Mis on Hopfieldi närvivõrk?

Hopfieldi närvivõrk on süsteem, mida kasutatakse õpitud teabe mustrite kopeerimiseks. See on modelleeritud inimese ajus leiduva närvivõrgu järgi, kuigi see on loodud kunstlikest komponentidest. Esmakordselt 1982. aastal John Hopfieldi kavandatud Hopfieldi närvivõrku saab kasutada sisendi mustrite avastamiseks ja keeruliste juhiste komplektide töötlemiseks. Seda kasutatakse ka inimese mälu uurimisel.

Hopfieldi närvivõrk koosneb üksuste süsteemist, mis on omavahel ühendatud võrguna, milles iga üksus on ühendatud kõigi teiste üksustega. Kuigi üksused on kõik üksteisega ühendatud, ei moodusta üksiküksus ühendust iseendaga. Selle mudeli esmakordsel loomisel kasutas Hopfield binaarväärtusi 0 ja 1, et kirjeldada iga võrguüksuse aktiivsust. Kuigi see süsteem on endiselt kasutusel, kasutavad paljud teadlased nüüd ühikute aktiivsuse kirjeldamiseks -1 ja +1. Üksus närvivõrgus on 0 või -1, kui selle lävi ei ole veel täidetud, ja 1 või +1, kui selle lävi on täidetud või ületatud.

Hopfieldi närvivõrgu üksused aktiveeritakse ja vabastavad energiat, kui nende lävi on täidetud. Kui Hopfieldi närvivõrgule antakse teatud sisend, suudab see seda sisendit iga üksuse vahel keeruliste ühenduste seeria kaudu tagasi kajata. Isegi süsteemis, kus on ainult 4 üksiküksust, on 12 ühendust, mida mööda saab teavet saata. Keerulised võrgud võivad sisaldada miljoneid ühendusi, mis võimaldab neil järgida pikki binaarkoodi stringe või mustreid.

Enne kui Hopfieldi närvivõrk suudab mustrit vastu võtta, tuleb talle kõigepealt õpetada otsitav muster. Kui süsteem tunneb teatud mustrit, suudab see seda korrata, kui ta selle uuesti ära tunneb. See muudab need võrgud kasulikuks suurte andmemahtude mustrite leidmiseks.

Kuigi need võrgud suudavad mustreid ära tunda, võivad nad mustrit valesti tuvastada, eriti kui mustreid mäletatakse närvivõrgu osades, mis on üksteisele lähedal. Sama protsess toimub ka inimese mälus, mida saab modelleerida Hopfieldi närvivõrgu kasutamisega. Mälu ebatäpsuse ja inimeste mälu tugevdamise uuringuid saab teha Hopfieldi närvivõrkude abil.