Нейросетевые структуры и технологии. Часть 1. Электрические и математические модели нейронов. НС прямого распространения. Клюкин В.И - 5 стр.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НЕЙРОНОВ
       Искусственные нейронные сети представляют собой набор математиче-
ских и алгоритмических методов для решения широкого круга задач. Сущест-
вуют два подхода к созданию ИНС – информационный и биологический. В
первом подходе безразлично, какие механизмы лежат в основе функциониро-
вания ИНС, достаточно, чтобы процессы обработки информации были анало-
гичны биологическим, во втором – важно полное биоподобие, но в любом ва-
рианте необходимо детальное изучение работы биологических нервных кле-
ток и сетей с точки зрения химии, физики, теории информации и синергетики.
При этом желательно знать ответы на следующие основные вопросы:
      – как работает биологический нейрон, какие его свойства важны при
моделировании;
      – каким образом нейроны объединяются в сеть, как передается ин-
формация между ними;
      – каковы механизмы обучения бионейронных сетей, как оценивается
«правильность» выходных сигналов.
1.1. Биологические основы функционирования нервных клеток
      ИНС представляют собой попытку использования процессов, проис-
ходящих в нервных системах живых существ для создания новых инфор-
мационных технологий. Основным элементом нервной системы является
нервная клетка, сокращенно называемая нейроном. Как и у любой другой
клетки, у нейрона имеется тело, называемое сомой, внутри которого рас-
полагается ядро, а наружу выходят многочисленные отростки – тонкие,
густо ветвящиеся дендриты, и более толстый, расщепляющийся на конце
аксон (рис. 1.1). Входные сигналы поступают в клетку через синапсы, вы-
ходной сигнал передается аксоном через его нервные окончания (колате-
ралы) к синапсам других нейронов, которые могут находиться как на денд-
ритах, так и непосредственно на теле клетки.
      Передача сигналов внутри нервной системы – очень сложный электро-
химический процесс, основанный на выделении особых химических веществ –
нейромедиаторов, которые образуются под действием поступающих от синап-
сов раздражителей и воздействуют на клеточную мембрану, вызывая измене-
ние ее энергетического потенциала пропорционально количеству попавшего
нейромедиатора. Поскольку синапсы отличаются размерами и концентрацией
выделяемого нейромедиатора, то импульсы одинаковой величины, поступаю-
щие по различным синапсам, могут возбуждать нервную клетку в разной сте-
пени. Мерой возбуждения клетки считается уровень поляризации ее мембра-
ны, зависящий от суммарного количества нейромедиатора по всем синапсам,
причем синапсы могут оказывать как возбуждающее, так и тормозящее дейст-
вие. Если баланс возбуждений и торможений невелик или отрицателен, то есть
ниже порога срабатывания клетки, то выходной сигнал не образуется, в про-

                                       5