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Thema: Neuronen basteln

Hybrid-Darstellung

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  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo stochri,

    gepulste neuronale Netze gibts angeblich schon seit 1952. Das scheint nur eine spezielle Spielart von ganz vielen zu sei. Aber interessanter Satz in Wikipedia:

    So ist beispielsweise nicht abschließend geklärt, ob die Informationen durch die Feuerrate oder durch eine zeitliche Codierung übertragen werden.
    Beim GI hab ich erkannt, dass die zeitliche Nähe eines Impulses an einer kurz vor dem Abfeuern stehenden hocherregten Zelle wichtig ist. So hat das Neuron eine Chance, sich an die Axone anzukoppeln, deren Impulse ihr bestmöglich "nützlich" sind.

    Ein Autofahrer dreht das Lenkrad nicht nach links, weil er am gleichen Morgen die Milch vor die Tür gestellt bekam, sondern weil ihm ne halbe Sekunde vorher ein Kind von rechts vor den Wagen lief.

    Diese Information "Kind kommt von rechts" befindet sich nicht unbedingt in der Schicht davor, sondern kann sich irgendwo in einem ganz anderen Cluster des Hirns befinden. Wahrscheinlich sogar sehr nah dran an den Sensoren, denn eine Mustererkennung "Kind" oder "Auto" oder "Oma" oder "Tiger" ist eigentlich unbedeutend. Wichtig ist doch nur, dass "etwas" von rechts kommt, dem ich ausweichen muss.

    Weiterhin erkennt man bei diesem Gedankenexperiment, dass es nicht nur auf zeitliche Korrelation sondern auch auf Deltas ankommt. "Es kommt etwas von rechts" ist viel wichtiger als die Information, dass "rechts etwas steht". Unser Hirn scheint also auf den unteren Ebenen viel mit Differentiation zu arbeiten. Diese Impulsflanken müssen zeitlich exakt sein.

    Viele Impulse entstehen im Netzwerk automatisch, weil auch andere Zellen in angespannter Situation gleich mitfeuern. Ein vors Auto springendes Kind kann ein regelrechtes Nervengewitter auslösen, bei dem man sein ganzes Leben an sich vorbeihuschen sieht. Ob eine Zelle bei Erregung mehrfach feuern muss, weiß ich noch nicht so genau. In der fehlerhaften Natur sicher. Aber auch in einem störungsfreien Computer, bei dem jede Aktivität das Netzwerk belastet?

    Auf höheren, abstrakteren Ebenen des Hirns gehts dagegen nicht mehr um Impulse. Da scheints um ruhige Integration zu gehen. Hier "reifen" Pläne und Strategien. Von dem Areal bin ich noch ganz weit weg. Außerdem müsste man, um sowas programmieren zu können, intelligenter als das Objekt sein. Da komm ich schnell an meine Grenzen. Aber Impulse spielen "da oben" nicht mehr die Rolle, wie in den untereren animalischeren Regionen der Nerverei.

    Spiked neuronal networks sind in meinen Augen nicht die universellen Problemlöser. Sie werden einige Spezialaufgaben gut lösen können. Nach meinem Dafürhalten in den zeitkritischen Bereichen. Auch das simple Perceptron löst einige Spezialaufgaben bestens. Hauptsächlich im Bereich der Mustererkennung. Und andere Topologien werden auch ihre speziellen Domänen nachgewiesen haben.

    Gesucht ist aber eine Standardlösung. Seit zig Jahrzehnten.

    Viele Grüße

    Wolfgang
    Geändert von Rumgucker (14.11.2019 um 12:01 Uhr)

  2. #2
    HaWe
    Gast
    die zeitliche Dimension wird bei mehr- oder vielschichtigen BP Netzen durch zusätzliche rückkoppelnde Neuron-Schichten modelliert (z.B. Jordan- oder Elman Netz).

    Wird ein natürliches Neuron erregt, so werden dann auch nicht alle Vesikel mit Neurotransmittern in der Synapse seines Axons komplett geleert, sondern nur einige (und diese auch nur teilweise), wodurch die Neurotransmitter u.U. noch nicht in ausreichender Menge an die postsynaptischen Rezeptoren binden, und erst wiederholte Erregung(en) führt(en) dann zu einer so starken Neurotransmitter-Konzentration im synaptischen Spalt, sodass dann auch der Dendrit des nachgeschalteten Neurons erregt (depolarisiert) wird.

    - - - Aktualisiert - - -

    PS
    auch hier kommt noch eine weitere zeitliche Kompenente hinzu:
    Die Neurotransmitter im synaptischen Spalt werden laufend wieder rückresorbiert oder enzymatisch inaktiviert, so dass nur sehr kurzfristige schnelle Wieder-Erregungen zu einer ansteigenden Neurotransmitter-Konzentration führen - ist die Zeit dazwischen zu lang, werden die Karten neu gemischt...
    Geändert von HaWe (14.11.2019 um 12:25 Uhr) Grund: typo

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo HaWe,

    mal ein zentrales "Danke"!

    Dieses Forum wäre bzgl. der KI regelrecht entkernt, wenn Du nicht bei uns wärst.

    Viele Grüße

    Wolfgang

    - - - Aktualisiert - - -

    Hallo stochri,

    LTSpice kennt vermutlich jeder. Kostenloses Schaltungssimulationsprogramm, problemlos zu laden und extrem weit verbreitet.

    Eigentlich müsste man damit auch unschwer KNN und Neuronen unterschiedlicher Technologie simulieren können. Ohne 555- und ST-Rumgelöte.

    Gabs hier im Forum mal Arbeiten in dieser Richtung?

    Das wär doch ne feine und höchst anschauliche Sache, finde ich.

    Ich wär dabei. LTSpice und ich verstehen uns recht gut.

    Viele Grüße

    Wolfgang

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Beim GI hab ich erkannt, dass die zeitliche Nähe eines Impulses an einer kurz vor dem Abfeuern stehenden hocherregten Zelle wichtig ist. So hat das Neuron eine Chance, sich an die Axone anzukoppeln, deren Impulse ihr bestmöglich "nützlich" sind.
    Das wäre im Kapitel 2.6.8 "Synaptische Plastizität" unter dem genaueren Begriff "STDP Spike Time Dependent Plasticity" im Pulsneuronenbuch zu finden.

    Ich finde aber, dass es heutzutage etwas zu viel KI-Hype gibt. Wenn man immer nur die Frage stellt, wie kann ich möglichst viel Intelligenz in meine Maschine bekommen, übersieht man möglicherweise grundlegende Zusammenhänge.
    Die Entwicklung der Computer entstand mathematischen Überlegungen mit den Zahlen 0 und 1. Man hat dann Schaltungen wie UND, ODER, NICHT gebaute und dann später alles daraus folgende.
    Man könnte die Frage ja auch abändern und fragen: Brauche ich zum Bau von Computern eigentlich diese Art von Mathematik und den dazu gehörigen Schaltungen? Kann ich vielleicht auch in die Natur schauen, dort sehe ich Neuronen und könnte ich damit einen Taschenrechner bauen? Was wäre, wenn zum Beginn der Computerentwicklung die heutigen Erkenntnisse zur Funktion der Neuronen bekannt gewesen wäre? Hätte sich dann die Computertechnologie völlig anders entwickelt? Was brächte es für Vorteile?

    Wer sich für diese Art der Fragestellung und deren Auflösung interessiert, ist mit dem SNN-Pulsneuronenbuch richtig ( ich schreibe den Titel hier immer aus, weil die Forensoftware sonst immer auf Amazon auf irgend ein anderes Werk verlinkt ).

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Die Forensoftware hat meinen letzten Beitrag auf der Seite 1 noch ungefragt um einen Nachtrag erweitert, in dem ich die Frage stellte, ob wir nicht mal Neuronen bzw. kleine Netze mit LTSpice basteln wollen?

  6. #6
    HaWe
    Gast
    für mich persönlich nicht interessant:
    Ich bleibe vorerst bei C++ und den BP Netzen, künftig eher auf ESP32 und Raspi, und hier fehlt zum Training und zum Erkennen von Mustern ein leistungsfähiges Userinterface/Dashboard samt "echter" Inputs wie z.B. über eine USB-Cam.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Die Forensoftware hat meinen letzten Beitrag auf der Seite 1 noch ungefragt um einen Nachtrag erweitert, in dem ich die Frage stellte, ob wir nicht mal Neuronen bzw. kleine Netze mit LTSpice basteln wollen?
    Ja, das Forum wird wohl über Werbeeinnahmen mit Links finanziert und so versucht es halt, überall einen Link zu setzen.
    Was LtSpice betrifft: klar man die Neuronen auf ein Modellsymbol reduzieren. Das wird im B-u-c-h auch so gemacht, weils ein wenig umständlich ist, immer die ganze Schaltung für jedes einzelne Neuron zu zeichnen.

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