Возьми нейродруга в помощники

Елманов Олег (Spy_Dr@comail.ru)

Спецвыпуск Xakep, номер #038, стр. 038-086-1

Нейрокомпьютер снаружи и изнутри

Сидишь как-нибудь ночью, глядишь тупо в монитор, в разбегающиеся строчки кода. Голова не варит, комп глючит, а завтра сдавать курсовик. И ничего еще не готово. Что делать? Так было бы классно лечь в кроватку, ноги кверху, бутылочку в руки, и давать указания цифровому другу насчет работы...

Так что же такое нейрокомпьютер? На ум приходят фантастические фильмы про искусственный разум и восставшие машины. Действительно, первоначальной задумкой и было создать машину - модель мозга, которая смогла бы решать задачи не хуже человека. В основу были положены знания о строении мозга и его элементарных частицах - нейронах.

Биологический прототип

А что же интересного в твоих мозгах? Строение мозга очень сложное. Но это не медицинский альманах, да и я не доктор наук :), поэтому для простоты поясню на кошках. С большими упрощениями мозг состоит из порядка миллиарда мельчайших вычислительных элементов (нейронов), связанных с органами чувств и между собой специальными нитями (аксонами). Импульсы, зарождающиеся в органах чувств, передаются от нейрона к нейрону с помощью пресловутых синапсов и дендритов. Каждый нейрон при приеме поступающего на вход сигнала обрабатывает его и, в зависимости от внутренних условий, а также уровня и вида сигнала, выдает ответ на ряд других нейронов. Хотя скорость передачи сигнала от нейрона к нейрону невелика, за счет распараллеливания обработки поступающих сигналов общее время между поступлением на вход сигнала и выдачей результата ничтожно мало.

Работа искусственного нейрона внешне напоминает работу биологического прообраза: от других нейронов на его вход поступают сигналы, значимость которых в соответствии с матрицей весов уменьшается или увеличивается. Далее все сигналы складываются и обрабатываются пороговой функцией, поступают на выход и рассылаются другим нейронам.

Вехи истории

Если ты думаешь, что нейрокомпьютинг появился каких-нибудь лет десять назад, ты глубоко ошибаешься. Первые упоминания об опытах в данной области датируются 1943 годом, когда неугомонные нейропсихолог Уоррен Маккалок (J.McCulloch) и математик Уолтер Питтс (W.Pitts), пытаясь построить математическую модель мозга, сформулировали основные принципы построения нейросетей.

Пятидесятые годы прошлого века ознаменовались бумом в области "буржуазной науки кибернетики". Ученые-оптимисты ринулись конструировать на основе математических моделей первые образцы искусственного интеллекта. Конечно, супермозг у них не вышел, но, тем не менее, в 1958 году Фрэнк Розенблатт разработал первую действующую модель нейрокомпьютера - перцептрон (от perception - восприятие). Эта модель могла решать примитивные задачи классификации, а ее обучение требовало около получаса машинного времени на одном из самых мощных в то время компьютеров IBM-704. Вслед за программной реализацией настала очередь и материального воплощения. В 1960 году был сконструирован и построен первый нейрокомпьютер Mark 1 Perceptron. Предназначался он для распознавания изображений, с чем справлялся для своего времени более чем успешно.