img012

12

2.2. Czym jest sieć neuronowa?

2.2 Czym jest sieć neuronowa?

Na temat, sieci neuronowych napisano sporo prac przeglądowych i popularnych, w tym także sporo krytycznych. Czytelnik potrzebujący popularnego wprowadzenia w samą technikę tych sieci powinien skorzystać z książek wskazanych w załączonej na końcu książki bibliografii, przy czym za szczególnie godną rekomendacji uznać można pracę [Ande88]. Ta książka ma natomiast prezentować tematykę sieci neuronowych w miarę szczegółowo i konkretnie. W kolejnych dalszych rozdziałach przedstawiony zostanie kompletny wykład najważniejszych zagadnień związanych z budową i wykorzystaniem sieci, wykład poparty szczegółową formalizacją matematyczną wprowadzanych pojęć i prezentacją nawet drobnych szczegółów dyskutowanych rozwiązań.

Ten rozdział ma jednak charakter wprowadzający i dlatego przedstawimy na razie dość ogólnie strukturę sieci i ich zastosowania. Rozważania tc będą z konieczności skrótowe i bardzo powierzchowne. Niektóre, wybrane wątki przytoczonych tu rozważań zostaną potem obszerniej omówione w dalszych rozdziałach książki. Jednak taki ogólny rzut oka na całość problematyki będzie bardzo przydatny przy dyskutowaniu szczegółów, datego osoby nie zapoznane z techniką sieci neuronowych powinny przestudiować ten rozdział z należytą uwagą. W literaturze przedmiotu spotkać można rozmaite podejścia. Przedmiotem oddzielnych badań bywa sama pojedyncza komórka nerwową lub jej fragmeuty, zwłaszcza synapsy, akson i dendryty. Sieci neuronowe bywają także samodzielnym obiektem badań teoretycznych jako całość, ponieważ jedną z często wskazywanych przyczyn budowy sieci są próby wyjaśniania przy ich pomocy zasad funkcjonowania naturalnych fragmentów systemu nerwowego na płaszczyźnie neurofizjologii neuroanalomii, ewolucji gatunku i dojrzewania osobniczego, a także psychologii. Prace te zmierzają do interpretacji takich zjawisk, jak homeostaza, inteligencja, uwaga, myślenie koncepcyjne itp. Szczególnie często obiektem takich dociekań bywa generalnie rozumiana percepcja i percepcje konkretnych rnodalności zmysłowych wraz ze zjawiskami towarzyszącymi, a także ogólne sterowanie zachowaniem w żywych organizmach. Pojawia się nawet nadzieja, że w oparciu o teorię sieci neuronowych uda się zbudować teorię mózgu, chociaż droga do tak zarysowanego celu jest bez wątpienia jeszcze bardzo daleka. Podejmowane są także udane próby wyjaśniania patologii systemu nerwowego poprzez badania modeli sieci neuronowych. Wszystkie te zagadnienia pozostawimy tu bez szerszego komentarza, ponieważ interesują nas tu głównie zastosowania techniczne, a nie implikacje biologiczne. Osoby zainteresowane podanymi aspektami mogą sięgnąć do książki [Tade9lJ.

Pierwowzorem wszelkich sieci neuronowych jest oczywiście mózg ludzki, warLo więc podać kilka informacji na jego temat. Mózg ma objętość 1400 cm³ i powierzchnię 2000 cm² (kula o tej samej objętości ma zaledwie 600 cm²!). Masa mózgu wynosi 1,6 kg. Jest to wartość średnia, gdyż są w tym zakresie duże różnice pomiędzy poszczególnymi ludźmi (na przykład mózgi kobiet są z reguły istotnie mniejsze, niż mężczyzn). Nie ma to jednak istotnego znaczenia, gdyż nie istnieje żaden naukowo wykazany związek między wagą mózgu a jego intelektualną sprawnością. Dodajmy zresztą znany fizjologom fakt, że na wymienioną masę mózgu w większości składa się woda ...

Zasadnicze znaczenie dla intelektualnych funkcji mózgu ma pokrywająca półkule kora mózgowa o grubości średnio około 3 mm, zawierająca 10^2<) komórek nerwowych i 10¹² komórek glejowych. Liczbę połączeń między komórkami szacuje się na 10^15> prz-y przeciętnym dystansie od 0,01 mm do 1 m. Komórki nerwowe wysyłają i przyjmują-impulsy o częstotliwości 1 — 100 Hz, czasie trwania 1 — 2 ms, napięciu 100 ms i szybkości propagacji