Архивная публикация 2003 года: "Чувство Железяки"
Совместить в себе человеческие качества и скорость ЭВМ сможет нейрокомпьютер.Глобального распространения нейротехнологий специалисты ожидают в течение ближайших 10 лет. В результате дверные замки станут узнавать хозяина в лицо и по запаху, бытовые приборы будут угадывать, что им следует делать в данный момент, а в сложных электрических и тепловых сетях появятся контролеры, умеющие почти интуитивно предупреждать аварии. По словам главы Microsoft Билла Гейтса, через 10 лет 90% операционной системы компьютеров будет занято решением задач распознавания образов. Это означает, что будущее за нейрокомпьютерами. Именно им предстоит контролировать безопасность, торговать на мировых биржах, разрабатывать военные доктрины -- словом, формировать новую цивилизацию.
В коридорах памяти
Нынешние привычные нам компьютеры работают по тому же принципу, что и левое полушарие человеческого мозга, благодаря которому мы умеем считать, говорить, писать, ориентироваться во времени и т.д. Это полушарие, как и современные компьютеры, работает последовательно -- шаг за шагом. Именно таким образом ЭВМ решают задачи высокого интеллектуального уровня: интегрируют сложнейшие системы дифференциальных уравнений, рассчитывают свойства веществ, параметры процессов и т.д. гораздо быстрее человека. Однако все без исключения "компьютерные преимущества" связаны с тем, что решение поставленных перед ними проблем может быть формализовано: представлено в виде последовательностей арифметических и логических операций -- алгоритмов.
Но у человека есть еще и правое полушарие, ответственное за интуицию и образное мышление. Это полушарие, в отличие от левого, работает не последовательно, а параллельно. Оно оперирует образами конкретных объектов, которые приходят в мозг из внешнего мира. Правому полушарию чужды и математика, и, соответственно, логика, тем не менее оно способно учиться -- интуиция и воображение дают человеку возможность принимать решения, когда рецепта (алгоритма) решения проблемы не существует. Иными словами, правое полушарие умеет решать неформализованные задачи путем обработки (распознавания) образов.
"Почетную обязанность" реализовать и развить возможности, заложенные в правом полушарии, а также особенности человеческой памяти ученые возлагают на нейрокомпьютеры -- системы, где используются искусственные элементы, работающие по принципу биологических нейронов. Биологический нейрон -- клетка мозга человека, способная генерировать электрический импульс. Соединяясь друг с другом, нейроны образуют сеть, по которой эти импульсы путешествуют. Контакты между нейронами могут менять (усиливать, снижать) эффективность передачи сигналов от нейрона к нейрону. Это делает нейросистему пластичной, способной игнорировать несущественную информацию, концентрируясь на главной задаче.
В искусственной нейросети таким же образом связаны между собой искусственные нейроны. За счет того, что работают они параллельно, нейросистемы функционируют в сотни раз быстрее, чем традиционные компьютеры, однако обычно приспособлены для конкретных, специальных задач.
Специализация нейрокомпьютера возникает на этапе его обучения (ведь программирование в нейроинформатике заменено обучением). Алгоритмом для неформализуемых задач является множество примеров -- так называемое обучающее множество. Грубо говоря, нейрокомпьютеру показывают (а он запоминает), что, допустим, человек отличается от шимпанзе такими-то параметрами, а самолет ведет себя как положено, если соблюдаются такие-то требования и т.д. В результате "образования" у компьютера появляется возможность фактически моментально определять, кто человек, а кто обезьяна, есть ли причины для падения самолета или все бортовые системы работают нормально и т.д.
По образу и подобию
Сейчас нейрокомпьютеры еще слишком дороги (примерно на порядок дороже традиционных) и пока не получили широкого распространения. Однако уже сегодня практически во все сферы человеческой деятельности внедрены программы, использующие принципы нейросетевой обработки данных, но выполненные на традиционных последовательных компьютерах. То есть на обычных ЭВМ создаются виртуальные нейрокомпьютеры. В этом случае используется не параллелизм и, соответственно, быстродействие нейросетей, а лишь их способность решать неформализуемые задачи.
Во всем мире сейчас очень популярны нейросетевые программы предсказания рынков, оценки риска невозврата кредитов и стоимости недвижимости, предсказания банкротств, оптимизации портфелей акции и т.д.
В медицине нейросистемы используются для мониторинга состояния пациентов, диагностики, анализа эффективности лечения и т.д. Например, российская компания "НейроКомп" (Красноярск) совместно с Красноярским офтальмологическим центром им. Макарова разработала способ ранней диагностики рака сосудистой оболочки глаза (традиционными средствами заболевание диагностируется только на поздней стадии). Нейросеть определяет стадию опухоли и информирует, на сколько процентов она уверена в своем диагнозе.
В нынешнем году Офтальмологический центр им. С. Федорова, Институт глазных болезней им. Гельмгольца, Центральный военный госпиталь ВМФ и Научный центр нейрокомпьютеров планируют завершить проект по разработке нейрокомпьютеров, вживляемых в тело человека, -- "искусственный глаз", "искусственное ухо" и др. Правда, пока речь идет об опытных экземплярах, а потому о глобальном решении проблемы глухоты и слепоты говорить пока рано. К тому же уже сейчас ясно, что искусственные зрение и слух не заменят естественных: "компьютерный" глаз сможет различать лишь контуры и, возможно, цвета предметов. Не более того. А "компьютерное" ухо будет способно лишь частично компенсировать "неработоспособность" настоящего.
Активно внедряются нейросистемы и в авиации -- это обучаемые автопилоты, распознавание сигналов радаров, управление сильно поврежденным самолетом и т.д. Так, американская компания McDonnell Douglas Electronic Systems разработала систему автоматического переключения режимов полета, которая реагирует на признаки приближающейся аварии и предпринимает адекватные действия во много раз быстрее человека.
Следует отметить достижения нейрокомпьютеров и в таких областях, как связь (в частности, сжатие видеоинформации, быстрое кодирование-декодирование и т.д.), автоматизация производства (оптимизация процессов, диагностика качества продукции и др.), безопасность и охранные системы (системы идентификации личности, распознавание голоса, лиц в толпе, автомобильных номеров, анализ аэрокосмических снимков и т.д.), геологоразведка (анализ сейсмических данных, оценка ресурсов месторождения) и т.д.
Таким образом, нейросетевая обработка данных постепенно становится атрибутом высоких технологий, которые, как известно, во многом определяют жизнь современного общества.
Совместить в себе человеческие качества и скорость ЭВМ сможет нейрокомпьютер.Глобального распространения нейротехнологий специалисты ожидают в течение ближайших 10 лет. В результате дверные замки станут узнавать хозяина в лицо и по запаху, бытовые приборы будут угадывать, что им следует делать в данный момент, а в сложных электрических и тепловых сетях появятся контролеры, умеющие почти интуитивно предупреждать аварии. По словам главы Microsoft Билла Гейтса, через 10 лет 90% операционной системы компьютеров будет занято решением задач распознавания образов. Это означает, что будущее за нейрокомпьютерами. Именно им предстоит контролировать безопасность, торговать на мировых биржах, разрабатывать военные доктрины -- словом, формировать новую цивилизацию.
В коридорах памяти
Нынешние привычные нам компьютеры работают по тому же принципу, что и левое полушарие человеческого мозга, благодаря которому мы умеем считать, говорить, писать, ориентироваться во времени и т.д. Это полушарие, как и современные компьютеры, работает последовательно -- шаг за шагом. Именно таким образом ЭВМ решают задачи высокого интеллектуального уровня: интегрируют сложнейшие системы дифференциальных уравнений, рассчитывают свойства веществ, параметры процессов и т.д. гораздо быстрее человека. Однако все без исключения "компьютерные преимущества" связаны с тем, что решение поставленных перед ними проблем может быть формализовано: представлено в виде последовательностей арифметических и логических операций -- алгоритмов.
Но у человека есть еще и правое полушарие, ответственное за интуицию и образное мышление. Это полушарие, в отличие от левого, работает не последовательно, а параллельно. Оно оперирует образами конкретных объектов, которые приходят в мозг из внешнего мира. Правому полушарию чужды и математика, и, соответственно, логика, тем не менее оно способно учиться -- интуиция и воображение дают человеку возможность принимать решения, когда рецепта (алгоритма) решения проблемы не существует. Иными словами, правое полушарие умеет решать неформализованные задачи путем обработки (распознавания) образов.
"Почетную обязанность" реализовать и развить возможности, заложенные в правом полушарии, а также особенности человеческой памяти ученые возлагают на нейрокомпьютеры -- системы, где используются искусственные элементы, работающие по принципу биологических нейронов. Биологический нейрон -- клетка мозга человека, способная генерировать электрический импульс. Соединяясь друг с другом, нейроны образуют сеть, по которой эти импульсы путешествуют. Контакты между нейронами могут менять (усиливать, снижать) эффективность передачи сигналов от нейрона к нейрону. Это делает нейросистему пластичной, способной игнорировать несущественную информацию, концентрируясь на главной задаче.
В искусственной нейросети таким же образом связаны между собой искусственные нейроны. За счет того, что работают они параллельно, нейросистемы функционируют в сотни раз быстрее, чем традиционные компьютеры, однако обычно приспособлены для конкретных, специальных задач.
Специализация нейрокомпьютера возникает на этапе его обучения (ведь программирование в нейроинформатике заменено обучением). Алгоритмом для неформализуемых задач является множество примеров -- так называемое обучающее множество. Грубо говоря, нейрокомпьютеру показывают (а он запоминает), что, допустим, человек отличается от шимпанзе такими-то параметрами, а самолет ведет себя как положено, если соблюдаются такие-то требования и т.д. В результате "образования" у компьютера появляется возможность фактически моментально определять, кто человек, а кто обезьяна, есть ли причины для падения самолета или все бортовые системы работают нормально и т.д.
По образу и подобию
Сейчас нейрокомпьютеры еще слишком дороги (примерно на порядок дороже традиционных) и пока не получили широкого распространения. Однако уже сегодня практически во все сферы человеческой деятельности внедрены программы, использующие принципы нейросетевой обработки данных, но выполненные на традиционных последовательных компьютерах. То есть на обычных ЭВМ создаются виртуальные нейрокомпьютеры. В этом случае используется не параллелизм и, соответственно, быстродействие нейросетей, а лишь их способность решать неформализуемые задачи.
Во всем мире сейчас очень популярны нейросетевые программы предсказания рынков, оценки риска невозврата кредитов и стоимости недвижимости, предсказания банкротств, оптимизации портфелей акции и т.д.
В медицине нейросистемы используются для мониторинга состояния пациентов, диагностики, анализа эффективности лечения и т.д. Например, российская компания "НейроКомп" (Красноярск) совместно с Красноярским офтальмологическим центром им. Макарова разработала способ ранней диагностики рака сосудистой оболочки глаза (традиционными средствами заболевание диагностируется только на поздней стадии). Нейросеть определяет стадию опухоли и информирует, на сколько процентов она уверена в своем диагнозе.
В нынешнем году Офтальмологический центр им. С. Федорова, Институт глазных болезней им. Гельмгольца, Центральный военный госпиталь ВМФ и Научный центр нейрокомпьютеров планируют завершить проект по разработке нейрокомпьютеров, вживляемых в тело человека, -- "искусственный глаз", "искусственное ухо" и др. Правда, пока речь идет об опытных экземплярах, а потому о глобальном решении проблемы глухоты и слепоты говорить пока рано. К тому же уже сейчас ясно, что искусственные зрение и слух не заменят естественных: "компьютерный" глаз сможет различать лишь контуры и, возможно, цвета предметов. Не более того. А "компьютерное" ухо будет способно лишь частично компенсировать "неработоспособность" настоящего.
Активно внедряются нейросистемы и в авиации -- это обучаемые автопилоты, распознавание сигналов радаров, управление сильно поврежденным самолетом и т.д. Так, американская компания McDonnell Douglas Electronic Systems разработала систему автоматического переключения режимов полета, которая реагирует на признаки приближающейся аварии и предпринимает адекватные действия во много раз быстрее человека.
Следует отметить достижения нейрокомпьютеров и в таких областях, как связь (в частности, сжатие видеоинформации, быстрое кодирование-декодирование и т.д.), автоматизация производства (оптимизация процессов, диагностика качества продукции и др.), безопасность и охранные системы (системы идентификации личности, распознавание голоса, лиц в толпе, автомобильных номеров, анализ аэрокосмических снимков и т.д.), геологоразведка (анализ сейсмических данных, оценка ресурсов месторождения) и т.д.
Таким образом, нейросетевая обработка данных постепенно становится атрибутом высоких технологий, которые, как известно, во многом определяют жизнь современного общества.
МИХАИЛ СИДОРОВ
Подписывайтесь на PROFILE.RU в Яндекс.Новости или в Яндекс.Дзен. Все важные новости — в telegram-канале «PROFILE-NEWS».
