уровень заработной платы, наличие семье, приводы в милицию (полицию) и др.
Когда нужно что-то предсказать. На вход к таким нейронным сетям поступает большой объем информации, которую нужно «разобрать» и в которой необходимо вычислить закономерности. Например, нейронная сеть может вычислить потенциальное падение или увеличение цены акций в зависимости от поступающих в нее новостей.
Когда нужно что-то распознать. Распознать изображения, видео, лица в телефоне, голос пользователя и др.
Заключение
Нейросеть — что это такое? Это большое количество небольших программных вычислительных элементов, которые объединены в единую сеть и работают как «один организм». Искусственная нейронная сеть сделана по аналогии с нейронной сетью человеческого мозга, поэтому работает по похожим признакам. Когда нейронная сеть обучена, она превращается в искусственный интеллект, который выполняет определенные задачи. Искусственный интеллект сделан по аналогии с человеческим разумом, но пока еще не настолько совершенен. По сути, ИИ — это реализация человеческого желания «заставить думать бездушные машины».
Другое
