Zamknięcie działu 8

Słowniczek działu

  • Lokalizacja funkcji — różne funkcje psychiczne są realizowane przez różne obszary mózgu (Broca, Wernicke).
  • Doktryna neuronu — układ nerwowy zbudowany jest z osobnych komórek, nie z jednej zlewającej się sieci (Cajal).
  • Synapsa — miejsce styku między neuronami, które może sygnał wzmacniać (pobudzenie) lub osłabiać (hamowanie) (Sherrington).
  • Cybernetyka — nauka o sterowaniu, komunikacji i informacji wspólna dla maszyn i organizmów (Wiener).
  • Sprzężenie zwrotne — korygowanie działania na podstawie porównania stanu aktualnego z celem.
  • Neuron McCullocha–Pittsa — pierwszy formalny model neuronu: sumowanie sygnałów binarnych i próg odpalenia; nie uczy się.
  • Reguła Hebba — siła połączenia rośnie, gdy neurony regularnie odpalają razem.
  • SNARC — pierwsza fizyczna samoucząca się maszyna (Minsky i Edmonds, 1951).
  • Perceptron — sztuczny neuron automatycznie korygujący wagi na podstawie błędów (Rosenblatt, 1958).
  • Separowalność liniowa — możliwość rozdzielenia danych pojedynczą linią; ograniczenie jednowarstwowego Perceptronu (XOR jako kontrprzykład).
  • Zima sieci neuronowych — okres ograniczonego finansowania badań nad sieciami neuronowymi po 1969 roku.

W pigułce

Dział 8 — Noga neuronowa to historia jednej idei, przechodzącej przez cztery etapy: (1) biologia — neurobiolodzy XIX wieku (Broca, Wernicke, Golgi, Cajal, Sherrington) ustalają, czym jest neuron, jak jest zbudowany i jak komunikuje się z innymi; (2) formalizacja — Wiener opisuje zachowanie celowe jako sprzężenie zwrotne, a McCulloch i Pitts w 1943 roku przekładają biologię neuronu na matematyczny model progowy; (3) uczenie się — Hebb (1949), SNARC (1951) i Perceptron Rosenblatta (1958) uczą sieć samodzielnie korygować swoje połączenia na podstawie doświadczenia; (4) kryzys — Minsky i Papert (1969) matematycznie dowodzą, że pojedyncza warstwa Perceptronu ma fundamentalne ograniczenie (separowalność liniowa, problem XOR), co prowadzi do wieloletniego zamrożenia finansowania. To nie koniec — to przerwa, po której w Dziale 11 sieci neuronowe wrócą z zupełnie nowym narzędziem: propagacją wsteczną.

Sprawdzian działowy

  1. Wyjaśnij, na czym polegały odkrycia Broki i Wernickego i dlaczego dowodzą lokalizacji funkcji w mózgu.
  2. Opisz spór Golgiego z Cajalem. Kto miał rację i jak to ostatecznie potwierdzono?
  3. Czym jest synapsa i jaką rolę odgrywają w niej pobudzenie i hamowanie?
  4. Wyjaśnij, czym jest cybernetyka i podaj przykład sprzężenia zwrotnego inny niż z lekcji.
  5. Opisz, jak działa neuron McCullocha–Pittsa. Dlaczego nie jest to jeszcze system uczący się?
  6. Sformułuj regułę Hebba. Jak zrealizowano ją fizycznie w maszynie SNARC?
  7. Wyjaśnij różnicę między neuronem McCullocha–Pittsa a Perceptronem Rosenblatta.
  8. Na czym polegało matematyczne ograniczenie jednowarstwowego Perceptronu wykazane przez Minsky'ego i Paperta? Użyj przykładu funkcji XOR.
  9. Dlaczego skutki książki Perceptrons dla finansowania badań były szersze niż sam dowód matematyczny?
  10. Wyjaśnij, dlaczego zimę sieci neuronowych (1969) i pierwszą zimę AI (raport Lighthilla, 1973) należy traktować jako dwa osobne kryzysy, mimo że wydarzyły się w podobnym czasie.