4. Nội dung và bố cục của luận văn
2.1.2 Mạng nơron nhân tạo
2.1.2.1 Nơron nhân tạo
Nơron nhân tạo là sự rút gọn hết sức đơn giản của nơron sinh học. Nó có thể thực hiện nhờ chương trình máy tính hoặc bằng mạch phần cứng. Mỗi nơron thực
hiện hai chức năng là chức năng đầu vào và chức năng kích hoạt đầu ra. Do đó ta có
thể coi mỗi nơron như là một đơn vị xử lý. Nó được xây dựng mô phỏng theo cấu
trúc của các nơron sinh học. Mỗi nơron có một số đầu vào giống như các dây thần kinh tiếp nhận. Các đầu vào này làm nhiệm vụ tiếp nhận thông tin từ các nơron khác hoặc từ tập số liệu gốc vào. Tương tự như nơron sinh học, mỗi đầu vào của nơron nhân tạo có ảnh hưởng khác nhau đối với tín hiệu ra của nơron (còn gọi là kết xuất
của nơron). Điều này được thực hiện nhờ các hệ số được gán cho từng đầu vào -wi:
trọng số của đầu vào thứ i. Giá trị của wi có thể dương hay âm tương tự như việc có
hai loại khớp nối trong mạng nơron sinh học. Nếu wi có giá trị dương thì tương đương
với khớp nối kích thích còn nếu wi âm thì tương đương với khớp nối ức chế. Thân
nơron sẽ làm nhiệm vụ tổng hợp các tín hiệu đầu vào xử lý để đưa một tín hiệu ra đầu ra của nơron. Quá trình xử lý, tính toán này sẽ được đề cập cụ thể ở phần sau. Đầu ra của nơron nhân tạo tương tự như sợi trục axon của nơron sinh học. Tín hiệu ra cũng có thể tách ra thành nhiều nhánh theo cấu trúc hình cây để đưa đến đầu vào của các nơron khác.
Hình 2.2.Nơron nhân tạo 2.1.2.2 Mạng nơron nhân tạo
Các nơron nhân tạo được tổ chức thành mạng nơron nhân tạo. Các nơron thường
được sắp xếp trong mạng thành từng lớp. Đầu ra của mỗi nơron sẽ được nối đến đầu vào của một số nơron khác theo một cấu trúc phù hợp. Tuy nhiên cấu trúc mạng nơron nhân tạo chưa thể đạt được độ phức tạp như mạng nơron sinh học. Mạng nơron nhân tạo hiện chỉ mới là sự mô phỏng hết sức đơn giản cấu trúc của mạng nơron sinh học.
bias wm x1 x2 xm w1 w2 Out
Giữa mạng nơron nhân tạo và mạng nơron sinh học có 3 điểm chung là
1) Mạng được xây dựng bằng các phần tử tính toán đơn giản liên kết lại với nhau một cách phức tạp và hoạt động theo nguyên tắc song song.
2) Chức năng của mạng được xác định qua cấu trúc mạng, quá trình xử lý bên trong các phần tử và mức độ liên kết giữa các phần tử.
3) Mức độ liên kết giữa các phần tử được xác định thông qua quá trình học của mạng (hay còn gọi là quá trình huấn luyện mạng).
Điểm khác nhau về căn bản giữa Mạng nơron nhân tạo và mạng nơron sinh học là ở tốc độ tính toán, độ phức tạp và tính song song. Tuy xét về tốc độ xử lý của các máy tính hiện đại là cao hơn rất nhiều so với tốc độ xử lý của não bộ con người nhưng bộ não lại có thể đồng thời kích hoạt toàn bộ các nơron để làm nhiều công việc khác nhau. Điều này mạng nơron nhân tạo không thể thực hiện được. Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học như hiện nay thì ta có thể hi vọng sẽ có những bước đột phá mới trong lĩnh vực mô phỏng mạng nơron sinh học.