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Minotauro Magazine Issue 10 04 Introduccion a las Redes Neuronales
MINOTAURO MAGAZINE #10
Introduccion
a las Redes Neuronales
por Zarpex
El objetivo de esta nota es informar a los lectores sobre las redes
neuronales artificiales, explicarles como se forman, como trabajan y como
estas podrian llegar a crear finalmente....
[musica de 2001 odisea del espacio, por favor]
....LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL....
Desde que existe, el hombre ha deseado crear vida inteligente que imite
a si mismo (en la forma de aprender, pensar, etc). [quien alguna vez no
quiso hacer un programita que use inteligencia artificial, eh?]
Esto lo podemos observar tanto en libros, peliculas y ahora ... EN LA REALIDAD.
Los robots son un ejemplo de esto. Por ejemplo, imaginemos una fabrica de
latas. Muy bien. Ahora imaginemos una cinta transportadora y un brazo
a su lado.
Bien, la cinta contiene, en uno de sus costados, un sensor magnetico.
Este, al estar frente a una pieza metalica, envia una pequenisima corriente.
Ahora, ese sensor esta conectado al brazo y a la cinta.
Cuando por la cinta viene una lata, el sensor la detecta y envia senales
al brazo y a la cinta. La cinta se detiene y el brazo procedera a agarrar
la lata y tirarla a un tacho (o llevarla a otro lugar, da lo mismo :) ).
Se podria llegar a decir que en cierta forma y con mucha voluntad, este
robot (integrado por el sensor y el brazo) es "inteligente".
Por que ? y bueno, sencillamente porque el robot al "ver" (recordemos,
detectar) la lata toma una decision (y no lo hace hasta que necesite o
"decida" por medio del sensor hacerla). La transporta.
Es lo mismo que haria un ser humano encargado de esa tarea.
Veamos:
esta la cinta. esta el chabon. esta el interruptor de la cinta. y esta el
tacho.
El chabon esta comodamente sentado en una silla esperando algo.
Cuando ese algo llega (la lata) el la ve (en este caso en lugar de un sensor
magnetico utiliza la vista), detiene la cinta mediante el interruptor, recoge
la lata y la lanza al tacho.
Bueno, hasta ahora la inteligencia artificial se resumia a eso y a un
mediocre psicologo de sound blaster.
Pero ahora se ha comenzado a desarollar una teoria mas que interesante.
Se estudio (como siempre para estos casos) paso por paso al ser humano y
se vio que lo que hace que el ser humano aprenda, es su red neuronal.
Como funciona ? veamos:
el cerebro consta de aproximadamente 100.000.000.000 (cien mil millones puf!)
de neuronas conectadas entre si por medio de dendritas.
Supngo que los que leen esto habran terminado la primaria, pero por las
dudas refresquemos:
ÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍ»
/ º º
A /_ _ ÍÍÍÍÍÍ͹ B ÌÍÍÍÍÍÍÍ C
\ º º
\ ÍÍÍÍÍÍÍÊÍÍͼ
Bueno, eso que parece un enchufe, es una neurona. (fuaa !).
Las tres patitas (A) son las dendritas. Estas se encargan de conectar las
neruronas entre si y transportar informarcion (impulsos electricos) de
nerurona en neurona. El bloque del medio (B) es el nucleo. Este es el
encargado de almacenar informacion (si, impulsos electricos) de una forma que ahora
no viene al caso (es muy dificil. quiza en otra nota, si les interesa pidanlo
:) )
Y la pata final (C) es el axon. Por aqui sale informacion (muy bien, impulsos
electricos nuevamente) si la neurona lo decide. (ya van a ver como)
Resumiendo.
Todos nosotros tenemos en el cerebro (o lo que sea que este ahi dentro)
muchas neuronas. A cada neurona se le conectan tres mas (esto se llama
sinapsis*) y esta a su vez se conecta con otra neurona (que a su vez tiene
conectadas dos mas) y asi sucesivamente, formando una red neuronal.
*sinapsis: a cada dendrita se le une (por medio del axon) otra neurona.*
fuuf... que largo..... tomemos un descanso y despues seguimos.......no hay
que cansar las neuronas......
Bueno, volvamos a lo nuestro.
Esta red neuronal se encarga de transportar informacion (podria compararse
con el bus) desde y hacia el cerebro.
Por ejemplo, muevan el brazo. Acaban de ver actuando una red neuronal.
El cerebro envio la orden al brazo y el brazo se movio.
Bueno, las neuronas del cerebro son las que hacen que ustedes, (si ustedes)
aprendan y puedan programar, moverse, hablar y todo eso.
REDES NEURONALES ARTIFICIALES
----- ---------- ------------
Bien, es un poco idiota preguntar que significa el titulo. Pero como siempre,
por las dudas, explico:
es una red neuronal no natural que imita a la red neuronal natural, capisce ?
bueno, segun una revista, (PCMANIA 40), hubo dos chabones (Mc Culloch y
Walter Pitts), de ahora en mas "dos chabones", que hicieron un modelo
matematico de una neurona.
Se doto a este modelo de entradas y salidas (tal como a una neurona natural).
A cada entrada se le dio un peso (si, algun chistoso habra dicho "y fueron
a comprarse una lata a la fabrica del robot". pero no, un peso numerico.)
Bueno, el funcionamiento de la neurona es simple, para saber si una
entrada de informacion (por dendritas) merece respuesta (por axon), se
multiplica la entrada de cada dendrita por su peso. Si la suma de todos
esos productos (de las 3 dendritas) es mayor que un cierto valor se emitira
respuesta por el axon. Sino, no pasa nada.
Pensemos, tenemos 3 entradas y una salida, que se puede hacer ? facil,
imitar cualquier funcion logica como AND u OR.
Por ejemplo, para la funcion AND, debemos hacer que las entradas sean 0 o 1,
determinar el valor para el cual habra respuesta (1) poner las entradas
de las dendritas en 1, 1 y 0.5. Asi observaremos que solamente hay respuesta
(igual a 1) cuando dos entradas son igual a 1. En otro caso no.
Ej:
O A -> 1 ÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍ»
T X º º
R O -> 1 ÍÍÍÍÍÍ͹ ÌÍÍÍÍÍÍÍ 1
O N º º
S E -> 0.5 ÍÍÍÍÍÍÍÊÍÍͼ
S
respuesta por axon: 1 (o sea hay respuesta)
Queda en ustedes hacer la funcion OR y NAND.
Ahhh...
Me olvidaba de decir que hay un programa (hecho en basic pero programa
al fin) que demuestra todo esto... (publicado con la pcmania 40)
Paso a resumir su teoria.....
En una zona (de la pantalla) que imita un habitat, vive un ser "vivo" (valga
la redundancia) llamado zoobit. Este bicharraco (queda en ustedes imaginar
su forma y demas), posee olfato y gusto. No asi vision, tacto ni oido.
En este habitat tambien hay comida identificada por puntitos azul (sin
olor ni gusto), verdes (sin olor pero con sabor), celestes (con olor pero
sin sabor), y rojas (con olor y sabor).
El asunto es que las tres primeras (azul, verde y celeste) no son nutritivas,
o sea que la energia del bicho este no aumenta, sino que disminuye por el
gasto de digerirlas (hehe). En cambio la roja si lo alimenta incrementando
su energia. Bueno la cosa es que el coso este aprenda a distinguir la
particula que lo alimenta (para morfarla y desechar las otras) mediante
una red neuronal (llamada percepton -de una sola neurona-). El bicho gasta
energia al moverse tambien.
Bueno, eso fue toda una introduccion..... hay mas cosas que explicar (mas
interesantes y profundas) pero todo depende de ustedes (si les gusto o no
dejen mensajes en dionysios 3 que es el unico que anda) y de drako.
Experimenten, hagan programas tratando de hacer una pequena red como la
del ejemplo y todo eso.
y recuerden : "El progreso no consiste en reemplazar una teoria equivocada
por otra correcta, sino en sustituir una teoria falsa por
otra mas sutilmente erronea" Hawkin.
y bueno ya que estamos, para los programadores de assembler que laburan
mucho con direccionamiento, stack y demas:
"Cuando ponga algo en la memoria, recuerde donde lo puso" Beiser.
Saludos........................ zarpex
