وأوضح الشبكات العصبية الاصطناعية في كلمات بسيطة

صورة

عندما اعتدت أن أبدأ محادثة حول الشبكات العصبية عبر زجاجة من الجعة ، كان الناس يلقيون نظرات على ما يبدو أنه الخوف ؛ أصبحوا حزينين ، وأحيانًا مع الوخز بالجفن. في حالات نادرة ، كانوا حريصين على اللجوء تحت الطاولة. لماذا؟ هذه الشبكات بسيطة وغريزية ، في الواقع. نعم صدقوني هم! فقط دعني أثبت أن هذا صحيح!


لنفترض أن هناك شيئين أعرفهما عن الفتاة: إنها تبدو جميلة حسب ذوقي أم لا ، ولدي الكثير لأتحدث معه أو لا أفعله. الصواب والخطأ سيكون واحد والصفر على التوالي سنتخذ مبدأ مماثل للمظهر. السؤال هو: "ما الفتاة التي سأقع في حبها ، ولماذا؟"


يمكننا أيضًا التفكير في الأمر بشكل مستقيم وبدون هوادة: "إذا كانت تبدو جميلة وكان هناك الكثير لتتحدث عنه ، فسأقع في الحب. إذا لم يكن هذا صحيحًا ، فأنا استقال " .


لكن ماذا لو أحببت السيدة ولكن لم أتحدث عنها؟ أو العكس؟


من المفهوم أن أحد هذه الأشياء سيكون أكثر أهمية بالنسبة لكل واحد منا. بكل دقة ، يكون لكل معيار درجة أهميته ، أو بعبارة أخرى ثقله. المعيار المضاعف حسب الوزن سيمنحنا "تأثير المظهر" أو "تأثير المحادثة" ، وفقًا لذلك.


الآن ، مع ضميري الواضح يمكنني الإجابة على سؤالي الخاص:


"إذا كان تأثير الكاريزما والتأثير على الكلام في مجمله يجعل القيمة أكثر من" في الحب "ثم سأذهب لذلك ..."


صورة


لذلك إذا وضعت وزنا أكبر في حديث سيدة وأقل وزنا في الطريقة التي تبدو ، ثم في موقف مثير للجدل سأقع في حب شخص أود التحدث معه. العكس هو الصحيح ، أيضًا.


صورة


هذه القاعدة هي الخلايا العصبية المناسبة.


الخلايا العصبية الاصطناعية هي وظيفة تحول المدخلات المتعددة إلى ناتج واحد. من خلال تحديد أوزان هذه المدخلات وعتبة الإثارة ، نقوم بضبط كفاية الخلايا العصبية. بشكل أساسي ، بالنسبة للكثيرين منا ، ينتهي علم الحياة على هذا المستوى ، لكن هذه القصة لا تتعلق بنا ، أليس كذلك؟


دعنا نستخلص بعض الاستنتاجات:


  • في حالة انخفاض كل من الأوزان ، سيكون من الصعب علي أن أقع في حب أي شخص.
  • في حال كانت كلتا الأوزان مرتفعة للغاية ، يمكن أن أقع في الحب حتى مع وجود عمود خفيف.
  • يمكنك أيضا أن تجعلني أحب القطب إذا قمت بتخفيض عتبة الغرام. لكنني أتوسل إليكم ألا تفعلوا هذا بي! دعنا ننسى الأمر الآن ، حسناً؟

الشبكة العصبية


بالكاد يمكننا أن نجد السيدات اللطيفات بشكل واضح والصريح. ليست كل حالات الغرام متساوية بغض النظر عمن يقول ما. لهذا السبب ، يجب أن نتجنب "0" و "1" الوحشي وغير المتهاون وأن نستبدلهم بقيم مئوية. بعد ذلك ، يمكن القول "أنا محبوب" (80٪) أو "هذه السيدة ليست ثرثارة للغاية" (20٪).


لدينا العصبية البدائية "كل شيء أو لا شيء" من أعلاه لا تناسب القضية. يتم استبداله بـ "خلية عصبية حكيمة" تعمل على إعطاء القيم من 0 إلى 1 حسب بيانات الإدخال.


صورة


قد تقول لنا "خلية عصبية حكيمة": "هذه السيدة جميلة بدرجة كافية ولكني لا أعرف أي نقاط مشتركة يمكننا التحدث عنها ، ولهذا السبب أنا لست مولعًا بها".


صورة


لنذهب أبعد من ذلك. سنستخدم هاتين الحقيقتين لتقييم مختلف: ما مدى جودة العمل (التعاون) مع هذه الفتاة؟ ستكون أفعالنا متماثلة تمامًا - دعنا نضيف عصبونًا حكيمًا ونضبط الأوزان لتشعر بالراحة.


الحكم على الفتيات على أساس اثنين من الميزات سوف يعطينا نتيجة صعبة للغاية. دعنا نقدم معيارًا آخر - المال! وسوف تتراوح من الصفر (سيئة للغاية) حتى واحد (ابنة روكفلر). دعونا نرى كيف تتغير افتراضاتنا مع تقديم معيار المال.


بالنسبة لي ، لقد قررت أن المال من حيث الاستئناف الجنسي ليس مهمًا جدًا ، لكن مظهرها الأنيق سيكون له بالتأكيد تأثير علىي. لهذا السبب ، أحافظ على وزن المال منخفضًا ولكنه إيجابي.


فيما يتعلق بعلاقات العمل ، لا يوجد أي فرق بالنسبة لي كم هي غنية الفتاة ، لذلك أقترح أن يكون وزن المال صفراً.


صورة


من الحماقة التحقق من فتاة فقط للعمل أو علاقة غرامية. دعنا نفكر كيف يمكن أن يكون السرور إذا قررنا السفر معها:


  • الكاريزما محايدة هنا (الوزن صفر أو منخفض جدًا).
  • أن تكون ثرثارة أمر جيد (وزن إيجابي).
  • في الرحلات الحقيقية ، عندما ينفد المال فجأة ، إنه وقت مثير للغاية. لهذا السبب سوف أعطي المال وزنا سلبيا قليلا.

عند تحويل المخططات الثلاثة إلى مخطط واحد ، سوف نكتشف أننا قد تحولنا إلى مستوى أكثر تقديراً من الحكم: من الكاريزما ، وفواتير الدولار والكلام - إلى الإعجاب والتعاون والراحة عند السفر معًا. لاحظ أن هذه الإشارات يمكن أن تختلف من صفر إلى واحد أيضًا. هذا يعني أنه يمكنني أخيرًا إضافة "عصب الكل أو لا شيء" أخيرًا للسماح له بالإجابة على سؤالي تمامًا: "هل يجب أن أتزوجها أم لا؟"


صورة


حسنًا ، بالطبع ، ليس كل شيء بهذه البساطة (من حيث النساء). دعونا نقدم القليل من الدراما والواقع لعالمنا البسيط والوردي. أولاً ، سنجعل الخلايا العصبية "الزواج من عدمه" حكيمة. إنها طبيعة إنسانية أن يتردد ، بطريقة أو بأخرى. شيء واحد آخر ، سنضيف الخلايا العصبية التي "تريد الأطفال منها" ، وتكون قريبة جدًا من الواقع - الخلايا العصبية "الابتعاد عنها".


لا أفهم شيئًا من النساء ، لذلك تبدو شبكتي البدائية الآن مثل الرسم التوضيحي في الجزء العلوي من هذه المقالة.


وتسمى تأكيدات المدخلات "طبقة الإدخال" ، والأحكام النهائية - "طبقة المخرجات" ، بينما تكون مخفية في الوسط "طبقة مخفية". الطبقة الخفية هي أحكامي وأفكاري غير المكتملة التي لا أحد يعرف عنها. يمكن أن تكون مخفية عدة طبقات أو لا شيء منها.


بعيدا عن كل شيء أو لا شيء


هل تتذكر حديثي عن التأثير السلبي للمال على رغبتي في الذهاب في رحلة مع شخص ما؟ حسنا ، لقد كنت الغش. بالنسبة للرحلات المشتركة في مكان ما ، من الأفضل أن يكون لديك شخص بجانبك بالمال ، ليس كثيرًا ولا قليل جدًا. بالنسبة لي ، يبدو أكثر إثارة.


لا يزال ، هنا لدي موقف صعب:


If I make money weight negative, then the less money the better. If money weight is positive, the more money the better. If money has zero weight, then it does not matter at all. 

لذلك ، الوزن فقط لا يكفي بالنسبة لي لمعرفة "لا أكثر ولا أقل" الوضع!


لتخطي ذلك ، سوف أخترع عصبتين جديدتين: "المال كثير" ، "مال قليل" وأغذي التدفق النقدي لسيدي على مدخلاتهم.


لدي الآن حكمان: "الكثير" و "القليل". إذا كان هناك ناتجان ضئيلان ، فأنا أدبي أحصل على شيء "لا كثير ولا قليل". وهذا هو ، في الإخراج سنضع خلية واحدة أخرى مع الأوزان السلبية:


صورة


شيء "لا كثير ولا قليل": أسهم باللونين الأحمر والأزرق تظهر علاقات إيجابية وسلبية على التوالي.


بشكل عام ، هذا يعني أن الخلايا العصبية تذكرنا كتل من مجموعة البناء. مثل معالج تم بناؤه من الترانزستورات ، يمكن أن الخلايا العصبية معا تشكيل الدماغ. على سبيل المثال ، يمكن تقديم حكم "غني أو ذكي" على النحو التالي:


صورة
الشيء "إما أو": تظهر الأسهم باللونين الأحمر والأزرق على العلاقات الإيجابية والسلبية على التوالي.


أو بهذه الطريقة:


صورة
يمكننا استبدال الخلايا العصبية "الحكيمة" بأخرى "لا شيء أو لا شيء" والحصول على عامل XOR المنطقي. النقطة هي عدم نسيان ضبط عتبات الإثارة.


على عكس الترانزستورات ومنطق "if - then" الثابت للمبرمج النموذجي ، فإن شبكة الخلايا العصبية قادرة على اتخاذ قرارات مرجحة ، وسوف تتغير نتائجها من خلال تنوعات سلسة من معلمات الإدخال. هذه هي الحكمة!


أود أن ألفت انتباهكم إلى أن إضافة طبقة مكونة من اثنين من الخلايا العصبية قد مكّن الخلايا العصبية "لا أكثر ولا أقل" من إنتاج حكم أكثر تعقيدًا وتوازناً ، مع الانتقال إلى المستوى المنطقي الجديد. هذا هو الانتقال من "الكثير" أو "الأقل" إلى حل وسط ، إلى أحكام أكثر تفكيرًا من وجهة نظر الفلسفة. ماذا لو أضفنا طبقات مخفية جديدة؟ نحن قادرون على تبني هذه الشبكة البسيطة بأذهاننا ، لكن ماذا عن شبكة لها 7 طبقات؟ هل ما زلنا قادرين على إدراك عمق أحكامها؟ وماذا لو كان لكل منهما ، بما في ذلك طبقة الإدخال ، حوالي ألف خلية عصبية؟ ما رأيك أنها ستكون قادرة على؟


تخيل زواجي وأحب هذا الزواج أكثر وأكثر تعقيدًا حتى ينتهي الأمر في النهاية بمثل هذه الشبكة. في مكان ما هناك يخفي جميع الخلايا العصبية التسعة لدينا الأصلي ، وبالتالي تحويلها إلى واقع ملموس. بغض النظر عن مدى صعوبة المحاولة ، ليس لدينا أي فرصة لفهم جميع التبعيات والطبيعة العميقة للأحكام الصادرة عن هذه الشبكة. بالنسبة لي ، يمكن مقارنة الانتقال من شبكة 3x3 إلى 7x1000 لفهم حجم المجرة ، إن لم يكن الكون مقارنة بحجم جسدي الخاص. ببساطة ، لن ينجح في ذلك. لا يمكن تفسير الحل الذي توفره هذه الشبكة من خلال تفاعل أي من الخلايا العصبية الخاصة بها بالمنطق. إنه ما نسميه "الحدس" في الحياة اليومية (على الأقل "واحد من ... أو أحد ...") ، وهي رغبة لا يمكن تفسيرها للنظام أو تلميح يقدمه لنا.


ومع ذلك ، على عكس المثال التخليقي الخاص بنا لشبكة 3 × 3 ، حيث كل خلية عصبية في الطبقة المخفية كافية وذات طابع رسمي دقيق ، في الشبكة الحقيقية ، هذا ليس بالضرورة كذلك. في شبكة مصممة تصميما جيدا ، حجمها غير مفرط في حل المهمة المحددة ، ستكتشف كل خلية عصبية سمة معينة ، لكن هذا لا يعني على الإطلاق أنه في لغتنا يمكننا أن نجد كلمة أو عبارة مناسبة لوصفها. . ينطبق هذا على الفرد ، ويعني ذلك ميزة معينة يمكن أن تشعر بها ولكن لا يمكنك شرحها بالكلمات.


تدريب


لقد ذكرت بضعة أسطر أعلاه شبكة مصممة تصميما جيدا ، وبالتالي من المحتمل أن تثير سؤالك غير المعلن: "وكيف يمكننا تصميم مكونات الشبكة الآلاف من الخلايا العصبية. كم عدد "سنوات الإنسان" والحياة المدمرة التي نحتاجها لتحقيق ذلك؟ " أخشى الإجابة على الجزء الثاني. الطريقة الأفضل هي جعل إجراءات الضبط تلقائية ، مما يجبر الشبكة على القيام بهذه المهمة بنفسها. وتسمى هذه العملية الأتمتة التدريب. لتقديم فكرة عامة ، يجب أن أعود إلى المجاز الأصلي لـ "قضية مهمة للغاية":


لقد جئنا إلى هذا العالم بعقولنا واضحة وبريئة تمامًا ، وشبكتنا العصبية تجهل تمامًا السيدات. نحن بحاجة إلى إعداده بطريقة سلسة للسعادة والفرح ليستقر في منزلنا. لتحقيق ذلك ، نحتاج إلى بعض الخبرة التي يمكن تطويرها بعدة طرق:


وجود مدرب بجانبك للقيام بهذه المهمة (للحالمين والعاطفين). مشاهدة مسلسلات هوليوود وقراءة روايات متدفق. يمكن للمرء أيضا أن يأخذ الآباء و / أو الأصدقاء لجمع المعلومات. ثم ، بناءً على كمية المعلومات التي يتم الحصول عليها ، حان الوقت للتحقق من المعرفة المتراكمة حتى الآن. الفشل في النجاح ، وإحباط المحاولة والترجيع لتبدأ مع روايات الحب مرة أخرى.
لا يوجد مدرب لمساعدتك (للمجربين اليائسين). استخدم طريقة التجربة والخطأ في الزواج من دزينة أو اثنتين من النساء. عند الزواج ، تخدش رأسك في كل مرة. كرر ذلك حتى تظن أنها كافية وتشعر أنك تعرف كيف يحدث هذا عادة.
لا يوجد مدرب لمساعدتك ، الخيار 2 (المتفائلون اليائسون سيختارون هذا). دعه يذهب ويفعل شيئًا للحياة ليجد نفسه متزوجًا ذات يوم. بعد ذلك ، أعد ضبط شبكتك وفقًا للواقع الحالي للتأكد من أن كل شيء يناسبك جيدًا.
منطقيا ، ينبغي علي أن أكتب كل التفاصيل بالتفصيل ، لكنني أخشى أنه بدون الرياضيات سيكون هناك الكثير من الفلسفة. لهذا السبب ، أعتقد أنني أفضل توقف هنا. ربما في المرة القادمة؟


كل ما ذكر أعلاه صحيح بالنسبة لشبكات الخلايا العصبية الاصطناعية من نوع "perceptron". الشبكات الأخرى متشابهة وفقًا للمبادئ ولكن لها أيضًا خصائصها الخاصة.


أتمنى أن يكون لديك أوزان جيدة وأخذ عينات ممتازة للتدريب الخاص بك! وإذا لم تكن بحاجة إليها بالفعل ، فأخبر شخصًا آخر بهذا المقال.


نسخة رو

Source: https://habr.com/ru/post/ar454484/


All Articles