Построение современной нейросетевой технологии

"В огороде бузина, а в Киеве дядька".

Поговорка

Действительно, как связать между собой вещи несовместимые, вызывающие насмешку, но несомненно влияющие на степень мрачных раздумий о смысле жизни?..

И здесь мы сталкиваемся с действительно трудно формализуемой задачей, требующей мобилизации наших способностей ассоциативного мышления!

Бытует теоретико-практическая предпосылка, объявляющая, что нейросеть формируется "под задачу". Однако в природе есть идеальная, универсальная, "унифицированная" нейросеть - наш мозг!.. И каждый из нас не испытывает серьезных технических трудностей, если, совершая жизненную ошибку, становится не коммерсантом-коробейником, а, скажем, блестящим специалистом по реликтовым захоронениям в мезозойский период. Более того, говорят, что если человек талантлив в одном, то он талантлив во всем.

В книге "От кого мы произошли?" (М.: ООО "АиФ Принт", 2000), в главе "Почему мы смотрим друг другу в глаза?" Э. Мулдашев говорит об известных ему 22 параметрах, отражающихся на глазной области лица и динамически описывающих морально-психологическое состояние собеседника-партнера. Однако обсчитать на компьютере удалось лишь два. Автор удивлен той колоссальной скоростью, с которой ведет такую обработку человеческий мозг: "Воистину велик Бог, создавший такое компьютерное совершенство мозга!"

Мы можем добавить, что кошка тоже смотрит в глаза своему благодетелю, оценивая его расположение: даст еду или не даст? А вот волк не смотрит в глаза. Он бегло, с холодным равнодушием взглядывает из клетки на движущееся пока еще мясо: палач избегает взгляда своей жертвы.

Мы уже не удивляемся высокой скорости мозга. Мы знаем, что это - распараллеливание обрабатываемой информации. И мы понимаем, что без параллельных вычислительных средств заниматься моделированием работы мозга, т.е. "больших" нейросетей, - бессмысленно.

Именно возможности параллельной обработки информации, наряду с допустимым отсутствием формальных расчетов - только на основе ассоциативного мышления, - привлекли к себе внимание проектировщиков супер-ЭВМ в период т.н. "Японского вызова" в начале 1980-х годов.

3.1. Начинаем решать пример

"В России революция - дрогнула мать

сыра земля, замутился белый свет…"

Артем Веселый, "Россия, кровью умытая"

Нейросетевые технологии основаны на моделировании деятельности мозга. А как сказал Р. Шеннон, "Моделирование есть искусство" [29]. И как любое искусство, модель нейросети может базироваться на примерах, опыте и общих рекомендациях.

Рассмотрим пример, который навеян славным временем революционной перестройки, предлагающей нам эталоны актуальности, культурного ориентира и предприимчивости.

Вася и Петя - друзья. Нет, не в том смысле: они почти нормальной сексуальной ориентации. Скорее в смысле вечной святой мужской дружбы, без смущения применяющей слово "друг". Обозначим А - множество друзей,

Вася и Петя - крутые парни. Они плохо учились в школе, и это хорошо! Они создали "крышу", под которой успешно трудится ряд палаток

заботливо опекаемые хозяйками, соответственно, Оксаной и Роксаной, Мариной и Региной, а также Аполлинарией. Палатки реализуют продукцию фирм

Фирма Красный Киллер в секретных подвалах славных подразделений бойцов холодной войны на основе бабушкиного самогона и контрабандного синтетического спирта гонит всемирно известную вино-водочную продукцию отличного качества. Фирма Пират производит аудио- и видеопродукцию и другие культурные ценности. Фирма Ночная Бабочка стряпает французскую косметику из мосластых московских дворняг.

Ситуацию контролирует дядя Рамзай из налогового ведомства, который имеет свой маленький частный бизнес. С каждой сложившейся ситуацией, определяемой тем, кто из друзей какие палатки "накрыл" и чья продукция находилась на реализации, дядя Рамзай связывает свою долю прибыли, основанную, мягко говоря, на шантаже. Дядя Рамзай имеет свой штат осведомителей: пару бомжей - жертв предыдущей амнистии, и пару-тройку голопузых апологетов трудного детства, которые с некоторой долей достоверности, за небольшую мзду и мелкое попустительство, доставляют ему информацию.

Дядя Рамзай - прогрессивный бизнесмен, и оценки прибыли решает проводить на высоком математическом уровне, обратившись за помощью к нам (рис. 3.1). Мы хорошо учились в школе, и это - плохо! Мы, как истинные альтруисты и ученые-бессеребренники, с радостью поможем ему, - бесплатно.

Рис. 3.1. Предмет исследования

А информации приходится обрабатывать дяде Рамзаю много. Он, прямо скажем, работает в условиях неопределенности и усиленных помех. Судите сами. Оксана делит любовь между Васей и Петей. Роксана - пока нет. Марина и Регина, жалея, подкармливают юных следопытов. Аполлинария вообще закадрила хахаля из местной мэрии и разъезжает в длиннющем "линкольне". Тщетно пытаясь разрушить узы бескорыстной дружбы, фирма Пират напрямую подмазала Васю, снизив нагрузку вымогательства на свою продукцию. Петя, кажется, пошел на нарушение Конвенции и вторгается в область, контролируемую конкурентами. (Ох, не избежать благородной разборки, со стрельбой и окровавленными трупами!) Скоро отмотает свой срок Никита, и предприятие расширится и т.д., и т.д., и т.д.

Все такие обстоятельства прямо или косвенно влияют на долю прибыли дяди Рамзая.

Однако, разбираясь в столь сложной ситуации - для демонстрации действительно очень трудно формализуемой задачи, - мы чувствуем, как чем-то липким покрываются наши честные ладошки. А потому мы решительно отталкиваемся от и со сладким упоением возносимся на уровень милого сердцу абстрактного, математического, формально-логического мышления.

Но, прежде всего, принимая столь ответственный заказ, мы хотим четко уяснить, что хочет дядя Рамзай, - чтобы все же максимально формализовать задачу. И после долгих согласований мы устанавливаем:

1. Он хочет, задавая исходную информацию на входе той системы, которую мы для него создадим, на основе, возможно, не полной или недостоверной информации своих агентов, все-таки распознать с наибольшей определенностью, что это за ситуация (на какую ситуацию в наибольшей степени указывают сложившиеся обстоятельства), чтобы знать, на какой навар можно рассчитывать.
2. Он хочет, задавая исходную ситуацию на входе системы, установить среднюю величину прибыли (учитывая, что в разной степени речь идет о нескольких возможных ситуациях).
3. Он хочет сделать вывод о частоте появления различных ситуаций, чтобы перераспределить тарифные ставки за умолчание о шалостях Васи и Пети.

Итак, ступим на путь абстрагирования.

Пусть по стечению обстоятельств, которые мы будем называть событиями, принимаются решения. Решения образуют конечное множество. Каждое решение соответствует некоторой, в общем случае не единственной, комбинации событий. Предположим наличие нескольких вариантов одного события.

Введем "удобную", не обязательно единственно возможную, иерархию событий на основе их совместимости и алгоритмически привычного представления.

Считая, что варианты каждого вида событий образуют исчерпывающее множество, алгоритм работы системы можно записать как

Здесь R1 - R5 - принимаемые решения.

Одно решение соответствует некоторой, в общем случае не единственной, комбинации событий. Для изображения таких комбинаций воспользуемся записями, например, вида . Это означает, что Вася отправился в палатку то ли к Регине, то ли к Аполлинарии, торгующей продукцией то ли фирмы Пират, то ли фирмы Ночная Бабочка. Однако эта же запись означает, что все составляющие ее конъюнкции , и др. приводят к одному и тому же решению.

Проанализировав и перебрав все возможные ситуации, с учетом одинакового принимаемого решения, получим систему логических высказываний - предикатов, как основу формализации задачи при построении нейросети:

( 3.1)

Тогда, например, первое логическое высказывание означает "Если Вася отправился в одну из пяти палаток, и все они торгуют сегодня продукцией фирмы Красный Киллер, то следует принять решение R1 (например, заказать туристическую путевку)".

Второе логическое высказывание означает: "Если Вася посетил одну из палаток С1, С2 или С3, торгующих сегодня продукцией фирм В2 и (или) В3, то следует принять решение R2 " и т.д.