Создаём нейронную сеть [Тарик Рашид] (pdf) читать постранично, страница - 3

алгоритмами.
Ученых вдохновляла видимая простота мозга пчел или попугаев
по сравнению со сложностью тех задач, которые они могли решать.
Мозг весом не более долей грамма демонстрировал способность управ­
лять полетом и адаптироваться к ветру, распознавать пищу и хищ ­
ников и быстро принимать решения относительно того, стоит ли
вступить в схватку или лучше обратиться в бегство. Исследователей
интересовало, смогут ли компьютеры с их колоссальными электрон­
ными ресурсами имитировать работу такого мозга и даже достичь
большего. Если мозг пчелы насчитывает примерно 950 тысяч нейро­
нов, то смогут ли современные компьютеры с их ресурсами памяти,
исчисляемыми гигабайтами и терабайтами, превзойти пчел?
Но при использовании традиционных подходов к решению про­
блем даже суперкомпьютеры с огромным объемом памяти и сверх­
быстрыми процессорами не могли обеспечить то, на то способен мозг
птицы или пчелы.
Идея проектирования интеллектуальных вычислительных уст­
ройств по образу и подобию биологических систем привела к соз­
данию теории нейронных сетей, ставшей одним из самых мощных
и полезных подходов к разработке искусственного интеллекта. Если
говорить о сегодняшних достижениях, то, например, нейронные сети
являются основным направлением деятельности компании Deepmind
(ныне собственность компании Google), добившейся таких фантасти­
ческих успехов, как создание нейронной сети, способной учиться
играть в видеоигры, и еще одной, которая смогла победить в неве­
роятно сложной игре го гроссмейстера мирового уровня. Нейронные
12

Пролог

сети уже составляют саму сердцевину многих повседневных техно­
логий, таких как системы автоматического распознавания автомо­
бильных номеров или системы считывания почтовых индексов, на­
писанных от руки.
В книге я расскажу вам о нейронных сетях, о том, как они работа­
ют и как создать собственную нейронную сеть, способную научиться
распознавать рукописные символы (задача, решить которую в рам­
ках традиционных компьютерных подходов очень трудно).

Природа вдохновила новый золотой век

13

Введение
Для кого предназначена эта книга
Эта книга предназначена для всех, кто хочет разобраться в том,
что такое нейронные сети. Она адресована тем, кто хочет создать
и использовать собственную нейронную сеть, а также по достоинству
оценить элегантную простоту математических идей, лежащих в ос­
нове работы нейронных сетей.
Это руководство не рассчитано на специалистов в области матема­
тики и вычислительной техники. От вас не требуется никаких спе­
циальных знаний или владения математикой в объеме, выходящем
за пределы школьного курса.
Если вы умеете выполнять простые арифметические операции, то
в состоянии создать собственную нейронную сеть. Самое сложное,
что мы будем использовать, — градиенты, но и это понятие будет
разъяснено так, чтобы у большинства читателей не возникло ника­
ких трудностей по данному поводу.
Для любознательных читателей или студентов книга может по­
служить стартовой площадкой для дальнейшего путешествия в ув­
лекательный мир искусственного интеллекта. Ухватив суть того,
как работают нейронные сети, вы сможете применять базовые идеи
для решения самых разнообразных задач.
Преподаватели могут использовать это руководство для того,
чтобы доходчиво рассказать о нейронных сетях и способах их реа­
лизации студентам с целью заинтересовать их этой темой и вселить
в них энтузиазм для создания собственной обучающейся системы ис­
кусственного интеллекта с помощью всего лишь нескольких строк
программного кода. Приведенный в книге пример кода тестировал­
ся на Raspberry Pi — небольшом и недорогом компьютере, пользую­
щемся большой популярностью среди школьников и студентов.
О таком руководстве я мечтал, когда, еще будучи подростком, му­
чительно пытался понять принципы работы этих загадочных нейрон­
ных сетей. О них упоминалось в книгах, журналах и кинофильмах,

но в то время их серьезное обсуждение можно было найти только
в научных статьях, предназначенных для математиков и написан­
ных их языком.
Как мне тогда хотелось, чтобы кто-то объяснил мне все это
на простом и понятном даже студенту колледжа языке! Именно эту
цель и преследую я в книге.

Что мы будем делать
В книге мы создадим нейронную сеть, способную распознавать ру­
кописные цифры.
Мы начнем с очень простых прогнозирующих нейронов и будем
постепенно усовершенствовать их по мере достижения предела их
текущих возможностей. Время от времени мы будем делать корот­
кие паузы для того, чтобы вы могли изучить очередной ряд матема­
тических понятий, которые будут нужны вам для понимания того,
каким образом нейронные сети могут обучаться и прогнозировать
решения задач.
В нашем путешествии мы охватим такие математические поня­
тия, как функции,