сновної функціональної схеми багато ускладнень і винятків, проте більшість штучних нейронних мереж моделюють лише прості властивості.
Рис. 1.2а. Структура типових біологічних нейронів
Рис. 1.2б. Будова типових біологічних нейронів
Нервові клітини, або нейрони, являють собою особливий вид клітин в живих організмах, що володіють електричною активністю, основне призначення яких полягає в оперативному управлінні організмом. Сома, як правило, має поперечний розмір кілька десятків мікрон. Довжина дендритів може досягати 1 мм, дендрити сильно гілкуються, пронизуючи порівняно великий простір в околиці нейрона. Довжина аксона може досягати сотень міліметрів. На сомі і на дендритах розташовуються закінчення (колатералі) аксонів, що йдуть від інших нервових клітин. Кожне таке закінчення має вигляд потовщення, званого синаптичної бляшкою, або синапсом. Поперечні розміри синапсу, як правило, не перевищують декількох мікрон, найчастіше ці розміри становлять близько 1 мкм.
Вхідні сигнали дендритного дерева (постсинаптичні потенціали) зважуються і підсумовуються на шляху до Аксоплазматичний горбик, де генерується вихідний імпульс (спайк) або пачка імпульсів. Його наявність (або інтенсивність), отже, є функцією зваженої суми вхідних сигналів. Вихідний сигнал проходить по гілках аксона і досягає синапсів, які з'єднують аксони з дендритними деревами інших нейронів. Через синапси сигнал трансформується в новий вхідний сигнал для суміжних нейронів. Цей вхідний сигнал може бути позитивним і негативним (збудливим або гальмують) залежно від виду синапсів. Величина вхідного сигналу, що генерується синапсом, може бути різною навіть при однаковій величині сигналу, що приходить в синапс. Ці відмінності визначаються ефективністю або вагою синапсу. Синаптична вага може змінюватися в процесі функціонування синапсу. Нейрони можна розбити на три великі групи: рецепторні, проміжні та ефекторні. Рецепторні нейрони забезпечують введення в мозок сенсорної інформації. Вони трансформують сигнали, що надходять на органи почуттів (оптичні сигнали в сітківці ока, акустичні в вушної равлику або нюхові в хеморецепторах носа), в електричну імпульсацію своїх аксонів. Ефекторні нейрони передають що приходять на них сигнали виконавчим органам. На кінці їх аксонів є спеціальні синаптичні з'єднання з виконавчими органами, наприклад м'язами, де збудження нейронів трансформується в скорочення м'язів. Проміжні нейрони здійснюють обробку інформації, одержуваної від рецепторів, і формують керуючі сигнали для ефекторів. Вони утворюють центральну нервову систему.
. 5 Аналогія між комп'ютером і людським мозком
Основні положення теорії діяльності головного мозку і математична модель нейрона були розроблені У. Мак-Каллоком і Ч. Питтсом в 1943 році. Згідно запропонованої моделі мозок являє собою безліч нейронів, що мають однакову структуру. Кожен нейрон реалізує деяку функцію, звану порогової, над вхідними значеннями. Якщо значення функції перевищує певну величину - поріг (що характеризує сумарну значущість отриманої нейроном інформації), нейрон збуджується і формує вихідний сигнал для передачі його іншим нейронам. Пройшовши шлях від рецепторів (слухових, зорових і інших) через нейронні структури мозку до виконавчих органів, вхідна інформація перетворюється на набір керуючих впливів, адекватних ситуації.
Окремі нейрони, з'єднуючись між собою, утворюють нову якість, яка, залежно від характеру міжнейронних сполук, має різні рівні біологічного моделювання:
група нейронів;
нейронна мережа;
нервова система;
розумова діяльність;
мозок.
Існує подобу між мозком і цифровим комп'ютером: обидва оперують електронними сигналами, обидва складаються з великої кількості простих елементів, обидва виконують функції, які є, грубо кажучи, обчислювальними, тим не менше, існують і фундаментальні відмінності. У порівнянні з мікросекундними і навіть наносекундной інтервалами обчислень сучасних комп'ютерів нервові імпульси є занадто повільними. Хоча кожен нейрон вимагає наявності мілісекундного інтервалу між переданими сигналами, висока швидкість обчислень мозку забезпечується величезним числом паралельних обчислювальних блоків, причому кількість їх набагато перевищує доступне сучасним ЕОМ. Діапазон помилок представляє інша фундаментальна відмінність: ЕОМ притаманна свобода від помилок, якщо вхідні сигнали бездоганно точні і її апаратне і програмне забезпечення не пошкоджені. Мозок же часто справляє краще вгадування і наближення при частково незавершених і неточних вхідних сигналах. Часто він помиляється, але величина помилки повинна гарантувати наше виживання протягом мільйонів ро...
