Алина Саратова

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

3033

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

3033

08.08.2016, 16:42

URL: https://babr24.net/?ADE=270820

Bytes: 7468 / 7303

Версия для печати

Скачать PDF

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"

Великан среди озёр: итоги викторины Бабра

Байкал – не просто глубокое озеро, это крупнейший резервуар пресной воды на планете. В его водной чаше хранится около 20 % всех мировых запасов незамороженной (!) пресной воды. Чтобы вычерпать всё до дна, потребовалось бы потратить десятки тысяч лет. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

8503

28.06.2025

Томский кампус: пациент скорее мёртв, чем жив

Компанию, которая создавалась с целью возведения томского межвузовского кампуса, хотят признать банкротом – Федеральная налоговая служба подала в Арбитражный суд Москвы соответствующее заявление. Губернатор Владимир Мазур заявил, что реализацией мегапроекта займутся только в феврале 2026 года.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбразованиеЭкономика и бизнесТомск

6894

26.06.2025

Учёные ТГУ. Следы юрского периода и экспедиция в Арктику

Палеонтологам Томского госуниверситета удалось обнаружить следы растений и животный юрского периода. Также из интересного: студент ТГУ возглавил группу в Арктической экологической экспедиции на остров Ловецкий.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияЗдоровьеТомск

9522

20.06.2025

Солнечная альтернатива угольному дыму: удачный эксперимент или утопия?

На фоне ежегодного ухудшения экологической ситуации в Улан-Баторе, одной из самых острых проблем остается высокий уровень загрязнения воздуха. Виновниками часто называют частные домохозяйства, использующие угольные печи для отопления в холодное время года.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоЭкологияМонголия

8461

18.06.2025

Телеграм Томска за неделю: «ковровый» скандал и возможное падение ракеты

Бабр представляет обзор ключевых событий и обсуждений в томском сегменте мессенджера Telegram за неделю с 9 по 15 июня 2025 года включительно. «Ковровый» скандал Администрация Томской области решила приобрести километр ковров за 10 миллионов рублей.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбществоТомск

2369

16.06.2025

Байкал глазами Палласа: итоги викторины Бабра

Это учёный мирового уровня – академик Петербургской академии наук, который успел возглавить несколько крупных научных экспедиций по России, в том числе на Байкал. Многие из его трудов – крупные исследования, такие как «Флора России» и «Азиатско-русская фауна». Телеграм-канал «Бурятия. Бабр.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

22343

13.06.2025

Загадочные миграции в Байкале: итоги викторины Бабра

В Байкале ежедневно происходит перемещение водных организмов: миллионы мелких обитателей – от рачков до одноклеточных – поднимаются ближе к поверхности, а с рассветом снова опускаются на глубину. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр. Дальше некуда» предложил читателям угадать, про какое явление идёт речь.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

16270

31.05.2025

Учёные ТГУ. Торжественный запуск, или Российский электролит для суперконденсатора

В Томске с 20 мая проходит масштабный Всероссийский форум U-NOVUS-2025, в котором принимают участие предприниматели, инженеры и молодые учёные. 23 мая 2025 года стало известно, что в рамках этого форума прошёл запуск установки по получению органического электролита для суперконденсаторов.

Андрей Тихонов

Наука и технологииСобытияОбразованиеТомск

4012

26.05.2025

«Денег нет, уменьшаем». Томские власти сэкономят на площади кампуса

Давно не было слышно о мегапроекте томского межвузовского студгородка, задуманного экс-губернатором Сергеем Жвачкиным без малого шесть лет назад.

Андрей Игнатьев

Наука и технологииОбразованиеЭкономика и бизнесТомск

20322

15.05.2025

Учёные ТГУ рассказали о многофункциональной программе Geant4 и суперколлайдере NICA

Томский государственный университет организует школу для изучения пакета программ Geant4. Такая технология используется в крупных научных проектах в области физики высоких энергий. Кроме того, программу Geant4 используют для моделирования прохождения частиц на большом адронном коллайдере.

Андрей Тихонов

Наука и технологииОбразованиеИнтернет и ИТТомск

9874

21.04.2025

Инсайд. Новосибирский академгородок хочет отсоединиться?

Инициативная группа, выступающая за предоставление Советскому району Новосибирска, включающему территорию Академгородка, особого административного статуса, обратилась к губернатору Новосибирской области Андрею Травникову с предложением обсудить возможность преобразования этой зоны в самостоятельное ...

Ярослава Грин

Наука и технологииПолитикаНовосибирск

35325

19.04.2025

Передовые технологии и деловые контакты: в Улан-Баторе проходит выставка Mongolia Mining 2025

В столице Монголии начала работу крупнейшая специализированная выставка страны — Mongolia Mining 2025. С 17 апреля она проходит во Дворце спорта Буян-Ухаа в районе Хан-Уул.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоЭкономика и бизнесМонголия

27205

19.04.2025

Лица Сибири

Ищенко Роман

Сафронов Андрей

Неупокоев Петр

Хоменко Андрей

Куглянт Ольга

Баранов Юрий

Свердлов Владислав

Шишмарёв Виталий

Кобзев Игорь

Должиков Андрей