Нейросети — что это и как работает

Как работает нейронная сеть

Но по какой логике пересчитываются веса, понять можно. В ходе обучения нейросеть анализирует данные, а потом ей дают правильный ответ. Этот ответ для нее — числовое значение. Поэтому она подгоняет веса так, чтобы в своей работе сеть приближалась к эталонному значению. Мы подробнее расскажем об этом процессе ниже, когда поговорим про обучение.

Синапсы. Синапс — это связь между нейронами. У каждого синапса есть веса — числовые коэффициенты, от которых как раз и зависит поведение нейронной сети. В самом начале, при инициализации сети, эти коэффициенты расставляются случайным образом. Но в ходе обучения они меняются и подстраиваются так, чтобы сеть эффективнее решала задачу.

С одной стороны, нейросети не перестанут быть математической моделью, а значит, будут генерировать решения задач только на основе расчетов. Они смогут давать ответы с высоким уровнем достоверности, но не объяснять свои решения или не учитывать разные человеческие факторы. Поэтому, несмотря на то что умные программы уже оформляют юридическую документацию, доверить свою судьбу судье или юристу-нейросети пока рано.

Нейросеть — это программа, которую можно обучить на данных, чтобы решать разные задачи. Нейросеть работает по принципу нервной системы живого организма и состоит из слоев искусственных нейронов. Человек загружает информацию, программа пропускает ее через слои, пока не справится с задачей, которую ей поставили.

Принцип действия нейросети не похож на классическую программу. Такой сети не дают четкого алгоритма: ее обучают, чтобы она могла самостоятельно выполнять ту или иную задачу. В результате деятельность программы становится менее предсказуемой, но более вариативной и даже творческой.

Структура. Нейросеть состоит из искусственных нейронов, которые соединяются между собой. У самой примитивной нейронной сети один слой нейронов, у более сложных — несколько. Часто каждый слой занимается своей задачей, например, один распознает, другой преобразует.

Нейронными сетями занимаются специалисты по машинному обучению. Они не пишут программы, основанные на алгоритмах: вместо этого они создают модель и обучают ее, а потом тестируют, насколько хорошо она работает. Есть отдельные компании, специализирующиеся на разработке нейросетей, а есть продуктовые отделы крупных IT-организаций, например Google.

Например, благодаря нейросетям SMM-специалист может справиться с некоторыми задачами без помощи копирайтеров, ассистентов и дизайнеров. Он составляет запрос, и по нему программа пишет текст или создает иллюстрацию. Специалисту остается только проверить материал, отредактировать его и опубликовать пост. Если результат не отвечает ожиданиям, можно переформулировать или уточнить запрос.

Три задачи нейронных сетей

Это опять же свойство, взятое из человеческого мозга. Нейронные связи в нашей нервной системе укрепляются, когда мы что-то выучиваем, — в итоге мы помним и делаем это лучше. Так появляются знания и навыки. У искусственных нейронных сетей так же: просто вместо физического изменения нервной ткани здесь происходит изменение числовых значений.

Пример. Если изображению собаки присвоено значение 0, а кошки — 1, может получиться итог 0,75. Это происходит так: программа разбивает изображение на отдельные элементы: усы, лапы, хвост, глаза. Затем нейросеть считывает данные и определяет, какому животному принадлежит каждый из них. Программа может посчитать, что усы, лапы, хвост, шерстный покров на картинке — кошачьи, а уши — собачьи. Система определит, что на изображении — кошка, но это будет вероятностный результат.

С другой стороны, как и человеческая цивилизация, нейросети постоянно совершенствуются — процесс обучения идет глобальными темпами. Есть вероятность, что значение нейронных сетей в мире возрастет многократно. Они будут принимать судьбоносные решения: экономические, судебные и политические.

В последние годы с развитием нейронных сетей их стали использовать в том числе в SMM. Уже сейчас есть блоги, где изображения и другой контент частично генерируются нейросетями. Применяют их и в развлекательных целях: различные сервисы «перерисовывают» лица людей, делают из них картины, персонажей мультфильмов, вставляют лица в отрывки из кино. Все это возможно благодаря машинному обучению и нейросетям.

Процесс обучения бывает ручным и автоматическим и выглядит обычно так. Нейросети дают на вход разные данные, она анализирует их, а потом ей сообщают, каким должен быть правильный ответ. Сеть устроена так, что будет «стремиться» подогнать веса синапсов, чтобы выдавать верные результаты.

Кроме того, есть входной и выходной слои. Входной принимает информацию и преобразовывает ее, например переводит картинку в матрицу из чисел. Выходной обрабатывает результат и представляет его в понятном человеку виде. Например, результат 0,77827273 он представит как «с точностью в 78% это такой-то предмет».

Веса. Веса — числовые значения внутри синапсов нейронов. Нейросеть подсчитывает их самостоятельно в ходе обучения. Когда нейронная сеть сталкивается в ходе обучения с каким-то признаком, который нужно запомнить, она пересчитывает веса. При этом доподлинно неизвестно, какие именно числовые значения отвечают за те или иные признаки — и как именно признаки в них преобразуются.

В основе искусственной нейронной сети лежит устройство нервной ткани человека. Она состоит из нервных клеток, связанных между собой длинными отростками. В клетках происходят нервные импульсы, они передаются по отросткам в другие клетки. Таким образом нервная ткань обрабатывает или генерирует информацию. Сами импульсы очень сложно расшифровать: это не понятные человеку данные, а набор слабых электрических токов, которые нейроны воспринимают как информацию.