Trƣớc tiên, ta nghiên cứu một phần tử nổi bật của mạng nơron sinh học là não. Não là một tổ chức vật chất cao cấp. Sự cao cấp của tổ chức này là ở chỗ, bộ não liên tục thu nhận thông tin từ các kích thích bên ngoài thông qua các giác quan. Sự kích thích này đƣợc chuyển đổi thành xung điện (có hoặc không có kích thích) và đƣợc chuyển đến não. Não có cấu tạo vô cùng phức tạp, dày đặc các mối liên kết giữa các nơron tạo thành mạng nơron. Trong bộ não có khoảng 1011 - 1012 nơron, mỗi Nơron có thể liên kết đƣợc với 1014
nơron khác trong mạng và đƣợc coi là một đơn vị xử lý. Não xử lý, đánh giá và so sánh chúng với những thông tin (các thông tin đã đƣợc học, đã đƣợc biết qua về đối tƣợng) đang đƣợc lƣu giữ trong bộ nhớ để đƣa ra quyết định thoả đáng. Điều quan trọng là cách xử lý thông tin song song, đồng thời trên tất cả các nơron cùng lớp và phân tán theo lớp, tạo mối quan hệ lôgic giữa các thông tin nhận đƣợc về đối tƣợng cũng nhƣ các thông tin liên quan đến đối tƣợng đã đƣợc học và đƣợc lƣu trong bộ nhớ.
Quyết định đƣợc đƣa ra sau khi bộ não xử lý đƣợc truyền đến các bộ phận chấp hành: chân tay để hành động, cùng các chuyển động khác của cơ thể dƣới dạng xung điện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Mạng nơron bao gồm vô số các nơron đƣợc liên kết truyền thông với nhau trong mạng. Hình 3. 2 là một phần của mạng nơron bao gồm hai nơron.
Hình 3. 2. Mạng nơron đơn giản gồm 2 nơron
Cấu trúc mạng Nơron sinh học
Mạng Nơron sinh học cấu tạo từ nhiều Nơron sinh học giống nhau về cách tổng hợp tín hiệu vào song cách xử lý tín hiệu là khác nhau, chúng liên kết theo một sơ đồ chặt chẽ nhất định. Đầu ra của một Nơron có thể nối với nhiều đầu vào của nhiều nơron khác, song chỉ đƣợc nối với một đầu vào của một nơron khác (tức là không thể nối một đầu ra của một nơron này với hai đầu vào của một nơron khác).
Trong mạng nơron, mỗi nơron đƣợc gọi là một nút mạng. Để thuận tiện cho việc xây dựng mạng nơron nhân tạo sau này ngƣời ta quy định:
- Mạng Nơron đƣợc phân làm 3 lớp: lớp vào, lớp giữa (còn gọi là lớp ẩn) và lớp ra.
- Các lớp đƣợc xây dựng từ trái sang phải .
- Thông tin đƣợc gia công tại mỗi nơron lớp trƣớc phải đƣợc truyền tới tất cả các nơron lớp sau.
Axon đƣợc nối với rễ đầu vào của nơron 2
Rễ đầu ra Rễ đầu ra của nơron 1 đƣợc
nối với axon Nhân
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Nhận xét:
Khi ngƣời ta nhìn não từ góc độ tính toán. Chúng ta có thể dễ dàng phát hiện cách thức tính toán của não khác xa với tính toán theo thuật toán và chƣơng trình. Sự khác biệt cơ bản trƣớc tiên là ở hai điểm rất quan trọng:
- Quá trình tính toán đƣợc tiến hành song song và phân tán trên nhiều nơron gần nhƣ đồng thời.
- Tính toán thực chất là quá trình học, chứ không phải theo sơ đồ định sẵn từ trƣớc.
Chính điều này đã thúc đẩy chúng ta cần phải nghiên cứu mạng nơron .
Hình 3. 3. Mô hình mạng nơron sinh học gồm 5 nơron