рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Распространение гипотез гарантирует, что все узлы быстро приходят к наилучшим взаимно согласованным гипотезам

Распространение гипотез гарантирует, что все узлы быстро приходят к наилучшим взаимно согласованным гипотезам - раздел Медицина, Про Интеллект. Временная иерархическая память Граф, Где Каждый Узел Представляет Гипотезу Или Набор Гипотез, Обычно Называю...

Граф, где каждый узел представляет гипотезу или набор гипотез, обычно называют Байесовской сетью. Соответственно, HTM подобны Байесовским сетям. В Байесовских сетях гипотезы в каждом узле могут модифицировать гипотезы в других узлах, если два узла соединены таблицей условных вероятностей (CPT, Conditional Probability Table). CPT это матрица, где столбцы матрицы соответствуют отдельным гипотезам от одного узла, а строки соответствуют отдельным гипотезам другого узла. Умножая вектор, представляющий гипотезы в исходном узле, на матрицу CPT, получают вектор гипотез целевого узла.

Проиллюстрируем идею простым примером. Предположим, что у нас есть два узла, где узел A представляет гипотезу о температуре воздуха, и имеет пять переменных, помеченных «горячий», «теплый», «умеренный», «холодный» и «морозный». Узел B представляет гипотезу о выпадении осадков и имеет четыре переменных, помеченных «ясно», «дождь», «мокрый снег», «снег». Если нам что-то известно о температуре, можно что-то сказать о выпадении осадков и наоборот. Матрица CPT инкапсулирует эти знания. Довольно легко заполнить значения в CPT путем сопоставления значений в узлах A и B по мере их изменения во времени. Обучение CPT и после выдвижение гипотез о том, как знания в одном узле влияют на другой узел, может быть выполнено даже когда гипотезы двух узлов неоднозначны или при наличии распределения гипотез. Например, узел A может иметь гипотезу, что вероятность «горячий» - 0%, вероятность «теплый» - 0%, вероятность «умеренный» - 20%, вероятность «холодный» - 60% и вероятность «морозный» - 20%. Умножая этот вектор температурных гипотез на CPT даст в результате вектор, представляющий соответствующие гипотезы о выпадении осадков.

Распространение Гипотез (РГ) это математическая техника, используемая в Байесовских сетях. Если сеть узлов удовлетворяет определенным правилам, таким как отсутствие любых петель, РГ может быть использовано для того, чтоб заставить сеть быстро урегулировать набор взаимно соответствующих наборов гипотез. При соответствующих ограничениях РГ показывает, что сеть достигает оптимального состояния за время, требуемое сообщению для преодоления максимальной длины пути по сети. РГ не итерируется для достижения конечного состояния; оно происходит за один проход. Если вы устанавливаете набор гипотез на одном или более узлах Байесовской сети, РГ быстро заставит все узлы сети достигнуть взаимно соответствующих гипотез.

Для разработчика систем, основанных на HTM, полезно иметь базовое понимание Байесовских сетей и Распространения Гипотез. Исчерпывающее введение выходит за пределы этого документа, но легко может быть найдено в интернете или в книгах.

HTM использует вариант Распространения Гипотез для выдвижения гипотез. Сенсорные данные устанавливают набор гипотез на самом нижнем уровне иерархии HTM, и со временем гипотезы распространяются на высшие уровни, каждый узел в системе представляет гипотезу, взаимно соответствующую всем другим узлам. Узлы самого высшего уровня показывают, какие причины верхнего уровня наиболее соответствуют информации на нижних уровнях.

Есть несколько преимуществ при выдвижении гипотез таким образом. Одно заключается в том, что неоднозначности разрешаются по мере продвижения гипотез вверх по иерархии. Например, вообразите сеть с тремя узлами, родительским узлом и двумя дочерними. Дочерний узел A содержит гипотезы, что с 80%-й вероятностью он видит собаку и с 20%-й вероятностью он видит кошку. Дочерний узел B содержит гипотезы, что он с 80%-й вероятностью слышит поросячий визг и с 20%-й вероятностью кошачье мяуканье. Родительский узел с высокой уверенностью делает вывод, что имеется кошка, а не собака и не поросенок. Он выбирает кошку, потому что эта гипотеза единственная, которая удовлетворяет входной вероятности. Он сделал бы этот выбор, даже если изображение «кошка» и звук «кошка» были бы не самыми вероятными гипотезами дочерних узлов.

Другое преимущество иерархического РГ заключается в том, что возможно заставить систему быстро приходить в равновесие. Время, требуемое HTM для выдвижения гипотезы растет линейно с увеличением количества уровней иерархии. Однако память, требуемая HTM, растет экспоненциально с увеличением количества уровней. HTM могут иметь миллионы узлов, сохраняя при этом самый длинный путь коротким, скажем, пять или десять шагов.

Мы уже видели, что многие типы предсказания, такие как слуховое и осязательное, требуют изменяющихся во времени паттернов. Поскольку распространение гипотез не имеет дела с изменяющимися во времени данными, для выдвижения гипотез в этих модальностях должна быть добавлена концепция времени. Оказывается, что время также необходимо для самообучения сети, даже для таких задач, как распознавание статических изображений, которое на первый взгляд не требует времени. Необходимость введения времени будет объяснена детально позднее. В сеть HTM необходимо подавать изменяющиеся во времени данные, и она должна хранить последовательности паттернов для того, чтоб обучаться и выдвигать гипотезы.

HTM и Байесовские сети – это «графические вероятностные модели». Вы можете представлять HTM аналогичными Байесовским сетям, но с некоторой значительной добавкой для манипулирования временем, самообучения и обнаружения причин.

РГ имеет несколько ограничений, которые не хотелось бы переносить на HTM. Одно уже было упомянуто. Для гарантии того, что система не зациклится бесконечно и не будет формировать ложных гипотез, РГ запрещает петли в сети. Но очевидно, что РГ работает для многих типов сетей, даже с петлями. Мы уверены, что это верно для HTM. В типичной HTM каждый узел посылает сообщения с гипотезами многим другим узлам (сильно разветвляясь) и получает сообщения с гипотезами от множества других узлов. Высокая степень разветвленности сокращает вероятность самоусиления ложных гипотез. Узлы в HTM еще более сложные, чем при обычном РГ. Из-за слияния и распространения времязависимых последовательностей простая петля между несколькими узлами практически не может привести к ложным гипотезам.

РГ очень мощная концепция и ключевая часть работы HTM. Вы должны рассматривать HTM как большие Байесовские сети, постоянно передающие гипотезы между узлами для достижения наиболее взаимно совместимых гипотез. На узлы внизу иерархии действуют в основном сенсорные паттерны, передаваемые вверх по иерархии.

В HTM все узлы являются динамическими элементами. Каждый узел может использовать свою внутреннюю память на последовательности в комбинации с информацией о последнем состоянии для предсказания того, какой должна быть следующая гипотеза, и передает эти ожидания вниз по иерархии. По существу, каждый узел динамически изменяет свое состоянии, основываясь на своей внутренней памяти. Так что изменения могут возникнуть в любом месте сети, но только в сенсорных узлах. Другое, почему узлы HTM являются динамическими, это то, что смысл их гипотез изменяется в процессе обучения; по мере открытия причин смысл выходных переменных в узлах изменяется. Это в свою очередь изменяет входную информацию к родительским и дочерним узлам, которые также должны быть подстроены.

Таким образом, в HTM есть три источника динамических изменений. Одни возникают из-за изменения сенсорной информации. Другие возникают по мере того, как каждый узел использует свою память последовательностей для предсказания того, что произойдет далее и передает эти предсказания вниз по иерархии. Третьи возникают только в процессе обучения и в более медленных временных масштабах. По мере обучения узлов, они изменяют смысл своих выходных переменных, что влияет на другие узлы, которые также должны научиться подстраивать смысл своих переменных. При любом изменении состояния сети, из-за сенсорных изменений или из-за внутреннего предсказания, сеть быстро приходит к набору наиболее взаимно совместимых гипотез. В человеческих терминах, то, что возникает в наших мыслях, иногда вызывается нашими органами чувств, иногда – нашими внутренними предсказаниями.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Про Интеллект. Временная иерархическая память

На сайте allrefs.net читайте: "Про Интеллект. Временная иерархическая память"

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Распространение гипотез гарантирует, что все узлы быстро приходят к наилучшим взаимно согласованным гипотезам

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Обнаружение причин в мире
Рисунок 1 показывает, как HTM взаимодействует с внешним миром. Слева на этом рисунке прямоугольник, представляющий мир, который изучает HTM. Мир состоит из объектов и их отношений. Некоторые из объ

Выдвижение гипотез о причинах нестандартной информации
Когда HTM знает, какие причины существуют в ее мире и как представлять их, она может выдвигать гипотезы. «Выдвижение гипотез» подобно распознаванию паттернов. При наличии нестандартной информации H

Предсказания
HTM состоят из иерархии узлов памяти, где каждый узел изучает причины и формирует гипотезы. Часть алгоритма обучения, выполняемая каждым узлом, заключается в том, чтобы хранить возможные последоват

Установка предпочтений
Когда HTM предсказывает, что вероятнее всего должно произойти далее, предсказание может выступать в качестве того, что называется «априорная вероятность», обозначая, что оно склоняет систему выдвиг

Воображение и планирование
HTM автоматически предсказывает и предчувствует, что вероятнее всего произойдет далее. Вместо того, чтоб использовать эти предсказания для установки предпочтений, предсказания HTM могут быть направ

Управление поведением
HTM, изучившая причины в мире и то, как эти причины ведут себя во времени, по существу создала модель этого мира. Теперь предположим, что HTM подключена к системе, которая физически взаимодействует

HTM моделирует мир путем построения представлений причин, включая предустановленное моторное поведение
По мере того, как HTM открывает причины в ее мире, она обучается представлять ее предустановленное поведение точно также, как и поведение объектов внешнего мира. С точки зрения HTM, система, к кото

Представление моторного поведения автоассоциативно сопоставляется с моторными генераторами, позволяющими HTM управлять поведением
Вы можете наблюдать основы этого механизма изучения поведения на своем собственном теле. Такое поведение, как движение глаз, жевание, дыхание, отдергивание руки от острых предметов, ходьба и даже б

Совместное использование представлений ведет к обобщению и эффективности хранения
Большинство методов, предложенных для распознавания паттернов, не способны масштабироваться к большой задаче. Часто эти методы безуспешны, потому что количество памяти и времени, требуемого для обу

Иерархия HTM соответствует пространственной и временной иерархии реального мира
Одна из причин, по которой HTM эффективны при обнаружении новых причин и выдвижении гипотез, заключается в том, что структура мира иерархична. Вообразите две точки в визуальном пространстве. Мы мож

Иерархическое представление дает механизм внимания.
Иерархия в HTM обеспечивает механизм скрытого внимания. «Скрытое» внимание - это когда вы мысленно обращаете внимание на ограниченную порцию сенсорной информации. Люди могут обращать внимание на ча

Обработка распределений и данных из реального мира
Паттерны на предыдущих рисунках были не реалистичными. Большинство будет иметь более 16 входных линий, и, следовательно, входные паттерны, получаемые узлом, смотрящим в реальный мир будут гораздо б

Роль учителя
Предположим, вам показали изображения еды и попросили идентифицировать каждую картинку либо как «фрукт», либо как «овощ». Если показано яблоко или апельсин, вы говорите «фрукт». Если показан картоф

Распознавание статических изображений
Теперь мы можем обратиться к последнему вопросу этого раздела. Скажем, у нас есть система зрения, основанная на HTM. Мы обучаем ее с помощью изменяющихся во времени изображений. Она формирует предс

Представление времени
Для некоторых временных паттернов важно конкретное или относительное время между элементами в последовательности. Например, временные интервалы между нотами в мелодии или время между фонемами в про

Вопросы
Этот раздел содержит общие вопросы относительно HTM и несколько смешанных тем, которые еще не были затронуты. Нет особой необходимости знать эти материалы, чтобы развертывать системы, основанные на

Возможности
Самая передовая возможность технологии HTM – это ее способность обнаруживать причины, лежащие в основе сенсорных данных. Причины – это устойчивые и повторяющиеся структуры в мире. Концепция «причин

Технология
Технически HTM могут рассматриваться как форма Байесовских сетей, где сеть состоит из набора узлов, упорядоченных в древовидной иерархии. Каждый узел в иерархии самостоятельно открывает набор причи

Результаты
HTM – это новая мощная вычислительная парадигма, которая может быть в конечном счете приравнена по важности к традиционным программируемым компьютерам в смысле общественного влияния и финансовых во

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги