Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gedächtnistraining für den Computer

01.09.2000


... mehr zu:
»Aktivierung »Kante »Nervenzelle »Neuron
TU Berlin, Wissenschaftsdienst "Forschung aktuell", Ausgabe September 2000 - Informationsverarbeitung

Mit künstlichen neuronalen Netzen wollen Forscher nachvollziehen, wie Informationen im Gehirn verarbeitet werden. Dazu müssen sie herausfinden, wie Neurone sich gegenseitig aktivieren und miteinander in Wechselwirkung stehen. Ein klassisches neuronales Netz entwickelte jetzt ein Wissenschaftler der TU Berlin weiter und gelangte somit zu einem besseren Verständnis von Lernmechanismen.

Denken und Lernen - das sind die Fähigkeiten, in denen der Mensch anderen Lebewesen überlegen ist. Doch wie er das tut, wie das Gehirn funktioniert, ist auch für ihn immer noch ein Geheimnis. Trotzdem gibt es Ansätze, mit denen die Fähigkeiten des menschlichen Gehirns auf den Computer übertragen werden sollen. Künstliche Intelligenz ist in diesem Zusammenhang ein Stichwort, die so genannte Boltzmann - Maschine ein weiteres.
Die Boltzmann - Maschine zählt zu den künstlichen neuronalen Netzen, jenen Rechnerarchitekturen, deren Struktur und Funktion sich an den Nervenzellen lebender Organismen orientieren. Konkret ist sie ein mathematisches Modell, mit dem per Computer simuliert wird, wie durch die Aktivität von Nervenzellen (Neuronen) eine komplexe Umwelt erfasst wird. Wenn beispielsweise die menschlichen Augen etwas sehen, dann geschieht das, indem Licht-Photonen bestimmte Nervenzellen aktivieren. Im Computermodell gibt der Wissenschaftler das durch Zahlen (1 für hell, 0 für dunkel, 0,5 für grau) ein und aktiviert somit die Eingabeneuronen.
Ähnlich dem biologischen Vorbild des Gehirns sind alle Neuronen durch synaptische Verbindungsstärken miteinander gekoppelt. Im mathematischen Modell wird das realisiert, indem Verbindungen zwischen den Neuronen unterschiedlich gewichtet werden. Dadurch können die Eingabeneuronen ihre Aktivierung an innere Neuronen weitergeben. Allerdings nur an die, zu denen eine starke Verbindung besteht. Neurone, die insgesamt viel Aktivierung erhalten, werden mit großer Wahrscheinlichkeit selbst aktiv. Auf diese Weise unterliegen die Aktivierungszustände einer Zufallsverteilung, der aus der Thermodynamik bekannten Boltzmann - Verteilung.
Cornelius Weber, Informatiker der Technischen Universität Berlin, hat jetzt in seiner Dissertation die Boltzmann - Maschine weiterentwickelt. In dem klassischen Modell gibt es nur die mathematischen Aktivierungszustände +1 und -1. Zu diesen hat Weber die Aktivierung Null eingeführt, das heißt, im Computer-Modell können innere Neurone jetzt auch inaktiv sein. Damit kann Cornelius Weber der Frage nachgehen, wie beispielsweise ein Bild wiedergegeben wird, wenn nur wenige innere Neurone aktiv sind. Weber vergleicht diese Aufgabenstellung mit der Frage: Warum werden Neurone im visuellen Areal der Großhirnrinde aktiv, wenn sie einen bestimmten Helligkeitskontrast, beispielsweise eine Kante, wahrnehmen? Kern der Untersuchungen ist das Verständnis, wie Neurone Information repräsentieren.
Eine besondere Rolle spielt dabei das Lernen der Verbindungsstärken. Solange die Daten anliegen, die Eingabeneurone also wie ein Auge das Bild sehen, befindet sich das neuronale Netz in der so genannten Wachphase. In dieser Phase verstärken die Neurone, die gerade aktiv sind, ihre Verbindungen. Häufig anliegende Aktivitätszustände werden dadurch stabilisiert. Die Fachleute sprechen dabei vom Hebbschen Lernen. Wenn keine Daten von außen eingegeben werden, in der so genannten Schlafphase, werden Neurone spontan aktiv. Es findet anti-Hebbsches Lernen statt.
In dem Modell von Cornelius Weber entstehen durch die Einführung der Aktivierung Null beim Lernen Neurone, die durch Kanten, also Helligkeitskontraste, aktiviert werden. Nur dadurch entstehen biologisch plausible Resultate, mit denen Lernmechanismen, die dem menschlichen Gehirn zugrunde liegen, verstanden werden können. Und das ist letztlich das Ziel von künstlichen neuronalen Netzen. inhe

Datenbank
Ansprechpartner: Dipl.-Phys. Cornelius Weber, Technische Universität Berlin, Institut für Kommunikations- und Softwaretechnik
Fachgebiet: Neuronale Informationsverarbeitung
Kontakt: Franklinstraße 28/29, 10623 Berlin, Tel.: 030/314-25542, E-Mail: cweber@cs.tu-berlin.de

Der Wissenschaftsdienst "Forschung aktuell" und der dazugehörige Expertendienst ist ein Service des Pressereferats der TU Berlin für Journalisten und andere Interessenten. Er entsteht in Zusammenarbeit mit den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern und soll einer breiteren Öffentlichkeit Einblicke in aktuelle Forschungsprojekte ermöglichen. Sie können den Dienst auch per E-Mail unter der Internetadresse http://www.tu-berlin.de/presse/wissenschaftsdienst/index.html
 abonnieren. Er erscheint zunächst viermal jährlich. Diese Texte stehen Ihnen zur Veröffentlichung frei. Der Abdruck ist honorarfrei, Belegexemplar erbeten.

Informationen erteilt Ihnen gern Stefanie Terp: Tel.: 030/314-23820, E-Mail: steffi.terp@tu-berlin.de.

Ramona Ehret |

Weitere Berichte zu: Aktivierung Kante Nervenzelle Neuron

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Polymere aus Bor produzieren
18.01.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Modularer Genverstärker fördert Leukämien und steuert Wirksamkeit von Chemotherapie
18.01.2018 | Deutsches Krebsforschungszentrum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

18.01.2018 | Informationstechnologie

Optimierter Einsatz magnetischer Bauteile - Seminar „Magnettechnik Magnetwerkstoffe“

18.01.2018 | Seminare Workshops

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten