Алина Саратова

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

3202

08.08.2016, 16:42

До чего дошел искусственный нейрон

Уже не один фантаст предсказывал гибель человечеству из-за искусственного интеллекта – ан нет. Настоящих ученых можно остановить только бомбой с прямым попаданием. Сейчас очень много внимания уделяется так называемым искусственным нейронным сетям.

С чего начинали

Если не брать во внимание обработку больших массивов информации, человеческий мозг обладает огромным преимуществом по сравнению с компьютером. Человек может распознавать лица, даже если в поле зрения будет много посторонних объектов и плохое освещение. Человеческий мозг не перестанет работать только потому, что несколько клеток погибнет. Но самой удивительной особенностью человеческого мозга является то, что он может учиться.

Расчеты головного мозга производятся посредством тесно взаимосвязанных нейронных сетей, которые передают информацию, отсылая электрические импульсы через нейронные проводки, состоящие из аксонов, синапсов и дендритов.

В 1943 году компания McCulloch and Pitts смоделировала искусственный нейрон, как переключатель, который получает информацию от других нейронов и в зависимости от общего взвешенного входа, либо приводится в действие, либо остается неактивным. В узле искусственной нейронной сети пришедшие сигналы умножаются на соответствующие веса синапсов и суммируются. Эти коэффициенты могут быть как положительными (возбуждающими), так и отрицательными (тормозящими). В 1960 годах было доказано, что такие нейронные модели обладают свойствами, сходными с мозгом: они могут выполнять сложные операции распознавания образов, и они могут функционировать, даже если некоторые связи между нейронами разрушены.

Простые сети из таких нейронов могут обучаться на примерах, известных в определенных областях. Perceptron Фрэнка Розенблатта использовал аналоговые электрические компоненты, чтобы создать бинарный классификатор. Это такое умное название системы, которая принимает ввод - изображение или фигуру - и определяет его в одну из двух категорий типа «квадратный» и «неквадратный». Но компьютеры на то время не обладали достаточной вычислительной мощью, чтобы эффективно принимать множество таких решений. А ограниченное число синтетических нейронов также ограничивало сложность операций, которые могла проводить сеть.

Чуть позднее была создана программа NETtalk, которая применяла искусственные нейронные сети для машинного чтения текста и была первым широко известным приложением. С этого началась другая волна, вызвавшая интерес к исследованиям ИНС и поднявшая шумиху вокруг магического обучения мыслящих машин.

К чему пришли

Искусственные нейронные сети, используемые сегодня, являются реальными системами, которые задействуют слоевой подход для выработки понимания, а не сетью узлов, сообщающих информацию туда и обратно между собой.

Эти системы используют один алгоритм для обработки представления ввода, а затем передают его следующему слою для обработки другим алгоритмом, который даст более высокоуровневое понимание, и так далее. Другими словами, это нечто вроде каскадных математических уравнений, которые могут различать отдельные детали и паттерны. В случае распознавания, к примеру, образов, первый слой ИНС анализирует яркость пикселя, а затем передает его второму, чтобы определять кромки и линии, образованные полосками аналогичных пикселей. Следующие слои могут идентифицировать формы и текстуры, а дальше по цепочке они могут определять кластеризацию деталей этих абстрактных изображений в виде реальных физических элементов вроде глаз или колес. В самом конце кластеризация высокоуровневых деталей вполне может интерпретироваться, как реальный объект: два глаза, нос и рот образуют лицо и т. д.

На конференции I/O в мае 2016 года Google объявила, что нейронные сети, работающие в основе продуктов вроде Google Photos, сейчас используют 30 разных слоев, чтобы осмысленно обрабатывать изображения.

Нейронные сети не могут обучаться, пока в них не вбросить достаточно данных. Они нуждаются в больших объемах информации, чтобы понимать ее, пропускать через слои и пытаться классифицировать. В процессе обучения ответ машины сравнивается с созданным человеком описанием наблюдаемого объекта. При неверном ответе сеть использует метод обратного распространения ошибки, чтобы поправить себя. Для этого делается шаг назад по каждому предыдущему слою и каждый раз вносятся математические поправки в этот слой, чтобы в следующий раз ответ был верным. Этот повторяющийся процесс известен как глубокое обучение, и именно оно наполняет сети человекоподобным интеллектом.

Сейчас обучение ИНС уже провела компания Google (а откуда, вы думаете, взялись правильные ответы на набивший оскомину вопрос: «Окей, Гугл,...?»). Facebook показал алгоритм DeepFace, который может распознавать конкретные лица людей с точностью 97%. Wolfram Alpha создала систему, которая может определять объекты и даже позволяет внедрить ее в ваше собственное программное обеспечение. Цифровой персональный ассистент Cortana от Microsoft настолько точен, что может определить разницу между снимком пемброк-вельш-корги и кардиган-вельш-корги, а здесь разницу заметит не каждый человек. Skype использует нейронные сети для перевода с одного языка на другой на лету; китайский поисковик Baidu использует их для таргетированной рекламы в своем поисковике, и т. д..

А один американский гражданин самостоятельно создал антикошачью охранную сигнализацию, работающую на основе нейросети и защищающую его газон при помощи опрыскивателей. В проекте он использовал четыре устройства: одну камеру наблюдения, установленную на стене дома, компьютерную платформу Jetson TX1, Wi-Fi-модуль Particle Photon для «интернета вещей» и реле, подключённое к поливалкам. Если камера засекает изменение, она последовательно делает семь снимков и передаёт их через FTP на Jetson. На Jetson работает система, основанная на нейросети Caffe: она определяет, есть ли на фотографии кошка. Если кошка обнаружена, сигнал передаётся на Photon, и тот через реле включает поливалки на две минуты. Изначально используемая готовая нейросеть корректно определяла кошек лишь в 30% случаев, пришлось ее дополнительно тренировать. В результате – кошки на газоне больше не валяются.

Как и все «умное», нейронные сети могут и ошибаться. Этим летом приложение Google Photos ошибочно пометило двух чернокожих людей на фотографии как «горилл». Новый разумный механизм распознавания изображений Flickr, работающий на нейронной сети Yahoo, тоже пометил чернокожего человека как «обезьяну». Google быстро поправила проблему, просто убрав метку «горилла» из Photos.

А дальше что?

На этом ученые не останавливаются. Помимо передачи нейронным сетям точных данных, совершенствуется программное обеспечение путем объединения сетей. Недавние исследования в сотрудничестве Google и Стэнфордского университета перешли в создание программного обеспечения, которое может описывать целые сцены, а не просто один объект на них, вроде кота.

ИНС, как вид искусственного интеллекта, уже оказывают помощь людям. В прошлом нужно было просеивать свои фотографии, найти снимки приятеля с волейбольным мячом. Сегодня нейронные сети делают это для вас.

Обещают, что скоро нейронные сети (искусственные, конечно же) научатся распознавать на фотографиях признаки серьезных заболеваний, будут «читать» рентгенограммы и ставить диагнозы. А что потом?... «Скайнет»?

Алина Саратова

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

3202

08.08.2016, 16:42

URL: https://www.babr24.info/?ADE=270820

Bytes: 7468 / 7303

Версия для печати

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
[email protected]

Автор текста: Алина Саратова.

Другие статьи в рубрике "Наука и технологии"

Под Ангарском построят «лабораторию Армагеддона»

Ну что, шах и мат вам, недруги мэра Ангарска Сергея Петрова! Кто там утверждал, что Сергей Анатольевич презентует перед выборами фантастические прожекты? Говорил мэр, что в округе построят уникальный нагревный стенд для изучения физики атмосферы Земли – и вот вам!

Георгий Булычев

Наука и технологииГеоИркутск

2127

15.11.2025

Блогнот. Редкие земли Сибири

На прошлой неделе федеральные и местные телеграм-каналы с разной степенью одобрения или скепсиса наблюдали, как начинается возвращение Шойгу в Сибирь, который проводил встречи и совещания в Туве, Красноярском крае и Хакасии.

Валерий Лужный

Наука и технологииПолитикаЭкономика и бизнесКрасноярск Хакасия

5324

13.11.2025

Инсайд. Бессмысленный медиафорум за ₽10 миллионов

Медиафорум «Енисей» — это прекрасное событие, где государевы люди собираются и обсуждают важный вопрос: как бы ещё промыть мозги гражданам? А то, несмотря на всё закручивание гаек, по-прежнему остаётся много разных источников информации.

Кирилл Богданович

Наука и технологииСобытияЭкономика и бизнесКрасноярск

8304

08.11.2025

Путешествие к центру Байкала: итоги викторины Бабра

В конце XIX века были проведены важные исследования берегов Байкала. Тогда один известнейший российский геолог и палеонтолог внёс огромный вклад в изучение озера.

Есения Линней

Наука и технологииИсторияБайкал Иркутск Бурятия

2588

28.10.2025

Учёные ТГУ: эксперимент о влиянии ИИ на креативность и самая полезная жимолость

Томские учёные ведут исследование на тему того, как именно нейросети влияют не только на креативность, но и на мозговую активность человека в целом.

Андрей Тихонов

Наука и технологииИнтернет и ИТЭкологияТомск

11032

23.10.2025

Северный хранитель гор и тайги: итоги викторины Бабра

Этот редкий зверь с тёмно-бурой шерстью обитает в горах Хамар-Дабана. Зимой он держится небольшими группами, предпочитает труднодоступные лесные массивы и высокогорные долины. Сегодня численность его популяции не превышает 30 особей, поэтому вид внесён в Красную книгу России.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБурятия Байкал

17797

10.10.2025

Новые исследования учёных ТГУ

Учёные Томского государственного университета, специализирующиеся на молекулярной биологии и генной инженерии, продолжают проводить исследования в сфере засухоустойчивости растений.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияОбразованиеТомск

16361

08.10.2025

Учёные ТГУ: новые доступные прототипы хирургического клея и кровоостанавливающего средства

9 сентября стало известно, что учёные Томского государственного университета создали две разработки для применения в сфере хирургии.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЗдоровьеОбразованиеТомск

6055

16.09.2025

Инсайд. «Технопром»: совершенствуя ценность и смыслы

Форум технологического развития «Технопром», по-прежнему, остается визитной карточкой Новосибирской области на федеральном уровне. Сила и отличительная особенность «Технопрома» – в его многоцелевой сущности. Во-первых, сам формат мероприятия «к истине – через обсуждения».

Ярослава Грин

Наука и технологииНовосибирск

10754

09.09.2025

Обещанного кампуса 11 лет ждут?

Названа новая дата завершения строительства томского межвузовского кампуса. Её озвучил исполняющий обязанности заместителя губернатора по строительству и архитектуре Тимур Мухамеджанов. Когда якобы сдадут студгородок – в материале Бабра.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбразованиеЭкономика и бизнесТомск

25926

27.08.2025

Телеграм Томска за неделю: авария в Стрежевом, строительство «Южного моря» и напечатанная остановка

Бабр представляет обзор ключевых событий и обсуждений в томском сегменте мессенджера Telegram за неделю с 11 по 17 августа 2025 года включительно. Авария в Стрежевом Город Стрежевой остался без света из-за аварии. Мэр Стрежевого (@channel9528988888) Горела кабельная эстакада.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииПроисшествияЭкономика и бизнесТомск

26069

18.08.2025

Учёные ТГУ. Решение проблем с микропластиком и витамины для беспозвоночных

30 июля 2025 года стало известно о том, что студенты ТГУ нашли способ, как можно обогатить беспозвоночных, которых используют как источник витаминов, белков и жиров, нутриентами. Также 25 июля стали известны детали исследования в сфере загрязнения речных водоёмов микропластиком после стирки.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияБратья меньшиеТомск

32478

30.07.2025

Лица Сибири

Кириенко Сергей

Гусев Владислав

Бальжиров Баир

Осодоев Геннадий

Обухов Анатолий

Алашкевич Ирина

Баярбаатарын Болор

Магомедов Теймур

Сендзяк Владимир

Федоров Владислав