Rete neurale biologica: importanza, componenti e confronto

Gli esseri umani hanno fatto diversi tentativi per imitare i sistemi biologici, e uno di questi sono le reti neurali artificiali ispirate alle reti neurali biologiche negli organismi viventi. Tuttavia, sono molto diversi in diversi modi. Ad esempio, gli uccelli hanno ispirato gli esseri umani a creare aeroplani e gli animali a quattro zampe ci hanno ispirato a sviluppare automobili.

Le controparti artificiali sono decisamente più potenti e migliorano la nostra vita. I perceptron, che sono i predecessori dei neuroni artificiali, sono stati creati per imitare alcune parti di un neurone biologico come dendriti, assoni e corpo cellulare utilizzando modelli matematici, elettronica e qualsiasi informazione limitata che abbiamo sulla rete neurale biologica .

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Componenti e funzionamento delle reti neurali biologiche

Didascalia immagine: parti di una rete neurale biologica

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Negli organismi viventi, il cervello è l'unità di controllo della rete neurale e ha diverse subunità che si prendono cura della vista, dei sensi, del movimento e dell'udito. Il cervello è connesso con una fitta rete di nervi al resto dei sensori e degli attori del corpo. Ci sono circa 10ªª neuroni nel cervello, e questi sono i mattoni del sistema nervoso centrale completo del corpo vivente.

Il neurone è l'elemento costitutivo fondamentale delle reti neurali. Nei sistemi biologici, un neurone è una cellula come qualsiasi altra cellula del corpo, che ha un codice DNA e viene generata allo stesso modo delle altre cellule. Sebbene possa avere un DNA diverso, la funzione è simile in tutti gli organismi. Un neurone comprende tre parti principali: il corpo cellulare (chiamato anche Soma), i dendriti e l'assone. I dendriti sono come fibre ramificate in direzioni diverse e sono collegate a molte cellule in quell'ammasso.

I dendriti ricevono i segnali dai neuroni circostanti e l'assone trasmette il segnale agli altri neuroni. Al terminale terminale dell'assone, il contatto con il dendrite avviene attraverso una sinapsi. L'assone è una lunga fibra che trasporta il segnale di uscita sotto forma di impulsi elettrici lungo la sua lunghezza. Ogni neurone ha un assone. Gli assoni passano gli impulsi da un neurone all'altro come un effetto domino.

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Perché capire le reti neurali biologiche?

Per creare modelli matematici per reti neurali artificiali, l'analisi teorica delle reti neurali biologiche è essenziale in quanto hanno una relazione molto stretta. E questa comprensione delle reti neurali del cervello ha aperto orizzonti per lo sviluppo di sistemi di reti neurali artificiali e sistemi adattivi progettati per apprendere e adattarsi alle situazioni e agli input.

Didascalia immagine: un neurone artificiale

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Reti neurali biologiche vs reti neurali artificiali

Il cervello umano è composto da circa 86 miliardi di neuroni e più di 100 trilioni di sinapsi. Nelle reti neurali artificiali, il numero di neuroni è compreso tra 10 e 1000. Ma non possiamo confrontare le capacità delle reti neurali biologiche e artificiali basandoci solo sul numero di neuroni. Ci sono anche altri fattori che devono essere considerati. Ci sono molti livelli nelle reti neurali artificiali e sono interconnessi per risolvere problemi di classificazione.

Le reti neurali biologiche tollerano una grande quantità di ambiguità nei dati. Tuttavia, le reti neurali artificiali richiedono dati alquanto precisi, strutturati e formattati per tollerare l'ambiguità. Le reti neurali biologiche sono tolleranti ai guasti fino a un certo livello e i guasti minori non comporteranno sempre una perdita di memoria.

Il cervello può recuperare e guarire in una certa misura. Ma le reti neurali artificiali non sono progettate per la tolleranza ai guasti o l'autorigenerazione. A volte possiamo ancora recuperare salvando i valori di peso attuali del modello e continuando l'allenamento dallo stato salvato.

Parlando di consumo energetico, il cervello richiede circa il 20% di tutta l'energia del corpo umano, equivalente a circa 20 watt, che è eccezionalmente efficiente. Ma i computer hanno bisogno di un'enorme quantità di potenza di calcolo per risolvere lo stesso problema e generano anche molto calore durante il calcolo.

Le reti neurali artificiali sono state ispirate dalle reti neurali biologiche del corpo umano. La modellazione delle reti neurali biologiche è stata un passaggio cruciale nello sviluppo delle reti neurali artificiali. Molti scienziati hanno tentato di capire il funzionamento del cervello. Le reti neurali artificiali oggi vengono utilizzate per varie applicazioni, alcune sono correlate biologicamente e la maggior parte di esse sono legate all'ingegneria.

Anche se le reti neurali biologiche e le reti neurali artificiali hanno funzioni simili, presentano comunque molte differenze. Sono stati fatti molti tentativi per comprendere il complesso meccanismo delle reti neurali biologiche s. Eppure, hanno ancora molti segreti per sbloccare e ispirare il futuro dell'intelligenza artificiale.

Conclusione

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