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 Proteine entdecken, zählen, katalogisieren
28.06.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chemisches Profil von Ameisen passt sich bei Selektionsdruck rasch an
28.06.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive