Алина Саратова

© SmartBabr

Наука и технологииИнтернет и ИТМир

2977

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

2977

08.08.2016, 16:42

URL: https://babr24.news/?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"

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

446

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

852

19.04.2025

Живой фильтр c древних времён: итоги викторины Бабра

На дне Байкала живут уникальные организмы, которые встречаются только в этом озере. Это колонии примитивных многоклеточных животных, которые ведут прикреплённый образ жизни. В озере они обитают на каменистых грунтах. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

15554

05.04.2025

3 апреля — День рождения мобильного телефона

Сегодня смартфоны — неотъемлемая часть нашей жизни. Они давно перестали быть просто телефонами и превратились в портативные компьютеры, которые используют для самых разных целей: в работе, учёбе, для развлечений и игр. А ведь ещё совсем недавно сама идея мобильного устройства связи казалась сказкой.

Эля Берковская

Наука и технологииИсторияМир

2810

03.04.2025

Учёные ТГУ рассказали про исследование генов сои для разработки новых сортов

Группа учёных Томского государственного университета обнаружили в сое гены, способные сделать растение более устойчивым к факторам окружающей среды. Это позволит увеличить объёмы выращиваемой сои, которая не будет страдать от засухи или нехватки воды.

Андрей Тихонов

Наука и технологииЭкологияОбразованиеТомск

18312

01.04.2025

Властелин высокогорья: как Монголия защищает снежных барсов

Снежный барс заселяет огромные территории Центральной Азии, но встретить этого хищника – огромное везение. Для сохранения этого вида создаются заповедники и ведётся работа по отслеживанию мест обитания животных.

Есения Линней

Наука и технологииПолитикаМонголия Россия

9818

27.03.2025

Космические амбиции Монголии: ставка на Китай

Монголия активно развивает сотрудничество с Китаем в области космических технологий. В ходе лекции на тему перспектив монголо-китайских отношений, организованной Академией наук Монголии, посол КНР Шэнь Миньцзюань рассказала о достижениях Китая в сфере высоких технологий.

Эрнест Баатырев

Наука и технологииОбществоЭкономика и бизнесМонголия Китай

9628

26.03.2025

Ученые сняли данные с байкальских буйков: что удалось узнать за год наблюдений?

Байкал — озеро, которое никогда не перестает удивлять. Чтобы понять, что происходит в этом гигантском водоеме, исследователи из Лимнологического института СО РАН уже три года используют специальные буйковые станции.

Анна Моль

Наука и технологииГеоИркутск Байкал

2986

25.03.2025

Грант на перекус: почему в Бурятии запатентовали то, что веками ели без бумажки?

Учёные ВСГУТУ разработали способ производства батончиков, в состав которых входит кедровый жмых, обезвоженные ягоды (клюква, облепиха, брусника, чёрная смородина), ягодные порошки, полученные с помощью СВЧ-обработки, а также экстракты лекарственных растений (листья облепихи и чёрной смородины, ...

Виктор Кулагин

Наука и технологииОбразованиеБурятия

3050

24.03.2025

Учёные ТГУ: о новой нейросети и загрязнении рек микропластиком

Учёные Томского государственного университета смогли создать нейросеть, способную диагностировать дефекты снимков 3D-микротомографа, обладающего искусственным интеллектом. Эта математическая модель смогла обойти аналогичные технологии других стран.

Андрей Тихонов

Наука и технологииИнтернет и ИТЭкологияТомск

26962

15.03.2025

Что скрывает река Белая? Исследователи заглянули в её прошлое

Река Белая, протекающая по просторам Бурятии и Иркутской области, всегда была важной частью местной природы. Но её история, как выяснилось, хранит куда больше тайн, чем может показаться на первый взгляд.

Анна Моль

Наука и технологииГеоИркутск Бурятия

4694

12.03.2025

Открытие подводного мира Байкала: итоги викторины Бабра

Этот учёный был доктором географических наук, организатором Байкальской лимнологической станции и Байкальской экспедиции, открыл Академический хребет и описал теорию морского происхождения байкальской фауны и флоры. Телеграм-канал «Бурятия. Бабр.

Есения Линней

Наука и технологииЭкологияБайкал Бурятия Иркутск

19846

11.03.2025

Лица Сибири

Хорошева Ирина

Айдаев Геннадий

Диксон Виталий

Разумов Дмитрий

Дугаров Булат

Васюткин Николай

Ешеев Виктор

Басаргина Ирина

Лучкин Виктор

Доржиев Баир