Was ist neuronale Verarbeitung?
Ursprünglich bezog sich die neuronale Verarbeitung auf die Funktionsweise des Gehirns. Der Begriff wird jedoch eher zur Beschreibung einer Computerarchitektur verwendet, die diese biologische Funktion nachahmt. In Computern bietet die neuronale Verarbeitung der Software die Möglichkeit, sich an veränderte Situationen anzupassen und ihre Funktion zu verbessern, sobald mehr Informationen verfügbar sind. Neuronale Verarbeitung wird in Software verwendet, um Aufgaben wie das Erkennen eines menschlichen Gesichts, die Vorhersage des Wetters, das Analysieren von Sprachmustern und das Erlernen neuer Strategien in Spielen auszuführen.
Das menschliche Gehirn besteht aus ungefähr 100 Milliarden Neuronen. Diese Neuronen sind Nervenzellen, die einzeln eine einfache Funktion zur Verarbeitung und Übertragung von Informationen erfüllen. Wenn die Nervenzellen in Clustern, die als neuronales Netzwerk bezeichnet werden, übertragen und verarbeiten, sind die Ergebnisse komplex - beispielsweise das Erstellen und Speichern von Erinnerungen, die Verarbeitung von Sprache und das Reagieren auf plötzliche Bewegungen.
Künstliche neuronale Verarbeitung ahmt diesen Prozess auf einer einfacheren Ebene nach. Eine kleine Verarbeitungseinheit, die als Neuron oder Knoten bezeichnet wird, führt eine einfache Aufgabe zum Verarbeiten und Übertragen von Daten aus. Da die einfachen Verarbeitungseinheiten grundlegende Informationen über Konnektoren kombinieren, werden die Informationen und die Verarbeitung komplexer. Im Gegensatz zu herkömmlichen Computerprozessoren, bei denen ein menschlicher Programmierer neue Informationen eingeben muss, können neuronale Prozessoren nach der Programmierung selbstständig lernen.
Beispielsweise kann sich ein neuronaler Prozessor bei Checkern verbessern. Genau wie ein menschliches Gehirn lernt der Computer, dass bestimmte Bewegungen eines Gegners dazu führen, dass Fallen entstehen. Die Grundprogrammierung kann dazu führen, dass der Computer beim ersten Mal in die Falle fällt. Je öfter jedoch eine bestimmte Falle auftritt, desto mehr Aufmerksamkeit schenkt der Computer diesen Daten und beginnt entsprechend zu reagieren.
Neuronale Programmierer lenken die zunehmende Aufmerksamkeit, die der Computer bestimmten Ergebnissen schenkt, auf "Gewicht". Die herkömmliche Verarbeitung würde dem Computer nur die Grundregeln des Spiels und eine begrenzte Anzahl von Strategien liefern. Die neuronale Verarbeitung lernt im Laufe der Zeit bessere Strategien, indem sie Daten sammelt und wichtigeren Informationen mehr Aufmerksamkeit schenkt.
Die Kraft der neuronalen Verarbeitung liegt in ihrer Flexibilität. Im Gehirn wird Information als elektrochemischer Impuls dargestellt - ein kleiner Stoß oder ein chemisches Signal. Bei der künstlichen neuronalen Verarbeitung werden die Informationen als numerischer Wert dargestellt. Dieser Wert bestimmt, ob das künstliche Neuron aktiv wird oder inaktiv bleibt, und bestimmt auch, wohin es sein Signal sendet. Wenn beispielsweise ein bestimmter Checker auf ein bestimmtes Quadrat verschoben wird, liest das neuronale Netzwerk diese Informationen als numerische Daten. Diese Daten werden mit einer wachsenden Menge an Informationen verglichen, die wiederum eine Aktion oder Ausgabe erzeugen.