Sieć neuronowa uczy się wyobraźni

Sieć neuronowa - czyli elektroniczny "mózg" - nauczyła się właśnie oceniać ilość obiektów na obrazku bez liczenia ich - odtwarzając tym samym umiejętność posiadaną przez niektóre zwierzęta (w tym ludzi). Jest to duży krok ku stworzeniu myślących maszyn.

Rzeczony model przygotowany przez naukowców z Uniwersytetu w Padwie, we Włoszech nie posiadał w ogóle zaprogramowanej możliwości liczenia. Przynosi on tym samym szereg ważnych odpowiedzi - począwszy od tego jak możliwość oceny ilości działa bez wcześniejszej nauki matematyki. Badania te mogą przynieść także ważne odpowiedzi dotyczące ludzi cierpiących z powodu dyskalkulii - czyli takich, którzy mają ogromne problemy z nauczeniem się podstawowych zagadnień matematycznych.

Taką umiejętność nazywa się fachowo przybliżonym poczuciem numeru. Jej badanie jest bardzo proste - wystarczy popatrzeć na kartkę gdzie znajdują się dwie grupy kropek. Intuicyjnie, bez absolutnie żadnego liczenia powinniśmy odgadnąć, w której grupie znajduje się tych kropek więcej. W naturze na przykład ryby wykorzystują tę zdolność do oceny, w której ławicy jest więcej ryb - a więc tym samym, która jest bezpieczniejsza.

Aby zbadać tę umiejętność w komputerowym modelu stworzono sieć neuronową, która reaguje na obrazki i na ich podstawie "wyobraża sobie" nowe. Model ten w pierwszej warstwie przypomina siatkówkę oka - odpowiada on automatycznie na położenie poszczególnych pikseli na obrazku, a dwie głębsze warstwy programu zajmują się przetwarzaniem tych danych.

Następnie dostarczono do niej 51800 obrazów, z których każdy zawierał do 32 prostokątów o różnych rozmiarach. W odpowiedzi na każdy z nich program wzmacniał lub osłabiał połączenia między neuronami, tak więc każda kolejna generacja była mądrzejsza o obrazki, które już program widział.

Jako, że nawet bardzo małe dzieci potrafią w pewnym stopniu posłużyć się przybliżonym poczuciem numeru bez absolutnie żadnego przygotowania matematycznego, program został również pozbawiony jakiegokolwiek pojęcia o królowej nauk.

Po przyjrzeniu się jak sieć reaguje na obrazki, okazało się, ze neurony w najgłębszej warstwie aktywowały się częściej gdy na prezentowanym obrazku było mniej obiektów. To wyraźnie pokazało, że sieć nauczyła się oceniać ilość prostokątów na obrazku (działo się to niezależnie od łącznej powierzchni prostokątów, tak więc odpadała możliwość, że komputer skupiał się na niej zamiast na ilości obiektów).

Aktywność ta pokrywa się w zupełności z aktywnością jaką innym naukowcom udało się wcześniej zaobserwować w korze ciemieniowej u małp. Ten obszar mózgu łączony jest z naszymi zdolnościami numerycznymi, dlatego wygląda na to, że badaczom udało się w komputerze odtworzyć działanie małego fragmentu żywego mózgu.

Aby sprawdzić czy ten wzór aktywności może się przerodzić w prawdziwe przybliżone poczucie numeru stworzono drugi program, który przetwarzał dane z neuronów z pierwszego. W ten sposób nauczona sieć mogła skutecznie rozpoznać czy na obrazku jest więcej czy mniej obiektów (niż podana mu wcześniej odgórnie liczba).

Źródła: ,