Redes Neruronales Artificiales

1. REDES NEURONALES ARTIFICIALES

Las redes neuronales artificiales (RNA) son dispositivos o software programado de manera tal que funcionen como las neuronas biológicas de los seres vivos.

Neuronas Biológicas

El cerebro humano continuamente recibe señales de entrada de muchas fuentes y las procesa a manera de crear una apropiada respuesta de salida. Nuestros cerebros cuentan con millones de neuronas que se interconectan para elaborar "Redes Neuronales". Estas redes ejecutan los millones de instrucciones necesarias para mantener una vida normal.

Las neuronas son las células que forman la corteza cerebral de los seres vivos, cada una está formada por elementos llamados cuerpo, axón y dendritas, (ver figura 1)

Figura 1. Esquema neurona biológica

Las dendritas forman una estructura de filamentos muy fina que rodean el cuerpo de la neurona. El axón es un tubo largo y delgado que se ramifica en su extremo en pequeños bulbos finales que casi tocan las dendritas de las células vecinas. La pequeña separación entre los bulbos finales y las dendritas se le denomina sinapsis.

Las neuronas, al igual que las demás células del cuerpo, funcionan a través de impulsos eléctricos y reacciones químicas. Los impulsos eléctricos que utiliza una neurona para intercambiar información con las demás, viajan por el axón que hace contacto con las dendritas de la neurona vecina mediante las sinapsis. La intensidad de la corriente transmitida depende de la eficiencia de la transmisión sináptica. Una neurona en especial transmitirá un impulso eléctrico por su axón si suficientes señales de las neuronas vecinas transmiten a través de sus dendritas en un tiempo corto. La señal que se transmite a la neurona podrá ser además inhibitoria o excitatoria. La neurona dispara, esto es, manda el impulso por su axón, si la excitación excede su inhibición por un valor crítico, el umbral de la neurona.

Características de las Redes Neuronales Artificiales

Las características de operación son las siguientes:

Pesos

Las RNA puede tener factores de peso fijos o adaptables. Las que tienen pesos adaptables emplean leyes de aprendizaje para ajustar el valor de la fuerza de un interconexión con otras neuronas. Si las neuronas utilizan pesos fijos, entonces su tarea deberá estar previamente definida. Los pesos serán determinados a partir de una descripción completa del problema. Por otra parte, los pesos adaptables son esenciales si no se conoce previamente cual deberá de ser su valor correcto.

Dos tipos de aprendizaje

Existen dos tipos de aprendizaje: supervisado y no supervisado. El primero ocurre cuando se le proporciona a la red tanto la entrada como la salida correcta, y la red ajusta sus pesos tratando de minimizar el error de su salida calculada. Este tipo de entrenamiento se aplica por ejemplo, en el reconocimiento de patrones. El entrenamiento no supervisado se presenta cuando a la red se le proporcionan únicamente los estímulos, y la red ajusta sus interconexiones basándose únicamente es sus estímulos y la salida de la propia red. Las leyes de aprendizaje determinan como la red ajustará sus pesos utilizando una función de error o algún otro criterio. La ley de aprendizaje adecuada se determina con base a la naturaleza del problema que se intenta resolver.

Dos fases de operación

Las RNA adaptables tienen dos fases en su operación.

1. Entrenamiento de la red. El usuario proporciona a la red un número "adecuado" de estímulos de entrada, y de salida, la red entonces ajusta su pesos de interconexión o sinapsis hasta que la salida de la red esta "lo suficientemente cerca" de la salida correcta.

2. Recuperación de lo aprendido. A la red se le presenta un conjunto de estímulos de entrada y esta simplemente calcula su salida. Cuando la red emplea entrenamiento no supervisado, algunas veces será necesario que reajuste su sinapsis durante la fase de recuperación.

No son

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