Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Как работают нейронные сети?

Технологии+1
Данила Серга
  ·   · 12,9 K
На Кью задали 1 похожий вопрос

Если объяснять "на пальцах", то основными элементами любой нейросети являются нейроны. Каждый нейрон получает на вход один или несколько сигналов (чисел), обрабатывает их хитрым (или не очень) образом, а затем передает результат дальше.

Нейроны объединены в последовательно расположенные слои. Отдельно выделены два крайних слоя - входной и выходной. Через входной слой нейросеть получает информацию, через выходной передает результат ее обработки. Все промежуточные слои называются скрытыми.

Каждый скрытый слой соединен с двумя соседними (предыдущим и следующим) сложной системой связей (простите за тавтологию). В простейшем случае в каждый его нейрон попадают сигналы от каждого нейрона предыдущего слоя, обрабатываются, а затем из него уходят в каждый нейрон следующего слоя.

Однако, это еще не все. Каждая связь имеет "вес". То есть, сигнал от одного нейрона, пока идет до следующего, несколько меняет значение (значение этого сигнала умножается на этот "вес").

Если весам связей присвоить случайные значения, то ничего осмысленного такая нейросеть делать не будет. То есть, их надо еще как-то правильно подобрать. Иными словами, нейросеть надо обучить.

Как происходит обучение, проще показать на примере. Допустим, мы обучаем нейросеть отличать изображения кошек от изображений собак. Тогда на входной слой нейросети мы отдаем изображение, а на выходе нейросеть возвращает пару действительных чисел от 0 до 1 каждое. Первое означает, насколько нейросеть уверена, что это собака, а второе - что кошка. Почему делают именно так - вопрос, на который простым языком не ответить. То есть, если первое число больше, то нейросеть решила, что увидела собаку, а если второе, то кошку.

Итак, время обучать сетку. Даем нейросети изображение. Она отвечает нам этой самой парой чисел (a, b). Но мы-то знаем, кто  на картинке, правда? Поэтому мы поправляем нейросеть. А именно, мы "насильно запихиваем" в выходной слой пару (1, 0), если собака или (0, 1), если кошка, а дальше происходит некоторая магия (чтобы постичь ее, нужно обладать некоторым знанием математики), которая заставляет нейросеть перераспределять веса связей. Самый распространенный способ творить эту магию - т.н. "метод обратного распространения ошибки", но есть и другие.

Спустя множество разных картинок, с которыми мы провернем то же самое, веса связей между нейронами выстроятся таким образом, что она будет хорошо отличать кошек от собак.

Как видите, магия возникла только в двух местах. Чтобы разобраться, в ней, нужно читать более строгие тексты. Начать рекоммендую с этого:

wikipedia.orgИ/или

Искусственные нейронные сети применяются в различных областях науки: начиная от систем распознавания речи до распознавания вторичной структуры белка,...

Ох, если бы нам точно также объяснили на первом занятии по нейронным сетям, то понимание было бы с первых дней... Читать дальше
Openstack DevOps and IBM/Informix Certified DBA...  · 25 мар 2022
Что отличает нейронные сети от других алгоритмов машинного обучения, так это то, что они используют архитектуру, вдохновленную нейронами в мозгу. «Нейрон мозга получает ввод и на основе этого ввода запускает вывод, который... Читать далее
1 эксперт согласен
Артём Бойко
подтверждает
29 мар 2022
Согласен. Хороший развернутый ответ.
Учёный, доктор наук, математика, информатика и...  · 28 мар 2022
Очень общий вопрос. Смысл работы нейронной сети Вам объяснили. если хочется узнать глубже то вот ссылка https://www.asimovinstitute.org/neural-network-zoo/ здесь собрана информация о различных архитектурах и приведены первоисточ... Читать далее
Евробайт — надежный хостинг  · 22 мар 2022  · eurobyte.ru
Отвечает
Artem Harin
Нейронные сети являются одним из направлений искусственного интеллекта (ИИ), поэтому заложенные в них алгоритмы способны решать проблемы, которые требуют от человека глубокого анализа внешнего мира и творческого подхода. Простым... Читать далее
Евробайт — надежный и быстрый веб-хостинг для сайтов. От 144 ₽/мес.Перейти на eurobyte.ru
Экспертное возражение мне делать не хочется. Но по факту этот ответ слишком размыт и адресует вопрос конкретно.
Ответы на похожие вопросы
Для чего нужна нейронная сеть? — 12 ответов, задан 
Первый
Data Scientist (Computer Vision)  · 22 июн 2019  ·
deep_nn

Нейронная сеть - это один из программных механизмов, который позволяет программе обучаться, то есть учитывать опыт. Чем больше подходящих для обучения данных имеется, тем, как правило, лучше (при условии, что распределение данных по содержанию схоже с тем, с которым вы намерены сталкиваться уже при рабочей, обученной программе).

Чем хороша нейросеть?

Ведь есть и другие методы, которые позволяют программе учиться.

Во-первых, нейронные сети - нелинейный метод, попросту говоря, они способны находить сложные, едва неуловимые зависимости между отдельными свойствами данных.

Вместе с тем, нейросети хороши с точки зрения скорости вычислений, т.к. они хорошо параллелятся на GPU. Нейронные сети - хорошее решение, когда мы имеем сложные данные, с большим количеством отличающихся признаков, и мы хотим, чтобы модель умела обобщаться на новые данные, и корректно решать задачу. Со многими задачами нейросети на данный момент справляются хуже, чем человек, однако в ряде задач нейросети способны справиться лучше, чем человек (чаще всего, в силу возможности "человеческого фактора" допустить ошибку по невнимательности).

С какими видами данных может работать нейросеть?

  • таблицы
  • изображения
  • аудио
  • видео
  • временные ряды (например, финансы, показатели с датчиков и т.д.)
  • текст

Какие существуют применения нейронных сетей?

  • Рекомендательные системы
  • Прогнозирование лояльности клиентов
  • Чат-боты
  • Беспилотные автомобили
  • Генерация музыки
  • Стилизация изображений
  • Написание стихов
  • Анализ медицинских снимков
  • Прогнозирование выхода устройства из строя
  • Распознавание лиц
  • И многие другие
Для чего нужна нейронная сеть? — 12 ответов, задан 
Увлекаюсь физикой, астрономией и финансами.  · 18 июл 2022  · forecast.nanoquant.ru
Нейросети, в основном, показали очень хорошие результаты при решении следующих задач:
  1. Распознавание объектов на картинках (в том числе и на видео, так как видео, это серия картинок).
  2. Распознавание аудиоречи человека.
  3. Ранжирование (например, в поисковых системах Интернета).
Эти задачи теоретически можно попытаться решить с помощью вывода математической аналитической формулы. Нужно провести дорогостоящие научные исследования и открыть все необходимые законы, от которых зависит конечный результат по входным данным.
Но это очень сложно. Представьте себе очень сложную математическую формулу, которую выводили в течение 70 лет лучшие математики мира. Но когда через 30 лет они вывели эту формулу, то оказалось, что эта формула уже не актуальная, надо выводить уже другую формулу. Ведь эти 30 лет жизнь не стояла на месте, изменилось и оружие, и промышленность, и интернет, и одежда, и мебель, и архитектура, и даже прически людей. Так что в новых условиях эта формула уже не работает.
Поэтому более быстрее и экономичнее создать не точную, а приблизительную аппроксимирующую формулу с миллионами параметров (коэффициентов) по такому алгоритму, когда эта формула просто подгоняется под правильный ответ. То есть коэффициенты корректируются так, чтобы формула давала нужный результат, хотя бы примерно с некоторой точностью.
Оказалось, что если подогнать миллионы коэффициентов под даже всего десятки тысяч примеров, то формула начинает работать даже на таких примерах, под которые её не подгоняли, если эти новые примеры такого же типа, как подгоночные примеры.
Таким образом, вместо того, чтобы долго открывать какие-то законы соответствия и выводить точную аналитическую формулу, можно очень быстро сделать подгонку аппроксимирующей формулы под очень большой набор примеров. И этого будет достаточно для большинства практических применений, как как абсолютная точность решения задачи, как правило на практике не требуется.
А самое главное, эту громадную формулу можно очень быстро переправить путем коррекции её коэффициентов, если будет считаться, что формула недостаточно точная. Для этого надо продолжить процедуру коррекции её коэффициентов с новыми подгоночными примерами.
Процесс подгонки называется обучением нейросети. Совокупность всех подгоночных примеров называется датасетом. Структура приблизительной формулы определяется структурой нейронной сети. Подгоночные коэффициенты, называются весами и эти веса у обученной нейросети хранятся на диске компьютера.
Понятно, что если эту приблизительную формулу записать на бумаге, то потребуется тысячи страниц. Но необходимости в этом нет, так как не бывает нейросетей, которые абсолютно обучены, обучение которых полностью закончилось. Так как формулы, соответствующие нейросетям, приблизительные, то и совершенствовать их (обучать) можно до бесконечности по мере расширения датасета.
Итак, нейронная сеть нужна для быстрого приблизительного решения трех перечисленных выше задач.
Для других задач существуют другие методы машинного обучения. Там суть та же самая, но структура приблизительной формулы совсем другая и подгоночных коэффициентов, как правило, меньше, чем в нейросетях.
Эксперт по оптимизации инвестиционного портфеля и прогнозированию биржевых цен.Перейти на forecast.nanoquant.ru
Для чего нужна нейронная сеть? — 12 ответов, задан 
Маклауд — хостинг облачных серверов для профессион...  · 23 мая 2022  · macloud.ru
Нейронная сеть нужна для автоматизации процессов и уменьшения роли человека в работе. Нейросети имеют очень широкое применение в разных сферах:
1) Прогнозирование.
2) Анализ данных.
3) Оптимизация процессов.
4) Формирование рекомендаций.
Маклауд — хостинг облачных серверов для профессионаловПерейти на macloud.ru
Для чего нужна нейронная сеть? — 12 ответов, задан 
Комплексный Digital-маркетинг для бизнеса  · 28 апр 2020  · zoola.ru
Отвечает
Константин

Нейросеть - упрощенная цифровая модель мозга органического существа. По сути, этот иструмент решает узкопрофильные задачи обобщения и сортировки данных (кластеризации).

Приведу известную задачу про Титаник. Всего катастрофа унесла по разным данным порядка 1500 жизней. У каждого человека есть набор харакетристик: пол, возраст, имя, класс билета и другие характеристики. Точные данные см. тут - https://www.kaggle.com/c/titanic/data. А также целевая метка: выжил он или нет. Обучив нейросеть на наборе этих данных, она их частично запоминает, пытается найти закономерности, обобщает.

Зачем нам это? Теперь можно оценить, выжил бы я на Титанике. Ввожу свои данные, получаю результат в виде вероятности. Такую же штуку можно повторить с оценкой износа станков на производстве, измеряя их парамерты, например.

Неростети уже сейчас избавляют нас от однообразных задач: распознавание речи, сортировка изображений, поиск похожих людей в соцсетях, синтез речи, даже написание осмысленных текстов и т.д.

↓ Поддержите лайком, если помог советом.

Узнайте подробнее об агентстве Zoola на нашем сайтеПерейти на zoola.ru
Для чего нужна нейронная сеть? — 12 ответов, задан 
просто котик  · 10 июл 2019

Где применяются нейросети

До широкой аудитории доходят только громкие случаи применения нейросетей. Например, когда нейросеть Яндекса записывает музыкальный альбом или ребята из Беларуси снимают короткометражку по сценарию, который написала машина. Всё это громко, необычно, но бесполезно. Основная цель таких акций — привлечь внимание к технологии, показать всю ее необычность и силу. Такие громкие инфоповоды помогают людям увидеть, что будущее уже наступило. Но на самом деле, нейросети каждый день выполняют задачи. Например, алгоритм Brain на основе нейросетей ежедневно работает над системой рекомендаций Ютуба. Он подбирает для пользователей релевантный контент, изучая их поведение. Поэтому ролики часто набирают просмотры не за счет прямого трафика, когда пользователь вводит запрос в поисковую строку, а тогда, когда система сама предлагает ему потенциально интересный контент. Яндекс тоже не отстает от мировых корпораций и использует алгоритм Yandex Data Factory, чтобы помочь крупным промышленным производствам сокращать издержки. Система анализирует данные о, например, загруженности дорог или подсказывает безопасные расстояния от линий электропередач до высокорастущих деревьев.

Для чего нужна нейронная сеть? — 12 ответов, задан 
Евробайт — надежный хостинг  · 6 мая 2022  · eurobyte.ru
Отвечает
Artem Harin
Нейронные сети являются одним из направлений искусственного интеллекта (ИИ), поэтому заложенные в них алгоритмы способны решать проблемы, которые требуют от человека глубокого анализа внешнего мира и творческого подхода. Умные алгоритмы внедряются во все сферы деятельности человека, в которых накоплен большой объем знаний, необходимых нейросетям для обучения и поиска лучшего решения задачи.
В отличие от обычных алгоритмов машинного обучения нейронные сети способны самообучаться и учитывать ошибки, допущенные в прошлом.
Евробайт — надежный и быстрый веб-хостинг для сайтов. От 144 ₽/мес.Перейти на eurobyte.ru
Для чего нужна нейронная сеть? — 12 ответов, задан 
Я не компетенцен, чтобы давать те или иные...  · 30 окт 2020

Нейронная сеть особенно необходима в тех случаев когда имеет место дименция или же просто плохая память или соотвественно ухудшенная реакция

Для чего нужна нейронная сеть? — 12 ответов, задан 
Продажа смарт пленки и монтаж стекол с затемнением...  · 13 июл 2019

нейронная сеть работает на тех же принципах, что и наш мозг.

Данный сеть может самообучаться и развивать свои способности из года в год.

Сам процесс обучения происходит постоянно и не является подконтрольным процессом, плотно соприкосается с квантом.

Цель создать искуственный интелект и возможность интеграции биокибернетики с техникой для обретения целостности между органической структурой с внедрением технической составляющей. Возможность управлять гинетикой всегда заботила власть имущих, путем соединения нейронной сети с органикой, посредствам нано частиц и живого-разумного материала

короче что тотипа отчцифровка сознания для вечной жизни

Для чего нужна нейронная сеть? — 12 ответов, задан 

В данный момент нейронные сети являются развивающимся направлением, связанным с искусственным интеллектом. Их можно использовать в рамках задач, требующих анализа. Зачастую касается анализа фотографий или текста. С другой стороны, у нее могут быть ошибки
Нейронную сеть использует YouTube, Tumbler и многие другие сервисы в интернете.

Для чего нужна нейронная сеть? — 12 ответов, задан 
Если женщина внезапно замолкла, значит, она хочет...  · 8 нояб 2018

Нейронные сети нужны для того, чтобы решать супер сложные задачи, которые требуют аналитических способностей, присущих лишь человеку.

Например, их применяют при решении таких задач, как

  • классификация - нейронная сеть может, например, без труда распознать, кому дать кредит, а кому не давать (для этого она анализирует большой объем данных: возраст, историю заемщика, его финансовое положение и т.д)
  • предсказание - нейронная сеть может предсказать рост и падение акций, долларов, евро, основываясь на тех данных, что были и появляются каждый час.
  • распознавание - в телефоне это, например. функция распознавания вашего лица, которая служит тому, чтобы фотография получилась хорошей.