Новый товар XX века - обученные синаптические матрицы
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Не hard и не soft, а спрос имеет
Как известно, возникшая в 1948 году кибернетика долгое время считалась в нашей стране “продажной девкой империализма”, а ее отец - Норберт Винер - изображался не иначе, как поджигатель третьей мировой войны. Более молодую теорию нейрокомпьютеров (ей чуть более 40 лет) волны клеветы обошли стороной, но и вниманием эту перспективную и быстро растущую область знаний никогда в России особо не баловали.
Тем не менее в нашей стране всегда находились группы энтузиастов, занимавшихся как теоретическими, так и практическими аспектами этой интереснейшей науки. Несмотря на повсеместное засилье последовательных (а значит, медленных и ненадежных) вычислительных машин, интерес к принципиально параллельным (а потому потенциально более быстрым и надежным) нейрокомпьютерам не угасал.
Доказательство тому - существование созданного с большим опозданием Научного центра нейрокомпьютеров (Москва), наличие НИИ нейрокибернетики (Ростов), семинар в МИФИ, в работе которого регулярно принимают участие не только студенты, но и весьма зрелые ученые мужи, представляющие сугубо прикладные науки (PC Week/RE, № 22/95, с. 10) и т. д. Более того, значительный интерес к российским разработкам в области нейрокомпьютеров проявляют расположенные в столице представительства некоторых весьма известных зарубежных фирм, специализирующихся в области компьютерного бизнеса. Почти каждый день на Западе появляется новая статья о нейрокомпьютерах, каждую неделю - новая книга. В России же за все сорок лет жизни этой науки было издано всего-то около десяти монографий, большинство из которых являются библиографической редкостью. Так что многие молодые умы эта отрасль просто обошла стороной. Как знать, скольких отечественных “Ньютонов от нейрокомпьютеров” мы, да и мировая наука в целом, потеряли из-за навязанного нам информационного голода. И тем значительнее событие, которое произошло накануне открытия организованной Госкомоборонпромом РФ и Министерством науки и технической политики РФ (при спонсорстве “Кредобанка”) конференции “Нейрокомпьютеры и их применение”.
12 февраля в МИФИ состоялась презентация книги “Введение в нейрокомпьютеры”. Свыше 300 страниц текста, около 100 иллюстраций, более трехсот библиографических ссылок (увы, в основном на зарубежные публикации). Цель написания книги ее автор, вице-президент союза “Электроника России” Феликс Широков, определил так: “В публикациях о нейрокомпьютерах царит страшный хаос. Многие термины физики, биологи, электронщики и представители других наук трактуют совершенно произвольно. Пора навести порядок в понятийном ряду. Но это не все. Надо научить молодежь проектировать и обучать нейронные сети. XX век породил новый товар - обученные синаптические матрицы. Спрос на него в прогрессивном мире весьма велик”.
Для понимания сказанного напомним, что мозг человека состоит примерно из 1011 нейронов, каждый из которых в первом приближении можно рассматривать как обладающий определенными “весовыми коэффициентами” пороговый элемент, имеющий много (до 200 тысяч) “входов” и всего один “выход”. В живом организме все нервные клетки посредством синапсов (сложноустроенные точки соединений “входов” и “выходов” нейронов) связаны друг с другом в длинные цепочки и образуют единую сеть, постоянно обучаемую в течение жизни. Процесс обучения состоит в образовании новых синапсов и в установке “весовых коэффициентов”, определяющих условия появления нервного сигнала на выходе того или иного нейрона.
Подобно “живому” мозгу, нейрокомпьютеры состоят из электронных нейросхем, весьма упрощенно моделирующих поведение реальных нейронов. Поведение обученного “до рождения” или в процессе “жизни” нейрокомпьютера определяется набором весовых коэффициентов или, как иногда говорят, синаптической матрицей. И хотя искусственные нейронные сети все еще страшно далеки от своего прототипа - человеческого мозга, в поведении и тех, и других уже сейчас просматривается много общего. Есть общие элементы и в методиках обучения.
Обучение сети, как и обучение человека, длится долго и стоит достаточно дорого. Обучение нейросетей, как и “выращивание” классных специалистов, - целое искусство (возможно, и правильно проводимое “самообразование”!). Скорость обучения сети зависит не только от ее характеристик, но и от метода обучения. Еще более важным является качество обученной сети. Можно обучить некоторую технически реализуемую сеть решать конкретную задачу (например, определять неисправность двигателя по характеру издаваемого им шума или определять состояние человека по результатам клинических исследований) и продать результаты обучения (числовую матрицу весовых коэффициентов), не раскрывая покупателю самой методики обучения.
Есть эффективные методы обучения, а есть - не очень. Об этом и о многом другом и рассказывает книга, написанная одним из крупнейших отечественных специалистов в этой области. “Введение в нейрокомпьютеры” написано человеком, исследующим нейронные сети около 40 лет, и адресовано в первую очередь творческой молодежи. Почему именно ей? Опыт показывает, что оригинальные идеи лучше всего усваиваются (и генерируются!) именно в “нежном” возрасте, когда новые синаптические связи в “натуральном” мозгу образуются наиболее легко и интенсивно.
Пока книга существует лишь в электронном варианте. Приобрести ее можно в исследовательской фирме COPRIS & M (тел.: (095) 943-0095) или издательстве ИНФРА-М, с которым можно связаться по телефону: (095) 485-6409.
Владимир Митин
