26-amaliy ish. Valtsevning akli neyroni

30-AMALIY ISH. NEYR TARMOQLARI TEXNOLOGIYALARI VA MATEMATIK MODELLASH USULLARI.
Avvalroq matematik modellashtirish usuli ilmiy-amaliy bilimlarni olishning eng kuchli va istiqbolli zamonaviy vositalaridan biri ekanligi, uning sivilizatsiyamiz shakllanishida ulkan rol o‘ynaganligi va bu rolning tobora ortib borayotganini aytib o‘tgan edik. so'nggi yillar.
Shuni ta'kidlash kerakki, matematik modellashtirish usulining o'zi ko'p asrlar oldin matematika bilan bir vaqtda paydo bo'lgan. To'g'ri aytganda, matematikaning maqsadi har doim o'ziga xos tilda atrofdagi dunyo naqshlarini aks ettirish (ya'ni modellashtirish) bo'lgan.
20-asrning ikkinchi yarmida matematik modellashtirish usulining rivojlanishiga katta turtki bo'ldi. kompyuter texnologiyalarining paydo bo'lishiga olib keldi. Kompyuter axborotni qayta ishlash va vizualizatsiya qilish bilan bog'liq "qo'pol" ishlarni o'z zimmasiga olishi bilan bir qatorda, u matematik modellashtirishning matematik tenglamalar yechimlarini topish kabi intellektual bosqichlarini ham bajarishni o'rgandi.
Biroq, bularning barchasi bilan, qurilish yoki ular aytganidek, matematik modellarni shakllantirish bilan bog'liq bo'lgan birinchi bosqich odamda qoldi. Modelning muhim (simulyatsiya natijasiga ta'sir qiluvchi) kirish parametrlarini aniqlash shaxsga bog'liq edi. Matematik modelga tabiatning qanday qonuniyatlari, o'rganilayotgan predmet sohasining (ob'ekt, jarayon, hodisa) qanday qonuniyatlarini kiritish kerakligi shaxsning o'ziga bog'liq edi.
Aytgancha, tabiat qonunlarini bilish sivilizatsiyamizning asosiy boyliklaridan biridir. Tabiat qonunlari insoniyat tarixi davomida olimlar tomonidan ijodiy izlanishlar, tajribalar va ilmiy munozaralar natijasida kashf etilgan.
Shunday qilib, XX asr oxiri - XXI asrning boshlarida. sivilizatsiya tarixida uning ahamiyati va ko‘lamini hali to‘liq anglab yetmagan voqeaning guvohi bo‘lamiz. Bu “muqaddas”, o‘ta intellektli, sof “inson” funksiyalarni kompyuter o‘z zimmasiga olganiga guvoh bo‘lamiz.
Aylanadi, u qodir odamni almashtirish va Bu yerga.
Ma’lum bo‘lishicha, u (o‘ylash qo‘rqinchli!) Ilmiy kashfiyotlar qila oladi.
U tabiat qonunlarini o'zi kashf eta oladi va ularni matematik modellarga kirita oladi!
Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, kompyuter endilikda odamga o'z g'oyalarini matematik modellar ko'rinishida amalga oshirishga yordam berish bilan birga, matematik modellarni o'zi ham yaratishi mumkin. Endi u "A" dan "Z" gacha bo'lgan barcha matematik modellashtirish jarayonini to'liq bajara oladi. Bundan tashqari, ko'p hollarda kompyuter matematik modellarni yaratish bilan odamga qaraganda yaxshiroq ishlaydi. Masalan, kompyuter o'zi yaratgan modellarda mutaxassislarga ma'lum bo'lmagan naqshlar va ichki ulanishlarni aniqlashi va hisobga olishi mumkin (5-bobga qarang). Natijada, kompyuterda yaratilgan modellar simulyatsiya natijasiga ta'sir qiluvchi ko'proq omillar va naqshlarni hisobga oladi, bu, albatta, modellarning sifatini yaxshilaydi.
Bu qanday kompyuter, u nafaqat matematik formulalarni qayta ishlash va matematik tenglamalarni yechish, balki bu formula va tenglamalarni mustaqil ravishda shakllantirish, ularni fan sohalari tahlilidan ajratib olish mumkin?
Kursimizni o'rganib chiqqanimizdan keyin ko'rganimizdek, bu oddiy kompyuter emas. An'anaviy (von Neumann) kompyuter ikkilik sonlarni qo'shish va ayirishdir. Ma'lumki, ko'paytirish, bo'lish va darajaga ko'tarish kabi murakkabroq operatsiyalar, oddiy kompyuter, boshqa hamma narsa kabi, qo'shish va ayirishni kamaytiradi. Olimning miyasida ilmiy kashfiyotlar qilganda bu umuman sodir bo'lmasligiga rozi bo'ling.
Tabiat qonunlarini kashf etishga faqat inson, to'g'rirog'i, uning miyasi qodir.
Shunday qilib, kompyuter kerak bolmoq adekvatmiya.
Shunday qilib, kompyuter kerak bolmoq yaratilgan, Qanday dedi ichida Injil,
"suratda va o'xshashlikda", lekin Xudodan emas, balki inson miyasida.
Bu yerda muvofiq iqtibos sozlar dan Injillar: "VA dedi Xudo:
yarataylik odam yoqilgan tasvir Bizniki va yoqilgan o'xshashlik Bizning..."¹⁾.
Bu inson miyasi kabi ishlaydigan kompyuterlar va kompyuter dasturlarini yaratish g'oyasi sun'iy intellektning eng qiziqarli va samarali bo'limlaridan biri - neyroinformatikaning asosidir.
Neyrokompyuter (yoki uning dasturiy ta'minoti - neyron tarmoq), xuddi inson miyasi kabi, bir-biriga bog'langan ko'plab elementar hujayralar - sun'iy neyronlardan iborat. Ularning harakat tamoyili ko'p jihatdan miyani tashkil etuvchi biologik neyronlarning ta'sir qilish printsipiga o'xshaydi. Miyada bo'lgani kabi, neyrokompyuterning neyronlari ham ko'plab ulanishlar bilan bog'langan bo'lib, ular orqali elektr signallari almashinuvi sodir bo'ladi. Biologik neyronlar singari, neyrokompyuterning neyronlari ham hayajonlangan holatga tushib, boshqa neyronlarga elektr signallarini ishlab chiqarishi va yuborishi mumkin. Bundan tashqari, har bir neyronning hayajonlangan holatiga o'tish ehtimoli qanchalik baland bo'lsa, u boshqa neyronlardan shunchalik ko'p signal oladi.
Umumiy neyrofiziologik tushunchalarga ko'ra, miyada saqlanadigan barcha ma'lumotlar sinaptik aloqalar matritsasi shaklida kodlangan. Bu biologik neyronlarni bog'laydigan o'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanlik qiymatlari to'plami. Bu qiymatlar miya faoliyati davomida doimo o'zgarib turadi, bu esa miyada saqlanadigan ma'lumotlarning to'planishi va to'g'rilanishini ta'minlaydi. Shunga o'xshash mexanizm neyrokompyuterda neyronlarni bog'laydigan o'tkazgichlarning elektr o'tkazuvchanligi vazifasini bajaradigan sinaptik og'irlik koeffitsientlarining mos keladigan o'zgarishi bilan taqlid qilinadi. Shunday qilib, neyrokompyuterda, shuningdek, miyada barcha ma'lumotlar neyronlarning sinaptik aloqalari kuchlari matritsasi shaklida taqdim etiladi va saqlanadi.
Oddiy kompyuterdan farqli o'laroq, neyrokompyuter dasturlashtirilmagan, balki odam kabi o'rganadi; bunda sinaptik bog'lanishlar mustahkamligi o'rnatiladi. Trening modellashtirilgan mavzu bo'yicha ma'lumotlarni o'z ichiga olgan o'quv misollari bo'yicha olib boriladi. Masalan, neyrokompyuter Pifagor teoremasini “kashf etishi” uchun bir nechta turli xil to‘g‘ri burchakli uchburchaklarni chizish, ularning gipotenuzalari va oyoqlari uzunligini o‘lchash va bu ma’lumotni neyrokompyuterga o‘tkazish kerak bo‘ladi. Agar o'lchovlar to'g'ri bajarilgan bo'lsa va juda ko'p uchburchaklar bo'lsa, unda neyrokompyuter antik davrning buyuk geometriyasining jasoratini takrorlashiga shubha yo'q!
Xuddi shunday qilish va tegishli fan sohalari haqida ma'lumot to'plash orqali neyrokompyuter yordamida Arximed qonuni, Nyuton qonunlari, fizika, kimyo, biologiya, iqtisod va boshqa barcha fanlarning barcha asosiy qonunlarini qayta kashf qilish mumkin.
Shunday qilib, neyrokompyuter va neyrotarmoq texnologiyalari o'z mohiyatiga ko'ra kompyuterning matematik modellarini yaratish metodologiyasiga mutlaqo yangi yondashuvni ochadi.
Faqatgina empirik tajribaga - o'qitish misollariga asoslanib, o'z-o'zidan mavzu sohalarining naqshlarini ajratib oladigan va ushbu modellardan keng ko'lamli amaliy muammolarni hal qilishda samarali foydalanishga imkon beradigan matematik modellarni yaratish mumkin bo'ldi. Shu bilan birga, inson - neyrokompyuter yaratuvchisi - fizika, kimyo, biologiya, iqtisod va hokazo qonunlari haqida o'ylashi shart emas, neyrokompyuter ularni o'zi aniqlaydi.
Neyron tarmoq va neyrokompyuter texnologiyalarining paydo bo'lishi bilan matematik modellarni qurishning yangi usuli paydo bo'ldi. Ilmiy bilimlarni olishning yangi usuli, ilgari noma'lum bo'lgan, hali o'rganilmagan bog'liqliklar va qonuniyatlarni aniqlash va ulardan amaliy muammolarni hal qilishda faol foydalanish imkonini beruvchi yangi ma'lumotlarni qidirish vositasi paydo bo'ldi.