Что такое нейросеть и как она работает. Объясняем простыми словами

По какому принципу работают нейронные сети

Самый популярный алгоритм обучения нейросети — метод обратного распространения ошибки. В начале обучения разработчик подаёт на вход тренировочные примеры и правильные ответы. Нейросеть классифицирует данные, затем сравнивает свой результат с ожидаемым и вычисляет, где была ошибка.

Нейросети — мощный инструмент, который уже сегодня преобразует множество сфер жизни. Сети продолжают развиваться и обещают еще более захватывающие и значимые результаты. От медицинской диагностики до творчества и интеллектуальных систем управления — нейросети открывают перед нами новые горизонты и предоставляют небывалые возможности.

В 1958 году американский психолог Корнеллского университета Фрэнк Розенблатт повторил математическую модель нейросети с помощью компьютерного кода. Его нейрокомпьютер «Марк-1» был построен на идее персептрона — математической модели биологического нейрона. Нейросеть имела один слой (данные от входа сразу шли на вывод), но её уже можно было обучить. Она могла сама относить объекты по категориям. Например, распознавать печатные буквы на карточках.

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.

По-настоящему нейросети рванули вперёд с 2000-х годов, когда появилась подходящая для них техническая база. Это позволило к 2006 году разработать концепцию глубокого обучения нейросетей — вида машинного обучения на огромных массивах данных, после которого многоуровневые нейросети могли решать задачи без участия человека. Теперь нейронные сети куда эффективнее решают прикладные задачи.

Настроения в обществе тоже были далеки от оптимизма. Людей пугала мысль, какую власть могут получить «думающие машины», способные программировать сами себя. Писатели-фантасты (Айзек Азимов, Гарри Гаррисон) в своих произведениях размышляли, какое влияние нейросети окажут на общество, и не всегда их прогнозы были радужны. Но программисты продолжали мечтать о компьютере, который мог бы сам исправлять ошибки разработчиков.

Как устроена нейросеть

Перцептроны — Это классические нейронные сети, изначально однослойные, позже многослойные. Сейчас используются в основном для вычислений. Сверточные нейронные сети — Это многослойные сети, которые состоят из чередующихся сверточных и субдискретизирующих слоев и предназначены специально для работы с изображениями. Рекуррентные нейронные сети Их особенность в возможности последовательно обрабатывать цепочки данных и «запоминать» предыдущую информацию. Поэтому их применяют для работы с изменяющимися сведениями или длинными цепочками данных, например рукописными текстами. Генеративные нейронные сети Предназначены для создания контента. Иногда используются генеративно-состязательные нейросети — связка из двух сетей, где одна создает контент, а другая оценивает его качество.

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.

В настоящее время многие пользователи — как обладатели домашних компьютеров, так и разработчики программного обеспечения, администраторы серверных систем и прочие представители корпоративного сектора — всё больше используют операционные системы, основанные на ядре Linux либо задумываются о переходе на эти системы. Причин тому достаточно: такие особенности, как отличная производительность, возможность тонкой настройки, защищенность данных, бесплатность многих продуктов и недавно проявившаяся политическая составляющая делают эту ОС хорошим выбором для использования в самых разнообразных компьютерных системах. Одна из отличительных особенностей Linux — поддержка «из коробки» разнообразных файловых систем, в том числе традиционных и специализированных. Её ядро содержит набор заранее предустановленных файловых систем, каждая из которых предлагает свои функции для организации, хранения и управления данными и регулирует доступ к ним исходя из предъявляемых требований безопасности. Для любого дискового раздела можно выбрать свою систему, ориентируясь на приоритетные потребности пользователя — такие, как быстродействие, гарантированная сохранность информации, повышенная производительность.

Вместо того, чтобы бояться замены, человечеству стоит продолжать пользоваться нейросетями как инструментами для развития и улучшения своих способностей. Взаимодействие человека и нейросетей в конечном итоге несомненно приведёт к синергии, которая откроет людям новые возможности и позволит улучшить качество их жизни.

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.

В 1943 году американские учёные — нейрофизиолог Уоррен Маккалок и нейролингвист Уолтер Питтс написали статью о том, как могут работать нейроны. Они первыми предложили термин «искусственный нейрон» и смоделировали рабочую искусственную нейронную сеть на основе электрических схем.

Как и люди, нейросети могут правильно решать новые задачи, опираясь на предшествующий опыт. Эти умные программы анализируют новую информацию, обобщают её и применяют выученные шаблоны к новым задачам. Если дать нейросети примеры «правильной» работы для решения задачи, то она может совершенствовать свою работу дальше.

Искусственная нейронная сеть — не модель человеческого мозга: даже самые мощные из существующих сетей не могут достигнуть таких мощностей и подобного количества нейронов. В человеческом мозгу огромное количество нервных клеток — десятки миллиардов. В искусственных нейросетях намного меньше нейронов. Для создания нейронной сети, по возможностям равной человеческому мозгу, сейчас нет мощностей.

Заключение

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.

Нейросеть повторяет этот же принцип, но программно. Нейроны — это программные объекты, внутри которых хранится какая-то формула. Они соединены синапсами — связями, у которых есть веса: некоторые числовые значения. Веса отражают накопленную нейросетью информацию, но сами по себе, в отрыве от сети, не несут информационной ценности.

Существуют различные типы нейронных сетей, такие как сверточные (CNN), рекуррентные (RNN), трансформеры и ряд других. Сверточные нейросети находят применение для обработки изображений и видео, рекуррентные — используются для анализа последовательностей данных, таких как тексты или временные ряды, а трансформеры предназначены в основном для обработки естественных языков и последовательностей данных.

Объемы отечественного рынка e-commerce значительно выросли с 2022 года. На этом поприще успешно продвигают свой бизнес как частники, так и большие магазины федерального значения. Этому благоприятствовал уход с российского рынка иностранных брендов. Освободившиеся ниши дали дополнительной толчок для развития интернет-бизнеса тем, кто не особо надеялся пробиться сквозь строй опытных иностранных конкурентов. Учитывая изменения на рынке онлайн-торговли, многие начинающие бизнесмены стали задумываться, на какой платформе создавать интернет-магазин, как подобрать хороший вариант. Предлагаем над этой темой поразмышлять вместе.

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.

В эпоху стремительного развития технологий нейросети занимают особое место, переворачивая представления о возможностях искусственного интеллекта. Взглянем на то, как работают эти удивительные системы и какие невероятные задачи они способны решить. Погружаемся в мир нейросетей и их потенциала!