Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Адаптациялық резонанс теориясы (АРТ) – Стивен Гроссберг пен Гейл Карпентердің ақпаратты өңдеудің қырларына қатысты әзірлеген теориясы. Ол қадағаланған және қадағаланбаған оқыту әдістерін қолданатын, үлгілерді тану және болжау сияқты мәселелерді шешетін жасанды нейрондық желілердің бірнеше моделін сипаттайды. АРТ моделінің негізгі түсінігі – нысанды анықтау мен тану көбінесе "жоғарыдан төменге" бақылаушының күтулері мен "төменнен жоғарыға" сезімдік ақпараттың өзара әрекеттесуі нәтижесінде жүзеге асады. Модельде "жоғарыдан төменге" күтулер жад үлгісі немесе прототипі түрінде болады, ол сезім органдары анықтаған нысанның нақты ерекшеліктерімен салыстырылады. Бұл салыстыру нәтижесінде категорияға жататындығының өлшемі пайда болады. Егер сезім мен күту арасындағы айырмашылық "күзеу параметрі" деп аталатын белгілі бір шектен аспаса, сезілген нысан күтілген классқа жатады. Осылайша, жүйе "пластикалық тұрақтылық" мәселесіне шешім ұсынады, яғни қолданыстағы білімді бұзбай жаңа білімді қабылдау, бұл да "күмекейлі оқыту" деп аталады.
Adaptive resonance theory (ART) is a theory developed by Stephen Grossberg and Gail Carpenter on aspects of how the brain processes information. It describes a number of artificial neural network models which use supervised and unsupervised learning methods, and address problems such as pattern recognition and prediction. The primary intuition behind the ART model is that object identification and recognition generally occur as a result of the interaction of 'top down' observer expectations with 'bottom up' sensory information. The model postulates that 'top down' expectations take the form of a memory template or prototype that is then compared with the actual features of an object as detected by the senses. This comparison gives rise to a measure of category belongingness. As long as this difference between sensation and expectation does not exceed a set threshold called the 'vigilance parameter', the sensed object will be considered a member of the expected class. The system thus offers a solution to the 'plasticity/stability' problem, i. e. the problem of acquiring new knowledge without disrupting existing knowledge that is also called incremental learning.
Оқыту
АРТ-қа негізделген нейрондық желілерді оқытудың екі негізгі әдісі бар: баяу және жылдам. Баяу оқыту әдісінде тану нейронының салмақтарының кіріс векторға қарай оқыту дәрежесі дифференциалдық теңдеулермен үздіксіз мәндерге есептеледі, сондай-ақ кіріс векторының ұсынылған уақытына байланысты болады. Жылдам оқытуда салмақты түзетудің дәрежесін есептеу үшін алгебралық теңдеулер қолданылады және екілік мәндер пайдаланылады. Жылдам оқыту әртүрлі міндеттер үшін тиімді әрі жемісті болғанымен, баяу оқыту әдісі биологиялық жағынан негізделген және үздіксіз уақыт желілерімен (яғни кіріс векторы үздіксіз өзгеріп отыратын жағдайда) қолданылуы мүмкін.
There are two basic methods of training ART based neural networks: slow and fast. In the slow learning method, the degree of training of the recognition neuron's weights towards the input vector is calculated to continuous values with differential equations and is thus dependent on the length of time the input vector is presented. With fast learning, algebraic equations are used to calculate degree of weight adjustments to be made, and binary values are used. While fast learning is effective and efficient for a variety of tasks, the slow learning method is more biologically plausible and can be used with continuous time networks (i. e. when the input vector can vary continuously).
Түрлері
ART 1 – екілік кірістерді ғана қабылдайтын ART желілерінің ең қарапайым түрі. ART 2 желілік қабілеттерді үздіксіз кірістерді қолдау үшін кеңейтеді. ART 2 A – ART 2-нің оңайлатылған түрі, оның жұмыс уақыты күрт үдеп, сапалық нәтижелері толық ART 2 іске асырудан сирек нашарлайды. ART 3 ART 2-ге негізделеді, жүйенің теңдеулеріне натрий (Na+) және кальций (Ca2+) иондарының симуляцияланған концентрацияларын қосу арқылы синаптық белсенділікті реттеудің қарапайым нейротрансмиттерлерін симуляциялайды, бұл сәйкессіздіктерді тудыратын санаттарды ішінара тежеудің физиологиялық тұрғыдан дәл құралы болып табылады. ARTMAP, сондай-ақ «Болжамдық ART» деп те аталады, екі сәл өзгертілген ART 1 немесе ART 2 модулін бақыланатын оқыту құрылымына біріктіреді, онда бірінші модуль кіріс деректерін, ал екінші модуль дұрыс шығыс деректерін қабылдайды, содан кейін бірінші модульдегі қырағылық параметрін дұрыс жіктеу үшін мүмкіндігінше аз түзету үшін пайдаланылады. Fuzzy ART ART-тың үлгіні тануға тұманды логиканы енгізеді, осылайша жалпылау қабілетін арттырады. Fuzzy ART-тың міндетті емес, бірақ өте пайдалы мүмкіндігі – толықтырушы кодтау, бұл үлгілік жіктемелерге белгілердің жоқтығын енгізу құралы болып табылады және тиімсіз және қажетсіз санаттардың көбеюіне қарсы күреседі. Қолданылатын ұқсастық өлшемдері L1 нормасына негізделген. Fuzzy ART шуға өте сезімтал екені белгілі. Fuzzy ARTMAP – бұл жай ғана Fuzzy ART модулін пайдаланатын ARTMAP, нәтижесінде тиімділігі артады. Қарапайымдалған Fuzzy ARTMAP (SFAM) – жіктеу міндеттеріне арналған Fuzzy ARTMAP-тың күрт қарапайымдалған түрі. Гаусс ART және Гаусс ARTMAP ART және ARTMAP-ты бірнеше үлгілік каналдарға кеңейтеді. Олар қадағалаусыз оқыту, қадағалаулы оқыту және нығайту оқыту сияқты бірнеше оқыту парадигмаларын қолдайды. TopoART Fuzzy ART-ты топологиялық оқыту желілерімен, мысалы, өсуші нейрондық газбен біріктіреді. Бұған қоса, ол шуды азайту механизмын қосады. TopoART-ты одан әрі оқыту парадигмаларына кеңейтетін бірнеше туынды нейрондық желілер бар. Гиперсфералық ART және Гиперсфералық ARTMAP Латеральды алдын ала қойылған адаптивтік резонанс теориясы (LAPART) нейрондық желілері екі Fuzzy ART алгоритмін үйренген қауымдастықтарға негізделген болжамдар жасау механизмін құру үшін біріктіреді. Екі Fuzzy ART-тың біріктірілуі бірегей тұрақтылыққа ие, бұл жүйеге нақты шешімге жылдам жетуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, ол Fuzzy ARTMAP сияқты логикалық қорытынды шығару және қадағалауды жүзеге асырады.
ART 1 is the simplest variety of ART networks, accepting only binary inputs. ART 2 extends network capabilities to support continuous inputs. ART 2 A is a streamlined form of ART 2 with a drastically accelerated runtime, and with qualitative results being only rarely inferior to the full ART 2 implementation. ART 3 builds on ART 2 by simulating rudimentary neurotransmitter regulation of synaptic activity by incorporating simulated sodium (Na+) and calcium (Ca2+) ion concentrations into the system's equations, which results in a more physiologically realistic means of partially inhibiting categories that trigger mismatch resets. ARTMAP also known as Predictive ART, combines two slightly modified ART 1 or ART 2 units into a supervised learning structure where the first unit takes the input data and the second unit takes the correct output data, then used to make the minimum possible adjustment of the vigilance parameter in the first unit in order to make the correct classification. Fuzzy ART implements fuzzy logic into ART's pattern recognition, thus enhancing generalizability. An optional (and very useful) feature of fuzzy ART is complement coding, a means of incorporating the absence of features into pattern classifications, which goes a long way towards preventing inefficient and unnecessary category proliferation. The applied similarity measures are based on the L1 norm. Fuzzy ART is known to be very sensitive to noise. Fuzzy ARTMAP is merely ARTMAP using fuzzy ART units, resulting in a corresponding increase in efficacy. Simplified Fuzzy ARTMAP (SFAM) constitutes a strongly simplified variant of fuzzy ARTMAP dedicated to classification tasks. Gaussian ART and Gaussian ARTMAP extend ART and ARTMAP to multiple pattern channels. They support several learning paradigms, including unsupervised learning, supervised learning and reinforcement learning. TopoART combines fuzzy ART with topology learning networks such as the growing neural gas. Furthermore, it adds a noise reduction mechanism. There are several derived neural networks which extend TopoART to further learning paradigms. Hypersphere ART and Hypersphere ARTMAP The Laterally Primed Adaptive Resonance Theory (LAPART) neural networks couple two Fuzzy ART algorithms to create a mechanism for making predictions based on learned associations. The coupling of the two Fuzzy ARTs has a unique stability that allows the system to converge rapidly towards a clear solution. Additionally, it can perform logical inference and supervised learning similar to fuzzy ARTMAP.
Сын
Fuzzy ART және ART 1 нәтижелері (яғни, үйренген санаттар) оқу деректерінің өңделу ретіне өте сезімтал екендігі байқалды. Бұл әсерді жайлатылған оқыту жылдамдығын қолдану арқылы белгілі бір деңгейде азайтуға болады, бірақ кіріс деректер жинағының мөлшеріне қарамастан, ол қалады. Сондықтан Fuzzy ART және ART 1 есептемелері статистикалық тұрақтылық қасиетіне ие емес. Бұл мәселені екі желінің де тұрақты оқытуын қамтамасыз ететін тиісті механизмдердің қосалқы салдары ретінде қарастыруға болады. Санаттарды кластерлерге біріктіретін TopoART және Hypersphere TopoART сияқты жетілдірілген ART желілері бұл мәселені шеше алады, себебі кластерлердің пішіні байланысты санаттардың құрылу ретіне тәуелді емес. (Сұл. 3 (g, h) және 4-суретті қараңыз).
It has been noted that results of Fuzzy ART and ART 1 (i. e., the learnt categories) depend critically upon the order in which the training data are processed. The effect can be reduced to some extent by using a slower learning rate, but is present regardless of the size of the input data set. Hence Fuzzy ART and ART 1 estimates do not possess the statistical property of consistency. This problem can be considered as a side effect of the respective mechanisms ensuring stable learning in both networks. More advanced ART networks such as TopoART and Hypersphere TopoART that summarise categories to clusters may solve this problem as the shapes of the clusters do not depend on the order of creation of the associated categories. (cf. Fig. 3(g, h) and Fig. 4 of )