Введение

Состав работ, связанных с Нейрокибернетикой

Кому и для чего нужны «Нейросетевые технологии?»

В литературе состав работ, связанных с «Нейрокибернетикой» обычно представляется тремя направлениями:

– Разработка и программная реализация математических моделей искусственных нейросистем (ИНС).

– «Разработка и использование нейрокомпьютеров (НК)»

– «Разработка и реализация математических моделей высшей нервной системы человека (ВНСЧ)».

Первое из выделенных направлений, известное так же под названием «Нейросетевые исследования хозяйственных процессов (решение задач кластеризации, классификации, прогнозирования, узнавания, предсказания)» или «Разработка и использование нейропакетов», связано с построением и применением нейросетей из искусственных нейронов. Для их программной реализации создаются нейропакеты (НП). В ИНС, как правило, используются модели простых нейронов, бистабильные или реализующие элементарные нелинейные функции (например, функцию знака, сигмоидальные функции и т. д.).

Второе направление (НК) связано с физической реализацией нейросетей – с нейрокомпьютерами (НК), их разработкой и использованием. В (НК) так же находят применение модели простых нейронов, нейросетей и элементы, реализующие некоторые конструкции из вычислительной техники. Обращает на себя внимание, что главным в этом направлении является то, как реализовать работу нейросетей, возможность расширения состава решаемых интеллектуальных задач не за счёт поиска новых алгоритмов работы мозга и совершенствования конструкции нейросетей, а за счёт применения известных алгоритмов лингвистики, математической статистики, вычислительной техники.

Третье направление связано с разработкой моделей Высшей нервной системы человека, использующих достижения специалистов медицинского и биологического профиля, основанные на результатах биохимических исследований, активном исследовании сенсорных, внутренних (чувство равновесия), эффекторных (управление мышцами, внутренними органами, сосудами) нейронных структур человека. Среди них наиболее важными являются исследования, направленные на моделирование неизвестных алгоритмов мыслительной деятельности, таких, как интуиция, возникновение ассоциаций, особенностей протекания креативного мышления и реализации алгоритмов обработки образов, а так же – характерного для мышления динамического преобразования образов в рекуррентных, и особенно – в рекурсивных нейросетях.

История создания УМК

Учебно-методический комплекс «Нейросетевые технологии» начал формироваться в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» в 2012 году сначала в виде общеуниверситетского факультатива «Нейропакеты – современный интеллектуальный инструмент исследователя», а с 2015г. – в виде майнора «Нейросетевые технологии» на Факультете компьютерных наук в Департаменте программной инженерии.

Основная трудность преподавания этой дисциплины была связана с отсутствием доступного программного обеспечения для проведения практических занятий. Приходилось использовать очень дорогие, громоздкие и не совсем удобные универсальные математические пакеты: Matlab Neural Network Toolbox, STATISTICA Neural Networks, NeuroSolutions, BrainMaker, Encog, Azur.

Были попытки использовать и freeware пакеты Deductor Academic, SNNS и др. Но Deductor обладал очень ограниченными возможностями по демонстрации нейронных сетей. А SNNS был подготовлен к использованию под операционной системой Unix.

При изучении Нейросетевых технологий наибольшую эффективность получили такие freeware пакеты, как Sharky, Пермский нейроимитатор, MemBrain. Наиболее подходящим оказался freeware нейроконструктор MemBrain.

Структура УМК

Накопленный опыт показал, что Учебно-методический комплекс (УМК) «Нейросетевые технологии» должен состоять из четырёх частей:

– Основы теории искусственных нейронных сетей

– Нейросетевые исследования хозяйственных процессов (решение задач кластеризации, классификации, прогнозирования, узнавания, предсказания).

– Конструирование искусст