Metal Gear

Нейроны
Основная аналогия между аппаратными и биологическими структурами проводится на клеточном уровне. Обрабатывающие элементы однослойных и многослойных персептронов могут быть сопоставлены отдельным нейронам, поскольку именно изучение нейронов привело к созданию данной модели.
Нейрон — это отдельная клетка мозга. Основной частью нейрона является тело (называемое также сомой). Главное назначение сомы состоит в том, что она после достижения достаточного уровня стимуляции вырабатывает нервный импульс. К телу нейрона подходят многочисленные дендриты, образующие древовидную структуру. Назначение дендритов состоит в том, что они собирают информацию (воспринимают импульсы, поступающие от других нейронов) и передают в тело своего нейрона. По дендритам передаются импульсы двух типов: тормозящие (которые препятствуют повышению уровня возбуждения тела) и возбуждающие (которые способствуют повышению уровня возбуждения тела). Наконец, у нейрона обычно имеется один аксон, который отходит от тела нейрона.
После того как уровень стимуляции превысит порог возбуждения нейрона, в теле нейрона вырабатывается импульс, который передается по аксону с помощью цепи электрохимических реакций. Есть основания полагать, что при возбуждении нейрона возникают также многие другие явления (например, выделение химических веществ), но некоторые из этих явлений еще далеко не изучены (а есть и такие явления, которые даже еще не обнаружены).
Очевидно, что на концептуальном уровне функционирование нейронов в определенной степени можно сопоставить с функционированием обрабатывающих элементов. Входы обрабатывающего элемента можно сравнить с дендритами, для самого обрабатывающего элемента аналогом служит сома, и, наконец, аксон нейрона напоминает выход обрабатывающего элемента.
Но персептрон как модель нейрона является чрезвычайно упрощенным. Обрабатывающие элементы искусственной нейронной сети не моделируют какие-либо известные свойства нейронов. Дело в том, что нейроны регулярно вырабатывают импульсы не под действием возбуждения, а в результате самой своей активности, тогда как обрабатывающие элементы не обладают таким свойством. Кроме того, возбуждение нейронов может быть вызвано не поступлением извне импульсов, а появлением в окружающей их среде определенных химических веществ. Для моделирования подобных феноменов применяются нейронные сети других типов, но не персептроны. Нет сомнения в том, что нейроны обладают многими другими, еще не известными нам свойствами, которые также не находят своего отражения в персептронах.
Головной мозг
функционирование мозга биологических существ характеризуется исключительной сложностью, обусловленной тем, что отдельные нейроны, которые сами по себе обладают огромными возможностями, действуют параллельно. Нейроны связаны с помощью синапсов, которые проводят соединение между аксонами одних нейронов и дендритами других. Принципы функционирования синапсов являются чрезвычайно сложными, но кратко можно отметить, что в их основе, по существу, лежит механизм передачи электрохимических импульсов от одного нейрона к другому. Как показано на рис. 19.4, в этом состоит единственный способ взаимодействия нейронов.
Напрягая воображение, можно провести сравнение между структурой нейронов в мозгу (подобной приведенной на рис. 19.4) и многослойным персептроном. Обрабатывающие элементы напоминают связанные друг с другом нейроны. Но персептроны далеко не обладают всеми теми возможностями, которые присущи мозгу биологических существ. Причиной этого снова является чрезмерное упрощение. Объем научных знаний о мозге постоянно расширяется, но, поскольку персептроны относятся к категории коннекционистских моделей, созданных так давно, это повышение уровня знаний на них никак не отражается.
Основным недостатком, сдерживающим развитие персептронов как коннекционистских моделей, является то, что в них могут применяться только прямые связи. Несмотря на то что для создания персептронов могут служить произвольные соединения и разреженные сети, из-за отсутствия эффективных автоматизированных методов обоснования подобных экзотических топологий их привлекательность с годами значительно уменьшается. Наконец, персептроны не имеют пространственной структуры и по-прежнему рассматриваются как массивы виртуальных весовых коэффициентов, хранящихся в памяти. Если бы для представления персептронов использовались модели, развернутые в трехмерном пространстве, это дало бы возможность, например, моделировать с их помощью распространение химических медиаторов в среде, в которую погружены нейроны.