Bộ não con người là hệ thống xử lý thông tin phức hợp, phi tuyến và song song có khả năng học, ghi nhớ, tổng quan hóa và xử lý lỗị Bộ não con người gồm khoảng 1011 tế bào nơron liên kết với nhau thành mạng. Tế bào nơron sinh học có cấu tạo như hình 3.1, mỗi tế bào nơron sinh học gồm ba thành phần chính là thân tế bào (soma), một hệ thống hình cây các đầu dây thần kinh vào (dendrite) và một trục (axon) dẫn
đến đầu dây thần kinh rạ Tại đầu của các dây thần kinh có các khớp thần kinh
(synapse) để kết nối với các dây thần kinh khác. Mỗi tế bào nơron trong bộ não con người có khoảng 104 khớp thần kinh. Có hai loại khớp nối: Khớp nối kích thích (excitatory) hoặc khớp nối ức chế (inhibitory).
Hình 3.1. Tế bào nơron sinh học
Tín hiệu truyền trong các dây thần kinh vào và dây thần kinh ra của các tế bào nơron là tín hiệu điện phát sinh thông qua các quá trình phản ứng và giải phóng các chất hữu cơ. Các chất này được phát ra từ các khớp nối dẫn tới các dây thần kinh vào sẽ làm tăng hay giảm điện thế của nhân tế bàọ Khi điện thế này đạt đến một ngưỡng nào đó, sẽ tạo ra một xung điện dẫn đến trục dây thần kinh rạ Xung này được truyền theo trục, tới các nhánh rẽ khi chạm tới các khớp nối với các tế bào nơron khác sẽ giải phóng các chất truyền điện. Quá trình lan truyền tín hiệu cứ tiếp tục như vậy cho đến khi đến đầu ra cuối cùng.
Mạng nơron nhân tạo là một mô hình toán học đơn giản của bộ não con người, bản chất mạng nơron nhân tạo là mạng tính toán phân bố song song. Trái với các mô
71 hình tính toán thông thường, hầu hết các mạng nơron phải được huấn luyện trước khi sử dụng. Các nghiên cứu về mạng nơron nhân tạo đã bắt đầu từ thập niên 1940. Năm 1944, McCulloch và Pitts công bố về công trình nghiên cứu về liên kết của các tế bào nơron. Năm 1949, Hebb công bố công bố nghiên cứu về tính thích nghi của mạng nơron. Cuối những năm 1950, Rosenblatt đưa ra mạng Perceptron. Nghiên cứu về mạng nơron chỉ phát triển mạnh từ sau những năm 1980 sau giai đoạn thoái trào từ năm 1969, khi Minsky và Papert chỉ ra một số khuyết điểm của mạng Perceptron. Năm 1985, mạng Hopfield ra đời và sau đó một năm là mạng lan truyền ngược. Đến nay đã có rất nhiều cấu hình mạng và các thuật toán huấn luyện tương ứng được công bố để giải quyết các bài toán khác nhaụ