רשת עצבית
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
 |
ערך זה זקוק לעריכה, על מנת שיתאים לסגנון המקובל בוויקיפדיה. הסיבה לכך היא: תרגמת תחבירית, חוסר סימוכין ותרגום שלא נשלם. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה שלו. |
| מרכיביו של תא עצב טיפוסי | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
רשת עצבית היא מערך של תאי עצב מלאכותיים או ביולוגיים המחוברים ביניהם. ניתן להבדיל בין שתי קבוצות עיקריות של רשתות עצביות:
- רשתות עצביות ביולוגיות, לדוגמה המוח האנושי או חלקים ממנו.
- רשתות עצביות מלאכותיות. בתחילה המושג ציין מודלים אלקטרוניים, מכניים או חישוביים של רשתות עצביות ביולוגיות, אך במשך הזמן המושג התרחב וכיום ישנן רשתות עצביות שאינן דומות למקבילה ביולוגית כלשהי.
כשאומרים "רשת עצבית" לרוב מתכוונים לרשת מלאכותית, במיוחד במדעי המחשב ובתחומים הקרובים להם. ישנם גם היברידים, הכוללים תאי עצב ביולוגיים כחלק ממעגל אלקטרוני, כך שההבדלה ביניהם אינה תמיד ברורה.
תוכן עניינים |
[עריכה] אפיון
באופן כללי, רשת עצבית מורכבת מקבוצה או קבוצות של תאי עצב המחוברים ביניהם. תא עצב אחד יכול להיות מחובר לתאי עצב רבים אחרים, ולכן המבנה הכללי של הרשת יכול להיות מורכב מאד.
בתחום הבינה המלאכותית, מנסים לחקות כמה מהמאפיינים של רשתות אלו. המודלים הללו נועדו בעיקר לחקות תהליכי למידה וזיכרון אנושי. הרשתות העצביות המלאכותיות האלה מועילות, בעיקר בזיהוי תבניות ובמשימות מיון. הן מיושמות גם בשליטה על תהליכים בתעשייה הכימית, בהבנת דיבור (בידי מכונה), בקריאת אותיות או סימנים, בתוכנות לומדות וברובוטים אוטונומיים.
[עריכה] השוואה בין רשתות תאי עצב ביולוגיות ומלאכותיות
ההבדל היסודי ביותר בין המוח לבין המחשב הוא שהמחשבים של היום פועלים בעיקר בעיבוד טורי, או עם כמות קטנה של עיבוד מקבילי, ואילו המוח פועל בעיבוד מקבילי.
על פי המודל החישובי של טיורינג, "מכונת טיורינג" (שהוכיחה כי כל חישוב שיכול להעשות בידי מחשב מקבילי יכול להעשות גם בידי מחשב טורי), ייתכן כי מדובר פה בהבדל פונקציוניאלי ולא מהותי. אך יש שטוענים כי "בניגוד למכונות טיורינג, החישובים במערכות תאי עצב הן לא דיגיטליות, ולא פועלות על קלט קבוע, אלא כפונקציה של הזמן".
יתר על כן, מחשב הוא מערכת ממורכזת שבמרכזה מעבד, ואילו לגבי המוח עדיין לא ברור האם הוא מערכת ממורכזת או מבוזרת.
ישנם עוד כמה הבדלים חשובים בין רשתות עצביות במוח לרשתות מלאכותיות. במוח יש מספר עצום של מרכיבים (בערך 1011), שכל אחד מהם מחובר למרכיבים רבים (בערך 104). כל אחד מהמרכיבים האלה מבצע חישוב פשוט למדי, שטבעו עדיין אינו ברור לחלוטין, יחסית באיטיות (פחות מקילוהרץ אחד), המבוסס בעיקר על מידע שהוא מקבל מהחיבורים המקומיים שלו. במערכות מלאכותיות, תאי העצב מחוברים ביניהם באופן אחיד, וכולם מבצעים את אותה הפעולה החישובית. לכל חיבור מיוחס משקל מספרי כלשהו. הפלט של כל תא הוא ערך מספרי יחיד, שמחושב כתוצאה של סכום הפעולות של תאי הקלט והמשקל היחסי שלהם.
בהשוואות מסוימות בין המוח לבין מחשבים, יש שמחשבים את החישוב הבא: ישנם מיליארדי תאי עצב במוח האנושי; ההערכות משתנות, אך מדובר בערך ב־1012*2 תאים כאלו. מכיוון שזמן הרגיעה של תאים אלה הוא בערך 10 מילי-שנייה, מהירות החישוב היא בערך 100 הרץ. לפיכך לכל המוח יש עוצמה חישובית של בערך 1014*2 פעולות לוגיות לשנייה. אפשר להשוות זאת למחשב PC עם מעבד של 64 ביט בתדירות של 3 ג'יגה-הרץ, המבצע 1011*2 פעולות לוגיות בשנייה. אך יש לזכור שלכל תא עצב יכולים להיות יותר מעשרת אלפים חיבורים, ולפיכך הם מעבדים של ~10000 ביט ולא 64. אין עדיין הבנה ברורה של אופן הפעולה של רשתות תאי עצב ביולוגיות, וכלל לא ברור שיש מקום להשוות בין הפעולות הלוגיות המתבצעות שם לאלה שהמחשב מבצע.
אפשר גם לחלק את רשתות תאי העצב לשתי קבוצות שונות, בעלות למידה מונחית או לא מונחית. רשתות מונחות, כמו הפרספטרון, משתמשות באלגוריתם למידה מונחה, כלומר שהמערכת צריכה לקלוט ולפלוט מידע בשלב הלמידה. אלגוריתם הלמידה השכיח ביותר הוא אלגוריתם ה־Backpropagation. לעומת זאת, רשתות לא מונחות, כמו רשת קוהונן (Kohonen), מצריכות רק שמידע יקלט, ללא פלט. מערכות אלה מארגנות את המידע הנקלט בעצמן, על פי מדד דמיון.
מודלים עיוניים מסוימים של רשתות עצביות נותחו באופן המאפשר לחשב את יכולת האגירה המרבית שלהם ללא קשר לכל אלגוריתם למידה. טכניקות שונות, שפותחו במקור עבור מערכות מגנטיות לא-מסודרות, יושמו בהצלחה בבנייה של רשתות תאי עצב פשוטות, כגון הפרספטרון.
[עריכה] היסטוריה של אנלוגיית רשת עצבית
רשתות עצביות נהגו לראשונה בסוף המאה ה-19, כנסיון להסביר כיצד פועל המוח האנושי. היישום של רעיונות אלה למודלים חישוביים החל עם הפרספטרון.
פרידריך הייק היה הראשון, בתחילת שנות ה-50, שהציע את הרעיון של סדר ספונטני במוח שנובע מרשתות מבוזרות של יחידות פשוטות (תאי עצב).
