Тема 5. Технології нейронних мереж та генетичні алгоритми

Інтелект характеризує здатність об’єкту в процесі мислення до генерації та вибору способу дій, які адекватно відтворюють вирішувану задачу. Інтелект розвивається в процесі біологічної еволюції з метою адаптації до зовнішнього середовища і є властивістю біологічних форм життя. Штучний інтелект базується на біологічних основах природного інтелекту і в тій чи іншій мірі здійснює моделювання мислення живих істот.

Основним об’єктом мислення є людський мозок, який є найбільш складною системою і містить приблизно 10¹² особливих клітин, які називаються нейронами. Нейрони з’єднані різноманітними зв’язками між собою визначають інтелект, творчі можливості та пам’ять людини. Нейрон отримує інформацію за допомогою спеціальних ходів, які називаються дендритами, які передають інформацію вздовж тонкого волокна, яке називається аксоном. Аксон може мати багато гілок. В кінці кожного аксону є спеціальна область, яка називається синапсом, за допомогою якої здійснюються зв’язки між різними нейронами.

Інформація по аксонах передається за допомогою коротких імпульсів, амплітуда яких біля 10мВ, довжина біля 1 мікросекунди.

В синапсах ці електричні імпульси перетворюються в сильніші сигнали, які стимулюють проходження до ядра нейрону позитивного заряду. При накопиченні цього заряду до деякого значення виникає електричний імпульс, який по аксону передається на наступного нейрону.

В процесі розумової та психічної діяльності людини в корі головного мозку розповсюджуються нейронні імпульси, які активізують відповідні частини нейронів. Сукупність нейронів та зв’язків між ними складають нейронну мережу, від функціонування якої залежать емоції, свідомість та пам’ять людини.

В процесі розвитку мозку здійснюється постійна динамічна перебудова НМ. Ця перебудова іншими словами називається процесом навчання. При цьому збільшується кількість зв’язків між нейронами, покращуються їх параметри та взаємодія між собою. Здатність НМ змінюватись в результаті зовнішніх впливів називається пластичністю. Важливою характеристикою процесу навчання є здатність до узагальнення, яка характеризує здатність об’єкта об’єднувати часткові дані для отримання закономірностей.

Адаптація характеризує процес пристосування організму чи об’єкта до зовнішнього середовища. Самоорганізація – це процес динамічної перебудови організму чи об’єкта з метою адаптації до зовнішнього середовища. Самоорганізована система – це система, яка здатна в процесі взаємодії з зовнішнім середовищем перебудовувати свої зв’язки і створювати нову структуру з метою ефективного розвитку.

Нейронна  мережа — це паралельна зв’язна мережа простих адаптивних елементів, яка взаємодіє з об’єктами реального світу аналогічно біологічній нервовій системі . З інженерної точки зору така мережа є динамічною системою, яка сильно розпаралелює, з топологією направленого графа, яка може виконувати переробку інформації за допомогою зміни свого стану у відповідь на постійний або імпульсний вхідний сигнал.