Алина Саратова

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

4127

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

4127

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:
newsbabr@gmail.com

Автор текста: Алина Саратова.

Другие статьи в рубрике "Наука и технологии"

Бренд Красноярска: свобода быть разным за 1,25 миллиона?

12 ноября в Красноярске открылся четвёртый всероссийский форум коммуникаций PRСРЕДА. Тема года – «Быть в рынке». В программе первого дня стояла лекция медиаменеджера Родиона Скрябина о нейросетях.

Лера Крышкина

Наука и технологииСобытияОбществоКрасноярск Россия

669

13.11.2026

PRСРЕДА: быть в рынке и в ответах нейросети

В Красноярске 12 ноября начался четвёртый форум коммуникаций «PRСРЕДА». Тема года – «Быть в рынке»: как оставаться востребованным, когда меняются площадки, аудитория и правила игры. Два дня площадкой служит Конгресс-холл СФУ.

Вера Назарова

Наука и технологииСобытияКрасноярск Россия

1195

12.11.2026

Уголовное дело. От любви до ненависти — один шаг...

...А у директора новосибирского филиала НИИ был лишь один шаг от высокого положения до возбуждения уголовного дела. Этим шагом стала крупная взятка, в получении которой подозревают Анжелику Новикову. Бабр решил разобраться в ситуации подробнее.

Андрей Тихонов

Наука и технологииКриминалСкандалыНовосибирск

2103

06.11.2026

Учёные ТГУ: очистка рек от нефтепродуктов и имплантаты нового поколения

Учёные Томского государственного университета подводят итоги своей работы. Главные события — ликвидация последствий одной из крупнейших экологических катастроф последних лет в Арктике и прорывные разработки в области медицины.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияЗдоровьеМир Томск

5524

27.10.2026

Инсайд. Красноярские учёные выяснили, что реформы развалили управление лесами

За последние 30 лет реформы лесного законодательства привели к серьёзным проблемам в лесном секторе. К такому выводу пришли учёные Красноярского научного центра СО РАН.

Кирилл Богданович

Наука и технологииОбществоЭкологияКрасноярск

5837

20.10.2026

Учёные ТГУ: лидерство в мировых рейтингах и прорыв в нейробиологии

Томский государственный университет продолжает укреплять свои позиции как один из ведущих научно-образовательных центров мира. Согласно данным международного рейтинга RUR в 2026 году ТГУ вошёл в тройку лидеров среди российских вузов в категории «Естественные науки».

Андрей Тихонов

Наука и технологииСобытияЗдоровьеТомск

1930

15.10.2026

Томский кампус: столько лет – и ни черта нет

С 2019 года тянется эпопея с томским межвузовским кампусом, а его всё никак не начнут возводить. В начале октября 2026 года «Интерфакс» со ссылкой на региональный департамент строительства сообщил о том, что подготовительные работы по студгородку приостановлены.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбразованиеЭкономикаТомск

1885

15.10.2026

Монголия и наука: религия, осадки и перелетные птицы

Эпоха Чингисхана занимает особое место в монгольской историографии. Но это не мешает ученым уделять внимание и другим периодам. Например, на днях в Улан-Баторе состоялась конференция, посвященная более древним культурам, населявшим территорию современной Монголии.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоЭкологияМонголия

5095

15.10.2026

Морской офицер, создавший байкальскую навигацию: итоги викторины Бабра

Это выдающийся русский гидрограф, посвятивший значительную часть своей работы исследованию Байкала. В конце XIX – начале XX века он руководил масштабной гидрографической экспедицией, в ходе которой впервые были подробно изучены глубины, берега и навигационные особенности озера.

Есения Линней

Наука и технологииИсторияЭкологияБайкал Байкал Иркутск

13401

09.10.2026

Монголия и наука: инженеры, медики и региональная геология

Монгольское руководство старается идти в ногу со временем и постоянно работает над развитием образовательной инфраструктуры. Благодаря этому в стране открываются учебные заведения, которые сотрудничают с ведущими зарубежными вузами. При этом не остаются без внимания и традиционные направления.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоМолодежьМонголия

11749

24.09.2026

Инсайд. Кольцово как кадровый магнит

Сибирь десятилетиями жила в парадигме кадрового донора: выучили специалиста - проводили в Москву или за рубеж. Регионы СФО конкурируют за людей с переменным успехом, и любой кейс, где поток удаётся развернуть в обратную сторону, заслуживает разбора.

Ярослава Грин

Наука и технологииНедвижимостьНовосибирск

8534

18.09.2026

Инсайд. Цифровой двойник Байкала

Селенга приносит в Байкал почти половину всей поступающей в него воды, поэтому любые её капризы озеро чувствует первым. Российские и монгольские учёные решили разобраться в этих капризах основательно и создать цифровой двойник трансграничного бассейна реки.

Василий Чайкин

Наука и технологииЭкологияРоссия Монголия Иркутск

14342

18.09.2026

Лица Сибири

Верхозин Александр

Семенов Евгений

Ермолович Олег

Ильющенков Вячеслав

Ощерин Леонид

Федоров Александр

Зезуля Алексей

Басюк Виктор

Колотовкина Светлана

Батуев Цыденжап