الشبكات العصبية الجديدة أو محاكاة الجهاز العصبي

مرحبًا Geektimes! أريد أن أقدم إنجازاتي في دراسة في مجال الذكاء الاصطناعي.

من شبابي حلمت بإمكانية خلق ذكاء اصطناعي. بالعودة إلى المدرسة ، قرأت العمل الرائع "Black Yasha" الذي قام به Zinovy ​​Yuriev ، حيث أنشأت الشخصية الرئيسية جهازًا يشبه تعقيد الدماغ البشري ، وهو صندوق أسود مليء بالعديد من العناصر المترابطة - علم الأعصاب ، علمه كطفل ، مما أسقطه سيل من المعلومات. بعد ذلك ، تحول الجهاز إلى مخلوق عقلاني ، شخص يدعى ياشا. فكرت في كيفية عمل أطباء الأعصاب. لقد بحثت عن إجابة في علم الأعصاب وعلم وظائف الأعضاء في الجهاز العصبي. أعطتني دراسة الكتب حول هذا الموضوع فكرة جيدة حول العصبون البيولوجي ، وعمل IP. شكل بافلوف لي الاعتقاد بأن أي مظهر للسلوك المعقد التعسفي للكائنات الحية ،مظهر من ردود الفعل المشروطة وغير المشروطة. ثم ظهرت الفرضيات الساذجة الأولى حول مبادئ العصبون البيولوجي ومحاولات وصف هذه المبادئ بشكل منهجي. حقيقة أن هناك شبكات عصبية اصطناعية ، لم يكن لدي أي فكرة ، بينما كان الإنترنت نادرًا.

فقط في سنوات طلابي ، تعرفت على بعض المقالات حول موضوع الشبكات العصبية الاصطناعية ، وكان لي التعرف عليها انطباعًا غامضًا. من ناحية ، فوجئت مثل هذه الاختلافات الخطيرة بين نموذج الخلايا العصبية الذي تم تبنيه كأساس لظهور العصبون البيولوجي والخلايا العصبية البيولوجية. من ناحية أخرى ، سمحت لي الأساليب الوصفية المستخدمة في الشبكات العصبية الاصطناعية بإعادة النظر في فرضياتي حول تشغيل الخلايا العصبية وتقديمها بشكل أكثر منهجية. على الرغم من أنه حتى ذلك الحين كانت تمثيلات وهمية للغاية.

عادة ما يتم تقديم نموذج الخلايا العصبية في قاعدة الشبكات الاصطناعية الكلاسيكية كخلية مع العديد من المدخلات - التشعبات وإخراج واحد - محوار. قامت الخلية بتحليل الإشارات من المدخلات ، وكدالة ، أنتجت نتيجة تم نقلها إلى الخلايا العصبية التالية. في الواقع ، الخلايا العصبية ذات المحور العصبي ليست سوى حالة خاصة في الجهاز العصبي ، ومعظم الخلايا العصبية في الدماغ البشري ليس لديها محور عصبي. يتلقى العصبون إشارات تقريبًا على سطح الغشاء بأكمله ، مستقبلات خاصة. بعد ذلك ، ينقل الإشارات من خلال التشعبات من خلال المشابك إلى خلايا أخرى ، علاوة على ذلك ، فإن نقاط الاشتباك في الخلايا لها نقاط قوة مختلفة ، ويتم تحديد قوتها بشكل مستقل عن بعضها البعض. للخلايا العصبية البيولوجية العديد من المدخلات والعديد من النواتج المحددة بشكل مستقل. اتضح أنه في العصبون الرياضي ، يتم تحليل معاملات أوزان إشارات الإدخال وحسابهاوفي الخلايا العصبية البيولوجية ، يتم تحليل قوة عطلة نهاية الأسبوع.

على الرغم من الاختلافات القوية في الشبكات الاصطناعية عن الشبكات البيولوجية ، فقد تبين أنها منتجة للغاية ، أعطى العمل في هذا المجال العديد من النتائج المثيرة للاهتمام والعملية.
الشبكات العصبية الكلاسيكية مريحة للغاية في التنفيذ ، لقد كانت لدي خبرة في كتابة برنامج دلفي بسيط يعتمد على الإدراك ، ولكن للأسف ، لم يكن لدي ما يكفي من مهارات البرمجة لتنفيذ أفكاري حول نمذجة النظام العصبي.

لفترة طويلة لم أتطرق إلى هذا الموضوع ، ولكن استمر اهتمامي بدراسة الكتب والمقالات حول علم الأعصاب وعلم النفس. منذ حوالي عامين ، بدأت دراسة محرك لعبة Unity3D ، وكان مهتمًا بي تمامًا كمحرك ألعاب. بعد إنشاء اثنين من تطبيقات الألعاب عليه ، أدركت أن Unity3D هو الأنسب لوضع الأفكار. هنا ، والعمل في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، وسهولة البرمجة ، والحرية في تنظيم هيكل الأشياء. لقد حددت لنفسي مهمة إنشاء نموذج بسيط يوضح الأمراء الأساسيين للخلايا العصبية والجهاز العصبي ، بناءً على افتراضاتي.
بعد مرور بعض الوقت في العمل على النموذج ، كنت أنتظر خيبة الأمل الأولى. كان النموذج نوعًا من الأوتار الخلوية ، والعناصر المترابطة. لم تعمل شبكة الخلايا العصبية التي تم إنشاؤها ، والتي تتكون من 450 خلية تقريبًا في مساحة ثلاثية الأبعاد ، في شبكة مكعبة ، وفقًا لأفكاري. لم تنجح محاولات تصحيح عملها.
يعتبر الموقع في الفضاء ثلاثي الأبعاد جانبًا مهمًا للغاية بالنسبة للنظام ، نظرًا لتحليل وتحديد قوة مخرجاته ، يأخذ العصبون في الاعتبار موقعه بالنسبة للخلايا النشطة الأخرى.


فشل أول بنية شبكة عصبية

بالنظر إلى أن سبب إخفاقاتي يمكن أن يكون التحديد المسبق لعدد الخلايا العصبية وعدد الاتصالات التي يمتلكها العصبون. تقرر إنشاء الخلايا العصبية ديناميكيًا. والحقيقة هي أن هناك مبدأ انتقال متسلسل للإثارة من الخلايا العصبية إلى الخلايا العصبية ، يمكن تمثيل كل فعل انعكاسي كسلسلة انتقال تسلسلي للإشارة العصبية. لا يمكن أن تشارك بعض الخلايا العصبية في أي فعل منعكس ، أثناء استخدام موارد الكمبيوتر والتدخل في المراجعة عند دراسة الشبكة.
مع الإنشاء الدينامي للخلايا العصبية ، يمكننا القول أن منطقة عمل البرنامج هي مساحة مليئة بالخلايا العصبية الافتراضية التي سيتم تنشيطها إذا لزم الأمر. ينشئ البرنامج الخلايا العصبية حيث تكون ضرورية مع بعض القيود التي تحاكي الحشو الأولي للفضاء بالخلايا.

ومع ذلك ، بعد إدخال التعديلات ، كانت عملية العمل مع النموذج هي البحث ودورة من الفرضيات والفحوصات الخاصة بهم. لقد أجريت تغييرات على النص العصبي ، وشاهدت سلوك نظام لم يتصرف وفقًا لتوقعاتي ، مما أجبرني على بناء فرضيات جديدة وإجراء تغييرات على البرنامج مرة أخرى. جعلني هذا العمل يبالغ في تقدير أهمية جوانب معينة في بيولوجيا الخلايا العصبية ، والتي بدت في السابق غير مهمة بالنسبة لي. على سبيل المثال ، كان من الضروري مراعاة التغيير في إمكانات التتبع السلبية ، وإضافة التعب العصبي والخلايا المثبطة.
ونتيجة لذلك ، حصلت على النتيجة التي حددتها لنفسي في البداية. برنامج يمكن أن يوضح كيفية حدوث التدريب النقابي في الأنسجة العصبية ، وتشكيل أقواس منعكسة جديدة ، على غرار كيفية حدوثه في دماغ الكلب في تجارب IP. بافلوفا.
مقارنة بالشبكات العصبية الكلاسيكية ، التي يمكن للعديد من العناصر التعرف على الوجوه ورسم الصور وتأليف الموسيقى ، من الناحية الوظيفية ، فإن شبكتي العصبية غير مجدية عمليًا. ومع ذلك ، بالنسبة لي ، فإن الإمكانات الكامنة فيه ذات أهمية أكبر.

هناك اثني عشر إدخالًا في النظام ، وهي مستقبلات الأزرار ، وهي أزرار لوحة المفاتيح ، والتي تتوافق مع المؤشرات المشار إليها بالحروف واثني عشر ناتجًا ، وهي مؤشرات لنشاط خلايا معينة. يسمح لك البرنامج بتحرير الشبكة: إنشاء الخلايا العصبية وتكوين نقاط الاشتباك العصبي (الاتصالات) وتكوين المدخلات والمخرجات.
يتم إنشاء ردود الفعل غير المشروطة في البداية ، والتي يتم على أساسها التدريب. يولد الرجل بمجموعة جاهزة من ردود الفعل غير المشروطة ، التي أعدها التطور بعناية وانتقيها. تحدد هذه المجموعة من ردود الفعل سلفًا تنوع تدريبنا.



في الفيديو ، يمكنك أن ترى كيف أن اثنين من ردود الفعل غير المبالاة البسيطة تتكون من مستقبل واحد وخلايا عصبية حركية ، بعد أن تصبح عدة تكرار للمفاصل مرتبطة بشكل ارتباطي. تشكيل "الطائر" بينهما.
لم أصف بعد التفاصيل المتعلقة بمبادئ تشغيل النظام والخلايا العصبية ، لأن العمل على الأساس النظري لا يزال جارياً ، ولا أريد أن أطرح النظريات الأولية.

هذه مجرد بداية الرحلة.لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يجب القيام به. الآن أخطط للعمل على نسخة جديدة من البرنامج تسمح لي بفهم بعض التفاصيل المتعلقة بالتثبيط في الجهاز العصبي. أخطط لتوسيع قدرات إشارات الإدخال ، ونظام مشاعر أكثر تفصيلًا وتنوعًا ، بالإضافة إلى مراعاة إشارات معلومات كيميائية محددة تسمح لنا بمحاكاة تشابه العواطف.

بعد أن عملت على هذه النماذج ، جميع جوانب عمل الخلايا العصبية ، سيكون من الممكن المضي في إنشاء نظام يسمح لك بإنشاء ، كما هو الحال في محرر الهيكل ، محاكاة عمل دماغ الحيوانات. في هذه المرحلة ، ستكون هناك حاجة أيضًا إلى معرفة المتخصصين في مجال فسيولوجيا الدماغ.
إن القدرة على التعرف على الذات والوعي الذاتي هي عناصر لا تتجزأ من الذكاء ، كما تعلمون ، كل هذا جزء لا يتجزأ من هياكل الدماغ. وليس من الممكن إنشاء آلة تفكير دون نسخ هياكل ومبادئ الدماغ.

PS
البحث في مجال الذكاء الاصطناعي ، وكذلك كتابة المقالات حول هذا الموضوع ليس النوع الرئيسي لنشاطي ، لذلك لا تحكم بدقة. سأكون ممتنا لأي مساعدة في العمل ، والمساعدة ، والمشورة ، والعتاب. رأيك والنقد البناء مهمان للغاية بالنسبة لي.

Source: https://habr.com/ru/post/ar382375/