O que é uma rede neural de Hopfield?

Uma rede neural Hopfield é um sistema usado para replicar padrões de informação que ela aprendeu. É modelado a partir da rede neural encontrada no cérebro humano, embora seja criada a partir de componentes artificiais. Projetado por John Hopfield em 1982, a rede neural de Hopfield pode ser usada para descobrir padrões de entrada e processar conjuntos complicados de instruções. Também é usado no estudo da memória humana.

A rede neural de Hopfield é formada por um sistema de unidades que são conectadas umas às outras como uma rede na qual cada unidade é conectada a todas as outras unidades. Embora todas as unidades estejam conectadas uma à outra, uma unidade individual não forma uma conexão consigo mesma. Quando ele criou esse modelo, Hopfield usou os valores binários 0 e 1 para descrever a atividade de cada unidade na rede. Embora esse sistema ainda esteja em uso, muitos cientistas agora usam -1 e +1 para descrever a atividade das unidades. Diz-se que uma unidade na rede neural é 0 ou -1 se seu limite ainda não foi atingido e 1 ou +1 se seu limite foi atingido ou excedido.

As unidades em uma rede neural de Hopfield são ativadas e liberam energia quando seu limite é atingido. Quando uma determinada entrada é dada a uma rede neural Hopfield, ela é capaz de repetir essa entrada através de uma série de conexões complexas entre cada uma das unidades. Mesmo em um sistema com apenas 4 unidades individuais, existem 12 conexões nas quais as informações podem ser enviadas. Redes complexas podem conter milhões de conexões, o que lhes permite ecoar longas sequências ou padrões de código binário.

Antes que uma rede neural de Hopfield consiga ecoar um padrão, primeiro deve-se ensinar o padrão que está procurando. Uma vez que um sistema conheça um determinado padrão, poderá repeti-lo sempre que o reconhecer novamente. Isso torna essas redes úteis para encontrar padrões em grandes quantidades de dados.

Embora essas redes sejam capazes de reconhecer padrões, elas podem reconhecer um padrão incorretamente, especialmente se os padrões forem lembrados em partes da rede neural próximas umas das outras. Esse mesmo processo ocorre na memória humana, que pode ser modelada através do uso da rede neural de Hopfield. A pesquisa sobre a falta de precisão na memória e o fortalecimento da memória em humanos pode ser feita usando redes neurais de Hopfield.