Τι είναι το νευρωνικό δίκτυο Hopfield;

Ένα νευρωνικό δίκτυο Hopfield είναι σύστημα που χρησιμοποιείται για την αναπαραγωγή μοτίβων πληροφοριών που έχει μάθει.Διαμορφώνεται μετά το νευρωνικό δίκτυο που βρίσκεται στον ανθρώπινο εγκέφαλο, αν και δημιουργείται από τεχνητά συστατικά.Πρώτα σχεδιασμένο από τον John Hopfield το 1982, το Neural Network του Hopfield μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ανακαλύψει τα πρότυπα στην είσοδο και μπορεί να επεξεργαστεί περίπλοκα σύνολα οδηγιών.Χρησιμοποιείται επίσης στη μελέτη της ανθρώπινης μνήμης.

Το νευρωνικό δίκτυο Hopfield είναι κατασκευασμένο από ένα σύστημα μονάδων που συνδέονται μεταξύ τους ως ιστός στον οποίο κάθε μονάδα συνδέεται με κάθε άλλη μονάδα.Αν και οι μονάδες συνδέονται μεταξύ τους, μια μεμονωμένη μονάδα δεν αποτελεί σύνδεση με τον εαυτό της.Όταν δημιούργησε για πρώτη φορά αυτό το μοντέλο, ο Hopfield χρησιμοποίησε τις δυαδικές τιμές 0 και 1 για να περιγράψει τη δραστηριότητα κάθε μονάδας στο δίκτυο.Αν και αυτό το σύστημα εξακολουθεί να χρησιμοποιείται, πολλοί επιστήμονες χρησιμοποιούν τώρα -1 και +1 για να περιγράψουν τη δραστηριότητα των μονάδων.Μια μονάδα στο νευρωνικό δίκτυο λέγεται ότι είναι 0 ή -1 εάν το κατώφλι του δεν έχει ακόμη ικανοποιηθεί και ένα 1 ή +1 εάν το όριο του έχει ικανοποιηθεί ή ξεπεραστεί.Απελευθερώστε την ενέργεια μόλις ικανοποιηθεί το κατώφλι τους.Όταν μια συγκεκριμένη είσοδος δίνεται σε ένα νευρωνικό δίκτυο Hopfield, είναι σε θέση να επαναλάβω ότι η είσοδος πίσω από τη σειρά πολύπλοκων συνδέσεων μεταξύ καθενός από τις μονάδες.Ακόμη και σε ένα σύστημα με μόνο 4 μεμονωμένες μονάδες, υπάρχουν 12 συνδέσεις που μπορούν να σταλούν οι πληροφορίες.Τα πολύπλοκα δίκτυα μπορούν να περιέχουν εκατομμύρια συνδέσεις, γεγονός που τους επιτρέπει να αντανακλούν μακρές χορδές ή πρότυπα δυαδικού κώδικα.

Πριν ένα νευρωνικό δίκτυο Hopfield είναι σε θέση να αντηχεί ένα μοτίβο, πρέπει πρώτα να διδαχθεί το μοτίβο που ψάχνει.Μόλις ένα σύστημα γνωρίζει ένα συγκεκριμένο μοτίβο, θα είναι σε θέση να το αντηχεί κάθε φορά που το αναγνωρίζει ξανά.Αυτό καθιστά αυτά τα δίκτυα χρήσιμα για την εξεύρεση μοτίβων σε μεγάλα ποσά δεδομένων.

Αν και αυτά τα δίκτυα είναι σε θέση να αναγνωρίζουν τα πρότυπα, μπορούν να αναγνωρίσουν ένα πρότυπο λανθασμένα, ειδικά εάν τα πρότυπα θυμόμαστε σε μέρη του νευρικού δικτύου που είναι κοντά στο άλλο.Αυτή η ίδια διαδικασία εμφανίζεται στην ανθρώπινη μνήμη, η οποία μπορεί να διαμορφωθεί με τη χρήση του νευρωνικού δικτύου Hopfield.Η έρευνα σχετικά με την παρέμβαση στη μνήμη και στην ενίσχυση της μνήμης στους ανθρώπους μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας νευρωνικά δίκτυα Hopfield.