Mtandao wa neva - ni nini? Ufafanuzi, maana na upeo

2024 Mwandishi: Leah Sherlock | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 05:50

Hapo awali inajulikana kutoka kwa vitabu vya uongo vya sayansi pekee, neno mtandao wa neva katika miaka ya hivi karibuni limeingia katika maisha ya umma polepole na kwa njia isiyoonekana kama sehemu muhimu ya maendeleo ya hivi punde ya kisayansi. Kwa kweli, kwa muda mrefu, watu wanaohusika katika tasnia ya michezo ya kubahatisha wamejua kuwa huu ni mtandao wa neva. Lakini siku hizi neno hilo linapatikana na kila mtu, linajulikana na kueleweka kwa watu wengi. Bila shaka, hii inaonyesha kwamba sayansi imekuwa karibu na maisha halisi, na mafanikio mapya yanangojea katika siku zijazo. Na bado, mtandao wa neva ni nini? Hebu tujaribu kufahamu maana ya neno hilo.

Ya sasa na yajayo

Hapo zamani, mtandao wa neva, Hort na watembea kwa anga walikuwa dhana zinazohusiana kwa karibu, kwa sababu iliwezekana kukutana na akili ya bandia na uwezo wa juu sana kuliko mashine rahisi tu katika ulimwengu wa fantasia ambao hutokea katika mawazo ya baadhi ya waandishi. Na bado, mwelekeo ni kwamba hivi karibuni karibu na mtu wa kawaida katika hali halisi kuna zaidi na zaidi ya vitu hivyo ambavyo vilitajwa hapo awali katika fasihi ya hadithi za kisayansi. Hii inaruhusu sisi kusema kwamba hata ndege ya vurugu zaidi ya fantasy, labda, mapema au baadaye itapata sawa katika ukweli. Vitabu kuhusu hits, mitandao ya neural tayarisasa yanafanana zaidi na ukweli kuliko miaka kumi iliyopita, na ni nani ajuaye kitakachotokea katika muongo mwingine?

Mtandao wa neva katika hali halisi ya kisasa ni teknolojia inayokuruhusu kutambua watu, ukiwa na picha pekee uliyo nayo. Akili ya bandia ina uwezo kabisa wa kuendesha gari, inaweza kucheza na kushinda mchezo wa poker. Zaidi ya hayo, mitandao ya neural ni njia mpya za kufanya uvumbuzi wa kisayansi, hukuruhusu kuamua uwezo wa kompyuta ambao haukuwezekana hapo awali. Hii inatoa fursa za kipekee za kuelewa ulimwengu wa leo. Hata hivyo, kutokana na ripoti za habari zinazotangaza uvumbuzi wa hivi punde pekee, ni nadra kubainika mtandao wa neva ni nini. Je, neno hili linafaa kutumika kwa programu, mashine, au mchanganyiko wa seva?

Mwonekano wa jumla

Kama unavyoweza kuona kutoka kwa neno "neural network" (picha zinazotolewa katika makala hii pia hurahisisha hili kuelewa) ni muundo ambao ulibuniwa kwa mlinganisho na mantiki ya ubongo wa binadamu. Kwa kweli, kunakili muundo wa kibaolojia wa kiwango cha juu kama hicho cha ugumu kwa sasa haionekani kuwa kweli, lakini wanasayansi tayari wameweza kukaribia kusuluhisha shida. Wacha tuseme kwamba mitandao ya neural iliyoundwa hivi karibuni ni nzuri kabisa. Hort na waandishi wengine waliochapisha kazi nzuri sana hawakujua wakati wa kuandika kazi zao kwamba sayansi ingeweza kupiga hatua hadi mwaka huu.

Upekee wa ubongo wa mwanadamu ni kwamba ni muundo wa elementi nyingi, ambazohabari hupitishwa kila mara kupitia neurons. Kwa kweli, mitandao mpya ya neural pia ni miundo inayofanana, ambapo msukumo wa umeme hutoa kubadilishana kwa data muhimu. Kwa neno moja, kama katika ubongo wa mwanadamu. Na bado haijulikani: kuna tofauti yoyote kutoka kwa kompyuta ya kawaida? Baada ya yote, mashine, kama unavyojua, pia imeundwa kutoka kwa sehemu, data kati ya ambayo huhamishwa kwa njia ya sasa ya umeme. Katika vitabu kuhusu nafasi, mitandao ya neva, kila kitu kawaida huonekana kuwa cha kuvutia - mashine kubwa au ndogo, kwa mtazamo mmoja ambapo wahusika wanaelewa kile wanachoshughulikia. Lakini kwa ukweli, hali ni tofauti kufikia sasa.

Inajengwaje?

Kama unavyoweza kuona kutoka kwa karatasi za kisayansi kwenye mitandao ya neva (“Spacewalkers”, kwa bahati mbaya, si za aina hii, haijalishi zinavutia jinsi gani), wazo katika muundo unaoendelea zaidi katika uwanja wa akili ya bandia, katika kujenga muundo tata, sehemu za kibinafsi ambazo ni rahisi sana. Kwa kweli, kuchora sambamba na wanadamu, mtu anaweza kupata kufanana: sema, sehemu moja tu ya ubongo wa mamalia haina uwezo mkubwa, uwezo, na haiwezi kutoa tabia ya akili. Lakini linapokuja suala la mtu kwa ujumla, basi kiumbe kama huyo hufaulu mtihani wa kiwango cha akili kwa utulivu bila shida yoyote.

Licha ya mfanano huu, mbinu sawia ya kuunda akili bandia ilitengwa miaka michache iliyopita. Hii inaweza kuonekana kutoka kwa karatasi za kisayansi na kutoka kwa vitabu vya hadithi za sayansi kuhusu mtandao wa neva ("Spacewalkers" iliyotajwa hapo juu, kwa mfano). Kwa njia, kwa kiasi fulani hata taarifaCicero inaweza kuhusishwa na wazo la kisasa la mitandao ya neural: wakati mmoja, badala yake alipendekeza kwa bahati mbaya kwamba nyani kutupa barua zilizoandikwa kwenye ishara hewani, ili mapema au baadaye maandishi yenye maana yataunda kutoka kwao. Na tu karne ya 21 ilionyesha kuwa uovu kama huo haukustahili kabisa. Mtandao wa neva na hadithi za kisayansi zilienda kwa njia zao tofauti: ukiwapa jeshi la nyani ishara nyingi, hawataunda maandishi ya maana tu, bali pia watapata nguvu juu ya ulimwengu.

Nguvu ipo katika umoja, ndugu

Kama tulivyojifunza kutokana na majaribio mengi, kufundisha mtandao wa neva kisha huleta mafanikio wakati kifaa chenyewe kinajumuisha idadi kubwa ya vipengele. Wanasayansi wakifanya utani, kwa kweli, mtandao wa neva unaweza kukusanywa kutoka kwa kitu chochote, hata kutoka kwa sanduku za mechi, kwani wazo kuu ni seti ya sheria ambazo jamii inayotokana inatii. Kawaida sheria ni rahisi sana, lakini hukuruhusu kudhibiti mchakato wa usindikaji wa data. Katika hali hiyo, neuron (pamoja na bandia) haitakuwa kifaa kabisa, si muundo tata au mfumo usioeleweka, lakini badala ya shughuli rahisi za hesabu, zinazotekelezwa na matumizi madogo ya nishati. Rasmi katika sayansi, neurons za bandia huitwa "perceptrons". Mitandao ya Neural (“Spacefalls” inaonyesha hili vizuri) inapaswa kuwa changamano zaidi kwa maoni ya baadhi ya waandishi wa kisayansi, lakini sayansi ya kisasa inaonyesha kwamba usahili pia hutoa matokeo bora zaidi.

Uendeshaji wa neuroni bandia ni rahisi: nambari ni ingizo, thamani ya kila moja huhesabiwa.kuzuia habari, matokeo yanaongezwa, pato ni kitengo au thamani "-1". Je, msomaji aliwahi kutaka kuwa miongoni mwa walioanguka? Mitandao ya Neural inafanya kazi kwa njia tofauti kabisa katika hali halisi, angalau kwa wakati huu, kwa hivyo, unapojifikiria katika kazi ya fantasy, usipaswi kusahau kuhusu hili. Kwa kweli, mtu wa kisasa anaweza kufanya kazi na akili ya bandia, kwa mfano, kama hii: unaweza kuonyesha picha, na mfumo wa elektroniki utajibu swali "ama - au". Tuseme kwamba mtu anaweka mfumo wa kuratibu wa hatua moja na anauliza ni nini kinachoonyeshwa - dunia au, sema, anga. Baada ya kuchambua taarifa, mfumo unatoa jibu - pengine si sahihi (kulingana na ukamilifu wa AI).

Bomba

Kama unavyoweza kuona kutoka kwa mantiki ya mtandao wa kisasa wa neva, kila kipengele chake kinajaribu kukisia jibu sahihi kwa swali lililoulizwa kwa mfumo. Katika kesi hii, kuna usahihi mdogo, matokeo yanalinganishwa na matokeo ya kutupa sarafu. Lakini kazi halisi ya kisayansi huanza inapofika wakati wa kutoa mafunzo kwa mtandao wa neva. Nafasi, uchunguzi wa ulimwengu mpya, ufahamu wa kiini cha sheria za asili za ulimwengu wetu (ambazo wanasayansi wa kisasa wanategemea kutumia mitandao ya neural) zitafunguliwa wakati huo huo akili ya bandia itajifunza kwa ufanisi zaidi na ufanisi zaidi kuliko mtu.

Ukweli ni kwamba mtu anayeuliza swali kwenye mfumo anajua jibu lake sahihi. Kwa hiyo, unaweza kuiandika katika vitalu vya habari vya programu. Mtazamo unaotoa jibu sahihi hupata thamani, nahapa yule aliyejibu vibaya anapoteza, akipokea faini. Kila mzunguko wa uzinduzi wa programu mpya hutofautiana na ule uliopita kutokana na mabadiliko ya kiwango cha thamani. Kurudi kwa mfano uliopita: mapema au baadaye programu itajifunza kutofautisha wazi kati ya dunia na nafasi. Mitandao ya Neural hujifunza kwa ufanisi zaidi, ndivyo mpango wa utafiti unavyoundwa kwa usahihi zaidi - na uundaji wake unagharimu wanasayansi wa kisasa juhudi nyingi. Kama sehemu ya kazi iliyowekwa mapema: ikiwa mtandao wa neural utapewa picha nyingine kwa uchambuzi, labda hautaweza kuishughulikia kwa usahihi, lakini, kwa kuzingatia data iliyopatikana wakati wa mafunzo hapo awali, itagundua kwa usahihi wapi. dunia ipo, na wapi mawingu, anga au kitu kingine.

Kutumia wazo katika uhalisia

Ni kweli, mitandao ya neva ni ngumu zaidi kuliko ile iliyoelezwa hapo juu, ingawa kanuni yenyewe inabakia sawa. Kazi kuu ya vitu ambavyo mtandao wa neva huundwa ni kupanga habari ya nambari. Wakati wa kuchanganya wingi wa vipengele, kazi inakuwa ngumu zaidi, kwani taarifa ya pembejeo inaweza kuwa si kutoka nje, lakini kutoka kwa perceptron, ambayo tayari imefanya kazi yake ya utaratibu.

Tukirudi kwenye kazi iliyo hapo juu, basi ndani ya mtandao wa neva unaweza kuja na michakato ifuatayo: neuroni moja hutofautisha saizi za samawati na zingine, nyingine huchakata kuratibu, ya tatu huchanganua data iliyopokelewa na ya kwanza. mbili, kwa msingi wa ambayo inaamua ikiwa ardhi au mbingu iko katika hatua fulani. Zaidi ya hayo, kupanga katika saizi za bluu na nyingine kunaweza kukabidhiwa kwa niuroni kadhaa kwa wakati mmoja, na maelezo wanayopokea yanaweza kufupishwa. Wale perceptrons ambayo itatoamatokeo bora na sahihi zaidi yatapata bonus kwa namna ya thamani ya juu mwishoni, na matokeo yao yatakuwa kipaumbele wakati wa kusindika tena kazi yoyote. Kwa kweli, mtandao wa neva unageuka kuwa mwingi sana, na habari iliyosindika ndani yake itakuwa mlima usioweza kuvumilika hata kidogo, lakini itawezekana kuzingatia na kuchambua makosa na kuyazuia katika siku zijazo. Vipandikizi vinavyotokana na mfumo wa neva vinavyopatikana katika vitabu vingi vya uongo vya sayansi hufanya kazi kama hii (isipokuwa, bila shaka, waandishi hujisumbua kufikiria jinsi inavyofanya kazi).

Mafanikio ya kihistoria

Inaweza kushangaza mtu wa kawaida, lakini mitandao ya kwanza ya neva ilionekana mnamo 1958. Hii ni kutokana na ukweli kwamba kifaa cha neurons bandia ni sawa na vipengele vingine vya kompyuta, kati ya ambayo habari hupitishwa kwa muundo wa mfumo wa nambari ya binary. Mwishoni mwa miaka ya sitini, mashine iligunduliwa, inayoitwa Mark I Perceptron, ambayo kanuni za mitandao ya neural zilitekelezwa. Hii ina maana kwamba mtandao wa kwanza wa neva ulionekana muongo mmoja tu baada ya kutengenezwa kwa kompyuta ya kwanza.

Neuroni za kwanza za mtandao wa kwanza wa neva zilijumuisha vipingamizi, mirija ya redio (wakati huo, msimbo kama huo ambao wanasayansi wa kisasa wangeweza kutumia ulikuwa bado haujatengenezwa). Kufanya kazi na mtandao wa neva ilikuwa kazi ya Frank Rosenblatt, ambaye aliunda mtandao wa safu mbili. Skrini yenye ubora wa pikseli 400 ilitumiwa kusambaza data ya nje kwenye mtandao. Hivi karibuni mashine iliweza kutambua maumbo ya kijiometri. Hii tayari ilipendekeza kwamba, pamoja na uboreshaji wa ufumbuzi wa kiufundi, mitandao ya neural inawezajifunze kusoma barua. Na nani anajua nini kingine?

Mtandao wa kwanza wa neva

Kama inavyoonekana kutoka kwa historia, Rosenblatt alichomwa sana na kazi yake, alikuwa na mwelekeo kamili ndani yake, alikuwa mtaalamu wa neurophysiology. Alikuwa mwandishi wa kozi ya chuo kikuu ya kuvutia na maarufu ambayo mtu yeyote angeweza kuelewa jinsi ya kutekeleza ubongo wa binadamu katika embodiment ya kiufundi. Hata wakati huo, jumuiya ya wanasayansi ilitumaini kwamba hivi karibuni kungekuwa na fursa za kweli za kuunda roboti zenye akili zenye uwezo wa kusonga, kuzungumza, na kuunda mifumo inayofanana na yenyewe. Nani anajua, labda roboti hizi zingeenda kutawala sayari zingine?

Rosentblatt alikuwa na shauku, na unaweza kumwelewa. Wanasayansi waliamini kwamba akili ya bandia inaweza kugunduliwa ikiwa mantiki ya kihesabu ingejumuishwa kikamilifu kwenye mashine. Katika hatua hii, mtihani wa Turing tayari ulikuwepo, Asimov alitangaza wazo la robotiki. Jumuiya ya wanasayansi ilishawishika kwamba uchunguzi wa Ulimwengu ulikuwa ni suala la wakati.

Mashaka yanahalalishwa

Tayari katika miaka ya sitini kulikuwa na wanasayansi ambao walibishana na Rosenblatt na watu wengine wenye akili timamu wanaofanya kazi ya akili ya bandia. Wazo sahihi kabisa la mantiki yao ya uwongo linaweza kupatikana kutoka kwa machapisho ya Marvin Minsky, anayejulikana sana katika uwanja wake. Kwa njia, inajulikana kuwa Isaac Asimov na Stanley Kubrick walizungumza sana juu ya uwezo wa Minsky (Minsky alimsaidia kufanya kazi kwenye A Space Odyssey). Minsky hakuwa dhidi ya kuundwa kwa mitandao ya neural, kuhusu ambayoFilamu ya Kubrick inashuhudia, na kama sehemu ya kazi yake ya kisayansi, alikuwa akijishughulisha na kujifunza kwa mashine katika miaka ya hamsini. Walakini, Minsky alikuwa mgawanyiko juu ya maoni potofu, akikosoa matumaini ambayo wakati huo bado hakukuwa na msingi thabiti. Kwa njia, Marvin kutoka kwa vitabu vya Douglas Adams amepewa jina la Minsky.

Ukosoaji wa mitandao ya neva na mbinu ya wakati huo imeratibiwa katika chapisho la "Perceptron", la 1969. Ilikuwa ni kitabu hiki ambacho kiliua shauku ya watu wengi katika mitandao ya neural kwenye bud, kwa sababu mwanasayansi aliye na sifa bora alionyesha wazi kuwa Marko wa Kwanza alikuwa na dosari kadhaa. Kwanza, uwepo wa tabaka mbili tu haukuwa wa kutosha, na mashine inaweza kufanya kidogo sana, licha ya ukubwa wake mkubwa na matumizi makubwa ya nishati. Hoja ya pili ya ukosoaji ilitolewa kwa algorithms iliyoundwa na Rosenblatt kwa mafunzo ya mtandao. Kulingana na Minsky, habari kuhusu makosa ilipotea kwa uwezekano mkubwa, na safu muhimu haikupokea kiasi kamili cha data kwa uchambuzi sahihi wa hali hiyo.

Mambo yamesimama

Pamoja na ukweli kwamba wazo kuu la Minsky lilikuwa kuwaonyesha wenzake makosa ili kuwachochea kuboresha maendeleo, hali ilikuwa tofauti. Rosenblatt alikufa mwaka wa 1971, na hapakuwa na mtu wa kuendelea na kazi yake. Katika kipindi hiki, enzi ya kompyuta ilianza, na uwanja huu wa teknolojia ulikuwa ukisonga mbele kwa hatua kubwa. Watu wenye akili bora zaidi katika hisabati na sayansi ya kompyuta waliajiriwa katika sekta hii, na akili ya bandia ilionekana kama upotevu usio na maana wa nishati na rasilimali.

Mitandao ya neva haijavutia umakini wa jumuiya ya wanasayansi kwa zaidi ya muongo mmoja. Mabadiliko yalikuja wakati cyberpunk iliingia katika mtindo. Iliwezekana kupata fomula ambazo makosa yanaweza kuhesabiwa kwa usahihi wa juu. Mnamo 1986, shida iliyoandaliwa na Minsky tayari imepata suluhisho la tatu (zote tatu zilitengenezwa na vikundi huru vya wanasayansi), na ilikuwa ugunduzi huu ambao uliwafanya washiriki kuchunguza uwanja mpya: kazi kwenye mitandao ya neural ikawa hai tena. Hata hivyo, neno perceptrons lilibadilishwa kimya kimya na kompyuta ya utambuzi, kuondokana na vifaa vya majaribio, kuanza kutumia coding, kwa kutumia mbinu bora zaidi za programu. Miaka michache tu, na neurons tayari zimekusanywa katika miundo tata ambayo inaweza kukabiliana na kazi kubwa kabisa. Baada ya muda, iliwezekana, kwa mfano, kuunda programu za kusoma maandishi ya kibinadamu. Mitandao ya kwanza ilionekana kuwa na uwezo wa kujisomea, ambayo ni kwamba, walipata majibu sahihi kwa uhuru, bila maoni kutoka kwa mtu anayedhibiti kompyuta. Mitandao ya Neural imepata matumizi yao kwa vitendo. Kwa mfano, ni juu yao ambapo programu zinazotambua nambari kwenye hundi hutumiwa katika miundo ya benki nchini Marekani.

Sambaza mbele kwa kurukaruka

Katika miaka ya 90, ilionekana wazi kuwa kipengele kikuu cha mitandao ya neva ambacho kinahitaji uangalizi maalum wa wanasayansi ni uwezo wa kuchunguza eneo fulani katika kutafuta suluhu sahihi bila kuulizwa na mtu. Programu hutumia mbinu ya majaribio na hitilafu, kwa misingi ambayo inaunda kanuni za tabia.

Kipindi hiki kilibainishwa na ongezeko la watu wanaovutiahadharani kwa roboti za muda. Wabunifu wa shauku kutoka kote ulimwenguni walianza kuunda roboti zao zenye uwezo wa kujifunza. Mnamo 1997, hii iliashiria mafanikio makubwa ya kwanza katika kiwango cha ulimwengu: kwa mara ya kwanza, kompyuta ilimpiga mchezaji bora wa chess duniani, Garry Kasparov. Hata hivyo, mwishoni mwa miaka ya tisini, wanasayansi walifikia hitimisho kwamba walikuwa wamefikia dari, na akili ya bandia haikuweza kukua zaidi. Zaidi ya hayo, algorithm iliyoboreshwa vizuri ni bora zaidi kuliko mtandao wowote wa neva katika kutatua matatizo sawa. Kazi zingine zilibaki na mitandao ya neural, kwa mfano, utambuzi wa maandishi ya kumbukumbu, lakini hakuna kitu ngumu zaidi kilichopatikana. Kimsingi, kama wanasayansi wa kisasa wanasema, kulikuwa na ukosefu wa uwezo wa kiufundi.

Wakati wetu

Mitandao ya neva leo ni njia ya kutatua matatizo changamano zaidi kwa kutumia mbinu ya "suluhisho litapatikana lenyewe". Kwa kweli, hii haijaunganishwa na mapinduzi yoyote ya kisayansi, wanasayansi wa kisasa tu, taa za ulimwengu wa programu, wanapata mbinu yenye nguvu ambayo inawaruhusu kutekeleza kile ambacho mtu angeweza kufikiria kwa jumla hapo awali. Kurudi kwa maneno ya Cicero kuhusu nyani na ishara: ikiwa unampa mtu kwa wanyama ambaye atawapa malipo kwa maneno sahihi, hawataunda tu maandishi yenye maana, lakini kuandika "Vita na Amani" mpya, na hakuna mbaya zaidi.

Mitandao ya neva ya siku zetu inatumika na makampuni makubwa zaidi yanayofanya kazi katika nyanja ya teknolojia ya habari. Hizi ni mitandao ya neva ya safu nyingi inayotekelezwa kupitia seva zenye nguvu,kwa kutumia uwezekano wa Mtandao Wote wa Ulimwenguni, safu za taarifa zilizokusanywa katika miongo iliyopita.