Начнем с вашего собственного мозга
В вашем мозге около 86 миллиардов нейронов. Это крошечные клетки, соединенные между собой триллионами связей, которые называются синапсами. Когда вы что-то видите, слышите, думаете или чувствуете, по этим связям бегут электрические сигналы, складываясь в сложные узоры. Сила каждой связи меняется с опытом. Так и происходит обучение.
Нейросеть — это математическая модель, придуманная по образцу именно такого устройства.
Искусственные нейроны: из чего все собрано
Искусственный нейрон устроен просто. Он получает на вход несколько чисел, что-то с ними вычисляет и выдает на выходе одно число. Это число попадает на вход другим нейронам. Так, слой за слоем, сигнал проходит через всю сеть.
Самое важное: у каждой связи между нейронами есть «вес», число, которое определяет, насколько сильно эта связь влияет на результат. Во время обучения веса подправляют миллионы раз, пока сеть не начнет хорошо справляться со своей задачей.
Как сеть учится
Вот упрощенная схема того, как нейросеть учится узнавать рукописные цифры:
- Вы показываете ей написанную от руки «7» и говорите: «Это 7».
- Сигнал проходит через сеть, и она пытается угадать. Допустим, отвечает «4».
- Ответ неверный. Алгоритм обучения считает, насколько сеть ошиблась, и подправляет вес каждой связи в ту сторону, которая дала бы ответ получше.
- Это повторяется миллиарды раз на разных примерах.
После достаточного числа повторений веса устанавливаются на таких значениях, при которых сеть правильно узнает даже цифры, которых никогда раньше не видела.
Слои: неглубокие и глубокие
У простых нейросетей всего несколько слоев. У «глубоких» нейросетей, на которых работает большая часть современного ИИ, их десятки и даже сотни. Каждый следующий слой учится замечать все более обобщенные признаки:
- Первые слои могут замечать края и изгибы.
- Средние слои могут замечать фигуры вроде петель и линий.
- Дальние слои могут узнавать целые буквы и цифры или лица.
Именно такое поэтапное распознавание признаков, от простых к сложным, и делает глубокие сети такими мощными.
Где нейросети работают уже сейчас
- Узнают ваше лицо, чтобы разблокировать телефон
- Понимают, что вы говорите голосовому помощнику
- Создают картинки в нейросетях для рисования
- Переводят с языка на язык
- Находят признаки болезней на медицинских снимках
- Играют в видеоигры лучше любого человека
Любопытный факт
Идею искусственной нейросети описали в 1943 году, еще до появления цифровых компьютеров в привычном нам виде: двое ученых придумали математическую модель нейрона на бумаге. Первые машины на этой идее появились в 1950-х и изображали всего несколько сотен нейронов. Сегодня в самых больших моделях сотни миллиардов «нейронов». Идея та же, а масштаб трудно даже вообразить.
Коротко
Нейросеть — это система связанных между собой математических элементов, отдаленно похожая на мозг. Она учится на примерах, подстраивая силу своих связей. Если сложить такие элементы во много слоев и обучить на огромных объемах данных, получаются сети, на которых работает почти любой ИИ, с которым вы сегодня сталкиваетесь. Когда понимаешь эту основу, становится ясно, почему ИИ бывает таким мощным и почему он до сих пор ошибается именно так, как ошибается.