Rețeaua neuronală biologică: importanță, componente și comparație

Oamenii au făcut mai multe încercări de a imita sistemele biologice, iar una dintre ele este rețelele neuronale artificiale inspirate de rețelele neuronale biologice din organismele vii. Cu toate acestea, ele sunt foarte diferite în mai multe moduri. De exemplu, păsările i-au inspirat pe oameni să creeze avioane, iar animalele cu patru picioare ne-au inspirat să dezvoltăm mașini.

Omoloagele artificiale sunt cu siguranță mai puternice și ne fac viața mai bună. Perceptronii, care sunt predecesorii neuronilor artificiali, au fost creați pentru a imita anumite părți ale unui neuron biologic, cum ar fi dendrita, axonul și corpul celular, folosind modele matematice, electronice și orice informații limitate pe care le avem despre rețelele neuronale biologice .

Checkout: Idei de proiecte de inteligență artificială

Componentele și funcționarea rețelelor neuronale biologice

Legendă imagine: părți ale unei rețele neuronale biologice

Sursa imaginii

În organismele vii, creierul este unitatea de control a rețelei neuronale și are diferite subunități care au grijă de vedere, simțuri, mișcare și auz. Creierul este conectat printr-o rețea densă de nervi la restul senzorilor și actorilor corpului. Există aproximativ 10ª neuroni în creier, iar acestea sunt elementele de bază ale întregului sistem nervos central al corpului viu.

Neuronul este elementul fundamental al rețelelor neuronale. În sistemele biologice, un neuron este o celulă la fel ca orice altă celulă a corpului, care are un cod ADN și este generată în același mod ca și celelalte celule. Deși ar putea avea ADN diferit, funcția este similară în toate organismele. Un neuron cuprinde trei părți majore: corpul celular (numit și Soma), dendritele și axonul. Dendritele sunt ca fibrele ramificate în direcții diferite și sunt conectate la multe celule din acel grup.

Dendritele primesc semnalele de la neuronii din jur, iar axonul transmite semnalul celorlalți neuroni. La terminalul terminal al axonului, contactul cu dendrita se face printr-o sinapsa. Axonul este o fibră lungă care transportă semnalul de ieșire ca impulsuri electrice pe lungimea sa. Fiecare neuron are un axon. Axonii transmit impulsurile de la un neuron la altul ca un efect de domino.

Învață cursuri AI de la cele mai bune universități din lume. Câștigă programe de master, Executive PGP sau Advanced Certificate pentru a-ți accelera cariera.

De ce să înțelegem rețelele neuronale biologice?

Pentru crearea modelelor matematice pentru rețelele neuronale artificiale, analiza teoretică a rețelelor neuronale biologice este esențială, deoarece acestea au o relație foarte strânsă. Și această înțelegere a rețelelor neuronale ale creierului a deschis orizonturi pentru dezvoltarea sistemelor de rețele neuronale artificiale și a sistemelor adaptative concepute pentru a învăța și a se adapta la situații și intrări.

Legendă imagine: Un neuron artificial

Sursa imaginii

Rețele neuronale biologice vs rețele neuronale artificiale

Creierul uman este format din aproximativ 86 de miliarde de neuroni și peste 100 de trilioane de sinapse. În rețelele neuronale artificiale, numărul de neuroni este de aproximativ 10 până la 1000. Dar nu putem compara capabilitățile rețelelor neuronale biologice și artificiale pe baza doar a numărului de neuroni. Există și alți factori care trebuie luați în considerare. Există multe straturi în rețelele neuronale artificiale și sunt interconectate pentru a rezolva problemele de clasificare.

Rețelele neuronale biologice tolerează o mare ambiguitate în date. Cu toate acestea, rețelele neuronale artificiale necesită date oarecum precise, structurate și formatate pentru a tolera ambiguitatea. Rețelele neuronale biologice sunt tolerante la erori până la un anumit nivel, iar defecțiunile minore nu vor duce întotdeauna la pierderea memoriei.

Creierul se poate recupera și vindeca într-o anumită măsură. Dar rețelele neuronale artificiale nu sunt proiectate pentru toleranță la erori sau auto-regenerare. Ne putem recupera uneori salvând valorile actuale ale greutății modelului și continuând antrenamentul din starea salvată.

Vorbind despre consumul de energie, creierul necesită aproximativ 20% din toată energia corpului uman, echivalent cu aproximativ 20 de wați, ceea ce este excepțional de eficient. Dar computerele au nevoie de o cantitate enormă de putere de calcul pentru a rezolva aceeași problemă și, de asemenea, generează multă căldură în timpul calculului.

Rețelele neuronale artificiale au fost inspirate de rețelele neuronale biologice ale corpului uman. Modelarea rețelelor neuronale biologice a fost un pas crucial în dezvoltarea rețelelor neuronale artificiale. Mulți oameni de știință au încercat să înțeleagă funcționarea creierului. Astăzi, rețelele neuronale artificiale sunt folosite pentru diverse aplicații, unele sunt legate biologic și cele mai multe dintre ele sunt legate de inginerie.

Chiar dacă rețelele neuronale biologice și rețelele neuronale artificiale sunt similare ca funcție, ele au încă multe diferențe. Au fost făcute multe încercări de a înțelege mecanismul complex al rețelelor neuronale biologice . Cu toate acestea, dețin încă multe secrete pentru a debloca și a inspira viitorul inteligenței artificiale.

Concluzie

Dacă sunteți curios să stăpâniți învățarea automată și inteligența artificială, sporiți-vă cariera cu un Master of Science în Învățare automată și inteligență artificială cu IIIT-B și Universitatea John Moores din Liverpool.