Hva er et Hopfield nevralt nettverk?

Et nevralt nettverk i Hopfield brukes til å gjenskape informasjonsmønstre det har lært. Det er modellert etter det nevrale nettverket som finnes i den menneskelige hjernen, selv om det er laget av kunstige komponenter. Hopfield nevrale nettverk ble først designet av John Hopfield i 1982, og kan brukes til å oppdage mønstre i innspill og kan behandle kompliserte sett med instruksjoner. Det brukes også i studiet av menneskets hukommelse.

Hopfield nevrale nettverk er laget av et system med enheter som er koblet til hverandre som en nett der hver enhet er koblet til annenhver enhet. Selv om enhetene alle er koblet til hverandre, danner ikke en individuell enhet en forbindelse med seg selv. Da han først opprettet denne modellen, brukte Hopfield de binære verdiene 0 og 1 for å beskrive aktiviteten til hver enhet i nettverket. Selv om dette systemet fremdeles er i bruk, bruker mange forskere nå -1 og +1 for å beskrive aktiviteten til enhetene. En enhet i det nevrale nettverket sies å være 0 eller -1 hvis terskelen ennå ikke er oppfylt og en 1 eller +1 hvis terskelen er oppfylt eller overskredet.

Enhetene i et nevralt Hopfield-nettverk blir aktivert og frigjør energi når terskelen er oppfylt. Når det gis en viss inngang til et Hopfield nevralt nettverk, er det i stand til å ekko den inngangen ut gjennom serien med komplekse forbindelser mellom hver av enhetene. Selv i et system med bare fire individuelle enheter, er det 12 forbindelser som informasjon kan sendes med. Komplekse nettverk kan inneholde millioner av tilkoblinger, noe som gjør det mulig for dem å gjenkjenne lange strenger eller mønstre med binær kode.

Før et neuralt nettverk i Hopfield klarer å gjengi et mønster, må det først læres mønsteret det leter etter. Når et system kjenner et bestemt mønster, vil det være i stand til å ekko det når det gjenkjenner det igjen. Dette gjør disse nettverkene nyttige for å finne mønstre i store datamengder.

Selv om disse nettverkene er i stand til å gjenkjenne mønstre, kan de gjenkjenne et mønster feil, spesielt hvis mønstrene huskes i deler av det nevrale nettverket som ligger nær hverandre. Den samme prosessen skjer i menneskets minne, som kan modelleres ved bruk av Hopfield nevrale nettverk. Forskning på mangelfullhet i hukommelsen og styrking av hukommelse hos mennesker kan gjøres ved bruk av Hopfield nevrale nettverk.