Co je to neuronová síť Hopfield?

Neuronová síť Hopfield je systém používaný k replikaci vzorců informací, které se naučila. Je modelována po neuronové síti nalezené v lidském mozku, i když je vytvářena z umělých složek. Poprvé navržený Johnem Hopfieldem v roce 1982 může být neuronová síť Hopfield použita k objevování vzorů ve vstupu a může zpracovat komplikované sady pokynů. Používá se také při studiu lidské paměti.

Neuronová síť Hopfield je vyrobena ze systému jednotek, které jsou vzájemně propojeny jako web, ve kterém je každá jednotka připojena k každé jiné jednotce. Přestože jsou všechny jednotky vzájemně spojeny, jednotlivá jednotka netvoří spojení se sebou. Když tento model poprvé vytvořil, Hopfield použil binární hodnoty 0 a 1 k popisu aktivity každé jednotky v síti. Ačkoli se tento systém stále používá, mnoho vědců nyní používá -1 a +1 k popisu aktivity jednotek. Jednotka v neuronové síti se říká, že je 0 nebo -1, pokud je její threShold ještě nebyl splněn a 1 nebo +1, pokud byl jeho prahová hodnota splněna nebo překročena.

Jednotky v neuronové síti Hopfield jsou aktivovány a uvolňují energii, jakmile bude splněna jejich prahová hodnota. Když je určitý vstup dán do neuronové sítě Hopfield, je schopen opakovat tento vstup zpět řadou složitých spojení mezi každou z jednotek. Dokonce i v systému s pouze 4 jednotlivými jednotkami existuje 12 spojení, které mohou být zaslány. Složité sítě mohou obsahovat miliony připojení, což jim umožňuje opakovat dlouhé řetězce nebo vzory binárního kódu.

Předtím, než je neuronová síť Hopfield schopna opakovat vzorec, musí být nejprve vyučován vzorec, který hledá. Jakmile systém zná určitý vzorec, bude jej moci opakovat, kdykoli jej znovu rozpozná. Díky tomu jsou tyto sítě užitečné pro hledání vzorů ve velkém množství dat.

Ačkoli tyto sítě jsou schopny rozpoznat vzory, mohou rozpoznat vzorec nesprávně, zejména pokud jsou vzory zapamatovány v částech neuronové sítě, které jsou navzájem blízko. Stejný proces se vyskytuje v lidské paměti, který lze modelovat pomocí neuronové sítě Hopfield. Výzkum nenakoracy v paměti a při posilování paměti u lidí lze provést pomocí neuronových sítí Hopfield.