Нейронные системы

Мозг и нервная система живых организмов позволяют решать задачи управления, эффективно обрабатывать сенсорную информацию. Этот огромный потенциал для создаваемых вычислительных систем послужил предпосылкой создания искусственных вычислительных систем на базе нейронных систем живого мира.

Нейроны – это специальные клетки (нервные клетки), способные распространять электрохимические сигналы и обрабатывать информацию. Нейрон имеет разветвленную структуру ввода информации (дендриты), ядро и разветвляющийся выход (аксон – передатчик). Ядро содержит информацию о наследственных свойствах. Нейрон активируется, когда суммарный уровень сигналов, пришедших в его ядро из дендритов (приёмников), превысит определённый уровень (порог активации). Мозг способен решать чрезвычайно сложные задачи. Кора головного мозга человека содержит около 1011 нейронов, площадь которых составляет около 2200 см кв. Каждый нейрон связан с 103–104 другими нейронами.

Нейроны взаимодействуют посредством короткой серии импульсов, как правило, продолжительностью несколько мсек. Сообщение передаётся методом частотно-импульсной модуляции с частотой от нескольких единиц до нескольких сотен Герц. При выполнении операций со скоростью несколько мс, для чего параллельно запускаются программы, содержащие около 100 шагов (правило ста шагов). При этом основная информация не передаётся непосредственно, а захватывается и распределяется в связях между нейронами.

Нейронные сети основаны на примитивной биологической модели нервных систем. Они успешно применяются в различных областях (бизнесе, медицине, технике, геологии и др.), где решаются задачи прогнозирования, классификации или управления. Сеть применяют, когда имеется определенная известная информация, и необходимо получить из неё некоторую, пока не известную, информацию.

Искусственные нейронные сети (ИНС) является вычислительной системой с огромным числом параллельно функционирующих простых процессоров с множеством связей. Модели ИНС в некоторой степени воспроизводят «организационные» принципы, свойственные мозгу человека.

В России общая методика синтеза многослойных нейронных сетей была разработана в конце 1960 годов в Научном центре нейрокомпьютеров. В 1995 году завершилась разработка первого отечественного нейрокомпьютера на стандартной микропроцессорной элементной базе.

Программное обеспечение нейросетевых технологий работает на платформе персональных компьютеров и рабочих станций, что делает технологию нейронных сетей доступной для приложений практически любого уровня. Ещё в конце 1990-х годов в США 60% кредитных карточек обрабатывалось с помощью нейросетевых технологий.

К перспективным направлениям использования нейросетевых технологий можно отнести создание компьютерных моделей поведения клиента для оценки риска или перспективности работы с конкретными клиентами. Например, можно проанализировать прежние сделки и на этой основе оценить вероятность того, согласится ли конкретный клиент на то или иное предложение. Создаются охранные системы с нейросетевыми алгоритмами выделения движущихся объектов, с распознаванием отпечатков пальцев, рисунка радужной оболочки глаза и др.