Как работает нейронная сеть: разбираемся с основами

Как работает обучение?

Биологические нейронные сети. Нервная система живого существа состоит из нейронов — клеток, которые накапливают и передают информацию в виде электрических и химических импульсов. У нейронов есть аксон — основная часть клетки, и дендрит — длинный отросток на ее конце, который может достигать сантиметра в длину. Дендриты передают информацию с одной клетки на другую и работают как «провода» для нервных импульсов. С помощью специальных шипов они цепляются за другие нейроны, и так сигналы передаются по всей нервной системе. В качестве примера можно привести любое осознанное действие. Например, человек решает поднять руку: импульс сначала появляется в его мозгу, потом через сеть нейронов информация передается от одной клетки к другой. По пути она преобразуется и в конечном итоге достигает клеток в руке. Рука поднимается. Так работает большинство процессов в организме — тех, которые управляются мозгом. Но главная особенность нейронных сетей — способность обучаться. И именно она легла в основу машинных нейросетей. Первые машинные нейросети. В сороковых годах прошлого века люди впервые попытались описать сеть нейронов математически. Затем, в пятидесятых, — воссоздать ее модель с помощью кода. Получилась та самая структура, которую назвали перцептрон. На графиках и иллюстрациях ее обычно рисуют как набор кругов и прямых, их соединяющих — это и есть нейроны, образующие сетку. Перцептрон был проще современных нейросетей. Он имел всего один слой и три типа элементов: первый тип принимал информацию, второй обрабатывал и создавал ассоциативные связи, третий выдавал результат. Но даже элементарная структура уже могла обучаться и более-менее точно решать простые задачи. Например, перцептрон мог ответить, есть ли на картинке предмет, который его научили распознавать. Он был способен отвечать только на вопросы, где есть два варианта ответов: «да» и «нет». После этого развитие нейросетей замедлилось. Существующих на тот момент технологий было недостаточно, чтобы создать мощную систему. Наработки шли неторопливо, но чем больше развивалась компьютерная отрасль, тем больше интереса вызывал концепт.

Существует три основных проблемы работы с сетями — это явления забывчивости и переобучения, а также непредсказуемость. В биологических нейронных сетях они тоже есть, но мы их корректируем. В искусственных нейросетях аналогично применяются методы корректировки, но это сложнее и не всегда может быть эффективно. Забывчивость. Представьте, что вы попали сразу в несколько незнакомых ситуаций, опыта для которых ранее не было. Скорее всего, вам будет тяжело эффективно работать. Даже простые, но отличающиеся действия будут вызывать стресс, вы будете допускать больше ошибок. В теории нейронных сетей это называется забывчивостью: программы плохо реагируют на большое разнообразие ситуаций. Если обстоятельства все время меняются, нейросеть будет пытаться подстроиться под каждое из них, и в результате точность решений упадет. Но если человек еще может сориентироваться в незнакомой обстановке, то программе это сделать сложнее, ведь она — «вещь в себе», лишенная нейропластичности. Переобучение. Это явление, когда модель хорошо объясняет только примеры из обучающей выборки, адаптируясь к примерам оттуда, вместо того, чтобы учиться классифицировать что-то другое, не участвующее в обучении. Если вы когда-нибудь смотрели на автомобиль и видели, что фары похожи на глаза, а решетка радиатора — на рот, вы понимаете, как это работает. Нейросеть точно так же начинает путаться. Но ресурсов человеческого мозга хватает, чтобы понять, что машина — не настоящее лицо. Программа понять это не может и в подобной ситуации способна действительно выдать результат, что на картинке изображен человек. Еще один пример переобучения можно привести для сетей, которые создают что-то новое, например стиль. Вы, наверное, замечали, что у реальных художников и писателей есть свои характерные приемы, а их произведения со временем становятся все более похожими друг на друга. Это тоже пример переобучения — и генерирующие контент нейросети также ему подвержены. Непредсказуемость. Это прямое следствие закрытости и автономности нейронов. Сложно предугадать результат работы нейросети, будет ли она корректно работать в решении той или иной задачи. И если с предыдущими ошибками можно бороться благодаря правильным алгоритмам обучения, то непредсказуемость не пропадает. Это не стандартная программа, которая выдает известный результат для каждой ситуации. С непредсказуемостью тоже борются: точность можно повысить, если использовать подходящую архитектуру. Не обязательно более сложную — с некоторыми задачами хорошо справляются, наоборот, более простые сети. Но это дополнительно усложняет работу над нейросетями, особенно когда результат работы критичен.

Российский сегмент генеративного ИИ развивается темпами, существенно опережающими мировые. В 2023 году выручка крупнейших ИИ-поставщиков выросла практически на 90%, но это не предел. Участники рынка отмечают, что качество продуктов не уступает зарубежным аналогам, а государственные программы поддержки и ориентирование на импортозамещение позволяют создавать/дорабатывать то, чего не хватает клиентам. Что сейчас в тренде и на пике развития:

ИИ качественно выполняет проверку, улучшение и дополнение кода. Поддерживают более 50 языков программирования, некоторые сети способны писать код на базе запросов на естественном языке + автодополнение. Доступны инструменты для создателей сайтов, компьютерных программ, мобильных приложений, прочих продуктов.

Это лишь малая часть профессий, которые нейронки не смогут заменить в ближайшие десятилетия. Однако их применение сопряжено не только с вытеснением с рынка специалистов: во многих отраслях они выполняют функцию помощника, лишь автоматизируя часть рутинных задач.

Нейросети применяются для создания визуального контента – это иконки, видеоролики, изображения. Дополнительно стоит выделить написание музыки и озвучку. Есть повышение качества картинок и управление основными параметрами: раскрашивание, черно-белый, редактирование с удалением предметов, дорисовка фона, объединение нескольких фото и другое. Помимо этого, сети умеют переносить в цифровое пространство все нарисованное от руки. Например, дизайнер сделал эскиз макета сайта на бумаге, достаточно сфотографировать его и преобразовать, используя потенциал нейронки.

Работа с текстом

Готовый сайт можно легко изменять под требования проекта, реализован дружелюбный визуальный редактор с интуитивным интерфейсом. В течение 10 дней функционал платформы – бесплатный, потом можно выбрать тариф по цене от 199 рублей в месяц. При оплате за год есть скидки и домен в подарок.

Domino’s Pizza. Компания ведет работу с Phrasee – генератором контента, который пишет электронные письма и интересные заголовки для пуш-уведомлений. Пока проект реализуется в тестовом режиме. Дополнительно – привлечение генеративного AI для повышения как численности клиентов, так и их лояльности. Сотрудничество с Phrasee позволило увеличить коэффициент кликов на более чем 50%.

Нейросети для бизнеса способны ставить и отслеживать выполнение задач, формировать персональные расписания и меню, проводить проверку/критику идей и давать полезные рекомендации по их эффективности. Помогают принимать решения и автоматически оценивать вероятность сделок, писать письма для email-рассылок и отвечать на них, создавать вакансии – доступных задач много. Актуальны не только для предпринимателей, существуют нейросети для дизайнеров, маркетологов, HR, авторов, программистов и других направлений.

С нейросетями немного сложнее, их невозможно запрограммировать один раз и навсегда: они обучаются, самостоятельно пишут алгоритмы и инструкции, проводят сверку с ответами. Например, сеть для генерации изображений: изначально она «увидела» огромное количество картинок с подписями, чтобы научиться определять, что же на них запечатлено. Если нужно обучить нейронку распознавать текст или музыку – применяются подходящие примеры. Рассмотрим, как это работает:

Нейросети — математические модели и их программное воплощение, основанные на строении человеческой нервной системы. Самую простую нейронную сеть, перцептрон (модель восприятия информации мозгом), вы сможете легко самостоятельно написать и запустить на своем компьютере, не используя сторонние мощности и дополнительные устройства. Пройдите наш тест и узнайте, какой контент подготовил искусственный интеллект, а какой — реальный человек. Чтобы лучше понять, что это такое, попробуем сначала разобраться, как работают биологические нейронные сети — те, что находятся внутри нашего организма. Именно они стали прообразом для машинных нейронных сетей.

В запросе важны конкретика и четкие параметры, дополнительно можно использовать универсальные подсказки, знакомые каждой нейронке: «опиши пошагово», «нарисуй в стиле», «от лица маркетолога» и аналогичные. Если реализована загрузка примеров – рекомендуется прибегнуть к функции, чтобы повысить качество результата и сократить количество генераций. На старте лучше использовать бесплатные нейросети, помогающие набить руку и понять принцип формирования запросов.

Нейросети обеспечивают создание новых возможностей, однако развитие рынка связано со сложностями – это наращивание вычислительных мощностей и хранилищ данных, компоненты для которых компенсируются за счет импортозамещения и других инструментов. Такие вызовы становятся толчком к развитию: компании, которые займут свободные ниши, могут получить отличный старт.

Дополнительное направление – повышение конверсии, улучшение пользовательского опыта и иных показателей, для которых люди не привлекаются. Например, стриминговый сервис Netflix предлагает персонализированные рекомендации на базе предпочтений пользователей, внедряет ИИ в систему автооптимизации качества контента и предупреждения проблем.