Привет всем читателям Habrahabr, в этой статье я хочу поделиться с Вами моим опытом в изучении нейронных сетей и, как следствие, их реализации, с помощью языка программирования Java, на платформе Android. Мое знакомство с нейронными сетями произошло, когда вышло приложение Prisma. Оно обрабатывает любую фотографию, с помощью нейронных сетей, и воспроизводит ее с нуля, используя выбранный стиль. Заинтересовавшись этим, я бросился искать статьи и «туториалы», в первую очередь, на Хабре. И к моему великому удивлению, я не нашел ни одну статью, которая четко и поэтапно расписывала алгоритм работы нейронных сетей. Информация была разрознена и в ней отсутствовали ключевые моменты. Также, большинство авторов бросается показывать код на том или ином языке программирования, не прибегая к детальным объяснениям.
Поэтому сейчас, когда я достаточно хорошо освоил нейронные сети и нашел огромное количество информации с разных иностранных порталов, я хотел бы поделиться этим с людьми в серии публикаций, где я соберу всю информацию, которая потребуется вам, если вы только начинаете знакомство с нейронными сетями. В этой статье, я не буду делать сильный акцент на Java и буду объяснять все на примерах, чтобы вы сами смогли перенести это на любой, нужный вам язык программирования. В последующих статьях, я расскажу о своем приложении, написанном под андроид, которое предсказывает движение акций или валюты. Иными словами, всех желающих окунуться в мир нейронных сетей и жаждущих простого и доступного изложения информации или просто тех, кто что-то не понял и хочет подтянуть, добро пожаловать под кат. Первым и самым важным моим открытием был плейлист американского программиста Джеффа Хитона, в котором он подробно и наглядно разбирает принципы работы нейронных сетей и их классификации. После просмотра этого плейлиста, я решил создать свою нейронную сеть, начав с самого простого примера. Вам наверняка известно, что когда ты только начинаешь учить новый язык, первой твоей программой будет Hello World. Это своего рода традиция. В мире машинного обучения тоже есть свой Hello world и это нейросеть решающая проблему исключающего или(XOR). Таблица исключающего или выглядит следующим образом:
| a | b | c |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Соответственно, нейронная сеть берет на вход два числа и должна на выходе дать другое число — ответ. Теперь о самих нейронных сетях.
Что такое нейронная сеть?
Нейронная сеть — это последовательность нейронов, соединенных между собой синапсами. Структура нейронной сети пришла в мир программирования прямиком из биологии. Благодаря такой структуре, машина обретает способность анализировать и даже запоминать различную информацию. Нейронные сети также способны не только анализировать входящую информацию, но и воспроизводить ее из своей памяти. Заинтересовавшимся обязательно к просмотру 2 видео из TED Talks: Видео 1, Видео 2). Другими словами, нейросеть это машинная интерпретация мозга человека, в котором находятся миллионы нейронов передающих информацию в виде электрических импульсов.
Какое полушарие «денежнее»?
Широко распространено мнение, что работает либо одно полушарие, либо другое…
Такого не бывает, чтобы в норме работало только одно из полушарий. Корректнее говорить о преобладании активности одной из половин мозга в зависимости от поставленной задачи. В эксперименте было показано, что при снижении активности префронтальной коры правого полушария испытуемые гораздо чаще принимали несправедливые решения, чем те участники, которым подавляли активность левого полушария.
Участки мозга не работают изолированно, и чем сложнее задача, тем большее количество областей мозга включено в ее обработку, формируя нейронную сеть.
Когда человек избирательно фокусирует свое внимание, активируется сеть контроля, а когда мы не заняты ничем конкретно, активируется сеть пассивного режима работы мозга.
Но пассивный режим не значит бесполезный – данной нейросети мы обязаны творческими озарениями. Таким образом, если работа требует от вас конкретного решения, целесообразно держать себя в рамках сети контроля, в то время как для получения творческих инсайтов логично напротив немного «отпустить» себя и например, прогуляться в парке.
Деньги портят человека или человек, который способен много зарабатывать, изначально может не отличаться высокой моралью?
Уверен, верны оба выражения. В пользу первого можно привести эксперимент с игрой в классическую монополию. Сумма выигрыша напрямую коррелировала с грубым и вызывающим поведением по отношению к другим игрокам.
Как отметил недавно в своем интервью психолог Владлен Писарев: «Путь к богатству – это наличие огромной жадности и достаточной скупости. Жадность нужна, чтобы получить больше и больше, а скупость, чтобы не растерять накопленное». И если приправить это достаточно высоким интеллектом, то получим гремучую смесь, которая в разы увеличивает шансы разбогатеть.
Для чего нужны нейронные сети?
Нейронные сети используются для решения сложных задач, которые требуют аналитических вычислений подобных тем, что делает человеческий мозг. Самыми распространенными применениями нейронных сетей является:
Классификация
— распределение данных по параметрам. Например, на вход дается набор людей и нужно решить, кому из них давать кредит, а кому нет. Эту работу может сделать нейронная сеть, анализируя такую информацию как: возраст, платежеспособность, кредитная история и тд.
Предсказание
— возможность предсказывать следующий шаг. Например, рост или падение акций, основываясь на ситуации на фондовом рынке.
Распознавание
— в настоящее время, самое широкое применение нейронных сетей. Используется в Google, когда вы ищете фото или в камерах телефонов, когда оно определяет положение вашего лица и выделяет его и многое другое.
Теперь, чтобы понять, как же работают нейронные сети, давайте взглянем на ее составляющие и их параметры.
Как нейронные связи влияют на наше восприятие окружающего мира?
Любым человеком, независимо от уровня его духовного развития, движет один из трех основных инстинктов: инстинкт размножения, инстинкт иерархии и инстинкт выживания. Они, глубоко «сидя» где-то в недрах нашего рептильного мозга, четко и расчетливо управляют нашей жизнью. Именно благодаря инстинктам мы хотим завоевать признание и уважение окружающих нас людей, выделиться из толпы, любить и быть любимыми, рожать и воспитывать детей, двигаться вперед и решать не только жизненные, но и математические или экономические задачи. Инстинкты очень сильно влияют на наш выбор и на нашу повседневную жизнь.
У животных за удовлетворение вызванных тремя основными инстинктами желаний отвечают рептильный мозг и ответственная за выработку «гормонов счастья» лимбическая система. В нашем же арсенале есть отлично развитая кора головного мозга, которая дарит нам возможность удовлетворять инстинктивные желания миллионами разных способов. Хорошо развитая кора позволяет нам не только реализовывать свои инстинкты, но и обманывать мозг, делая вид, что мы, занимаясь удовлетворением инстинктивных желаний, реально выбираем правильный, конструктивный и полезный способ.
Зачем же нам заниматься самообманом? А затем, что мозг и в первом, и во втором случае «вручает» нам «подарок» в виде гормональной «плюшки».
Суть данного вопроса заключается именно в самообмане нашего мозга: когда наш мозг совершает объективно вредное действие, он внутренне убежден в том, что это действие реально способствует нашему выживанию. Объективно полезное же действие мозг воспринимает как угрозу выживанию, поэтому оно зачастую сопровождается стрессом.
Ранее образованные нейронные связи включают в себя все наши умения, привычки и ассоциации. И в этом нет ничего плохого, а вся проблема заключается только в том, что чаще всего эти связи создаются совершенно случайно, а потом эти случайно сформированные нейронные дорожки ведут нас не в ту сторону и становятся серьезным препятствием на пути к нашему счастью.
✔ Если родители постоянно хвалили ребенка за то, что он хорошо знает математику, то в его мозгу формируются мощные нейронные пути, созданные при помощи положительного действия дофамина и серотонина. В данном случае математика становится для такого ребенка источником истинного удовольствия, поэтому он постоянно будет развиваться в этом направлении, а во взрослом возрасте сможет достичь каких-то существенных результатов и добиться успеха.
✘ Если же родители никогда не поощряли ребенка и все его начинания сопровождались жесткими комментариями, то эта нейронная связь будет «отполирована» негативным влиянием гормона кортизола. Со временем ребенок возненавидит математику, не захочет развиваться в данном направлении и выберет совершенно другой вид деятельности. Во взрослом же возрасте он может и не вспомнить, откуда взялась такая нелюбовь к точным наукам.
Данную схему можно применить не только к выбору рода деятельности, но и к людям, местам, фильмам, книгам, музыке и т.д. Чем сильнее выброс гормона (сопроводительная эмоция), тем крепче и быстрее формируется нейронная связь.
Поэтому каждый из нас может в любой момент оказаться Алисой в Зазеркалье и начать относиться положительно к тому, что вредно, а от того, что полезно, будет уклоняться. При помощи вредных и избыточных удовольствий наш мозг пытается избежать давно миновавшего негатива. Поэтому во взрослом возрасте вы будете избегать математики, потому что родители относились негативно к вашему увлечению, или же пристраститесь к сладкому, потому что пирожные в детском возрасте помогали вам пережить очередное поражение и т.д.
На формирование нейронных связей влияют не только гормоны и вызываемые ими эмоции, но и количество повторений. Чем чаще и регулярнее вы повторяете то или иное действие, тем крепче становится нейронная связь.
Если нейронная связь ведет к объективно негативному результату (скандал, физическое насилие, потеря работы, ожирение, проблемы со здоровьем и т.д.), и она не только достаточно крепкая, но и «отшлифованная» положительными гормонами и приятными эмоциями, то человеческий мозг будет субъективно воспринимать такую нейронную связь как нужную и полезную.
Нейронные связи, сформированные при помощи сильных эмоций и большого количества повторений, могут вести нас как к райскому саду, так и к вратам ада. И все это происходит без каких-либо усилий со стороны нашего сознательного.
Что такое нейрон?
Нейрон — это вычислительная единица, которая получает информацию, производит над ней простые вычисления и передает ее дальше. Они делятся на три основных типа: входной (синий), скрытый (красный) и выходной (зеленый). Также есть нейрон смещения и контекстный нейрон о которых мы поговорим в следующей статье. В том случае, когда нейросеть состоит из большого количества нейронов, вводят термин слоя. Соответственно, есть входной слой, который получает информацию, n скрытых слоев (обычно их не больше 3), которые ее обрабатывают и выходной слой, который выводит результат. У каждого из нейронов есть 2 основных параметра: входные данные (input data) и выходные данные (output data). В случае входного нейрона: input=output. В остальных, в поле input попадает суммарная информация всех нейронов с предыдущего слоя, после чего, она нормализуется, с помощью функции активации (пока что просто представим ее f(x)) и попадает в поле output.
Важно помнить
, что нейроны оперируют числами в диапазоне [0,1] или [-1,1]. А как же, вы спросите, тогда обрабатывать числа, которые выходят из данного диапазона? На данном этапе, самый простой ответ — это разделить 1 на это число. Этот процесс называется нормализацией, и он очень часто используется в нейронных сетях. Подробнее об этом чуть позже.
Пластичность целых областей мозга
Области, отвечающие за определенные функции, могут увеличиваться и уменьшаться в результате тренировки. Например, в коре мозга людей, упражняющихся в игре на фортепиано, очень быстро увеличиваются области, которые отвечают за движения пальцев. Более того, области увеличивались, даже когда участники исследования лишь думали о том, как они будут играть. Также доказано, что у опытных водителей такси гиппокамп, отвечающий в том числе за пространственное мышление, становится больше по мере увеличения водительского стажа.
На этом основан принцип реабилитации мозга после травмы или инсульта. Предположим, у пациента плохо работает левая рука. Ему предлагают ограничить движения здоровой руки и попробовать действовать поврежденной. Мозг начинает увеличивать размеры зоны, отвечающей за поврежденную руку, вовлекая в процесс управления рукой здоровую часть двигательного отдела, включая соответствующие зоны в противоположном полушарии. Таким образом, мозг реорганизует свою деятельность, адаптируется, и рука начинает шевелиться лучше.
На нейропластичности основаны методы, связанные с биологической обратной связью. Эти методы позволяют лучше научить мозг управлять разными функциями организма, например, зрением при некоторых видах его нарушения. Метод предполагает тренировки с приборами, дающими обратную связь при выполнении специальных упражнений. По-видимому, наше зрение на три четверти делает мозг. Обучаясь адаптироваться к тем особенностям зрения, которые невозможно исправить, можно научить мозг корректировать неверную картинку и «неправильными» глазами видеть более «правильно». В школах зрения нейропластичность используется путем выполнения специальных заданий: читать надписи разного цвета и размера, оценивать расстояние до объекта. Задания предлагает программа, оценивающая прогресс пациента.
Это интересно. Существует теория, что именно наша нейропластичность — виновник фантомных болей при ампутации конечностей.
Ученые полагают, что когда область, отвечающая за ощущения, идущие от ампутированной руки или ноги, «лишается работы», соседние области спешат взять их функцию на себя. В результате та часть тела, за которую они отвечали изначально, начинают воспринимать ощущения «за себя и за того парня» (то есть, ампутированную конечность).
Что такое синапс?
Синапс это связь между двумя нейронами. У синапсов есть 1 параметр — вес. Благодаря ему, входная информация изменяется, когда передается от одного нейрона к другому. Допустим, есть 3 нейрона, которые передают информацию следующему. Тогда у нас есть 3 веса, соответствующие каждому из этих нейронов. У того нейрона, у которого вес будет больше, та информация и будет доминирующей в следующем нейроне (пример — смешение цветов). На самом деле, совокупность весов нейронной сети или матрица весов — это своеобразный мозг всей системы. Именно благодаря этим весам, входная информация обрабатывается и превращается в результат.
Важно помнить
, что во время инициализации нейронной сети, веса расставляются в случайном порядке.
Исчисление знаний
Вы должны знать, как найти наклон касательной линии — найти производную функции. На практике вам не нужно знать, как делать каждый дериват, но вы должны хотя бы понять, что означает производный.
Существуют разные правила для дифференциации, одно из самых важных и используемых правилцепное правило, но вотсписок нескольких правил для дифференциации, это хорошо знать, если вы хотите рассчитать градиенты в следующих алгоритмах. Частная производная, где мы находим производную одной переменной и позволяем остальным быть постоянными, также полезна для некоторых знаний.
Мое собственное мнение таково, что вам не нужно уметь делать математику, вы просто должны уметь понимать процесс, лежащий в основе этих алгоритмов. Я выберу каждый алгоритм для более глубокого понимания математики, стоящей за этими выдающимися алгоритмами.
Как работает нейронная сеть?
В данном примере изображена часть нейронной сети, где буквами I обозначены входные нейроны, буквой H — скрытый нейрон, а буквой w — веса. Из формулы видно, что входная информация — это сумма всех входных данных, умноженных на соответствующие им веса. Тогда дадим на вход 1 и 0. Пусть w1=0.4 и w2 = 0.7 Входные данные нейрона Н1 будут следующими: 1*0.4+0*0.7=0.4. Теперь когда у нас есть входные данные, мы можем получить выходные данные, подставив входное значение в функцию активации (подробнее о ней далее). Теперь, когда у нас есть выходные данные, мы передаем их дальше. И так, мы повторяем для всех слоев, пока не дойдем до выходного нейрона. Запустив такую сеть в первый раз мы увидим, что ответ далек от правильно, потому что сеть не натренирована. Чтобы улучшить результаты мы будем ее тренировать. Но прежде чем узнать как это делать, давайте введем несколько терминов и свойств нейронной сети.
Функция активации
Функция активации — это способ нормализации входных данных (мы уже говорили об этом ранее). То есть, если на входе у вас будет большое число, пропустив его через функцию активации, вы получите выход в нужном вам диапазоне. Функций активации достаточно много поэтому мы рассмотрим самые основные: Линейная, Сигмоид (Логистическая) и Гиперболический тангенс. Главные их отличия — это диапазон значений.
Линейная функция
Эта функция почти никогда не используется, за исключением случаев, когда нужно протестировать нейронную сеть или передать значение без преобразований.
Сигмоид
Это самая распространенная функция активации, ее диапазон значений [0,1]. Именно на ней показано большинство примеров в сети, также ее иногда называют логистической функцией. Соответственно, если в вашем случае присутствуют отрицательные значения (например, акции могут идти не только вверх, но и вниз), то вам понадобиться функция которая захватывает и отрицательные значения.
Гиперболический тангенс
Имеет смысл использовать гиперболический тангенс, только тогда, когда ваши значения могут быть и отрицательными, и положительными, так как диапазон функции [-1,1]. Использовать эту функцию только с положительными значениями нецелесообразно так как это значительно ухудшит результаты вашей нейросети.
Упражнения, направленные на повышение нейропластичности
Все эти упражнения связаны с тем, чтобы предложить своему мозгу выполнять привычные для него вещи непривычным образом и собирать для этого «другие команды» нейронов. Тренируя мозг на непривычные действия, мы держим его в тонусе и улучшаем обучаемость.
- Действовать не ведущей рукой
Для начала можно попробовать чистить зубы или есть другой рукой. По мере того как вам будет проще делать это, перейдите обратно на ведущую руку.
- Выключать зрение
Попробуйте есть, принимать душ, делать другие привычные вещи с закрытыми глазами (только осторожно).
- Менять мелкие привычки
Найдите десять новых способов добраться до работы. Пообедайте не в том месте квартиры, где вы это делаете обычно.
- Смотреть на мир перевернутым
Можно делать это, заглядывая «под коленки», как это делают дети, или переворачивать привычные предметы и разглядывать их в другом ракурсе.
По некоторым исследованиям, регулярная медитация и физические нагрузки также позволяют повысить нейропластичность.
Эпоха
При инициализации нейронной сети эта величина устанавливается в 0 и имеет потолок, задаваемый вручную. Чем больше эпоха, тем лучше натренирована сеть и соответственно, ее результат. Эпоха увеличивается каждый раз, когда мы проходим весь набор тренировочных сетов, в нашем случае, 4 сетов или 4 итераций.
Важно
не путать итерацию с эпохой и понимать последовательность их инкремента. Сначала n раз увеличивается итерация, а потом уже эпоха и никак не наоборот. Другими словами, нельзя сначала тренировать нейросеть только на одном сете, потом на другом и тд. Нужно тренировать каждый сет один раз за эпоху. Так, вы сможете избежать ошибок в вычислениях.
Как создать новые нейронные связи головного мозга: несколько эффективных способов
Выбирая между привычным и новым поведением, большинство людей отдаст предпочтение первому варианту. Почему? От многих мужчин и женщин можно услышать такую фразу: «Умом я все понимаю, но ничего не могу с собой поделать. Я говорю себе, что сложившаяся ситуация меня совершенно не устраивает, но продолжаю вести себя так, как вел (вела) раньше!». Парадокс? Нет! Все дело в уже сформировавшихся нейронных связях!
Чем крепче нейронная связь, тем больше образовывается синапсов (синапс — место контакта между двумя нервными клетками), и тем мощнее и эффективнее становятся электрические сигналы между входящими в эту связь нервными клетками. Чем больше формируется синапсов, тем активнее и эффективнее они начинают работать. Нервные же клетки, входящие в крепкую нейронную связь, со временем покрываются специфической оболочкой, которую можно сравнить с проводами. Она не только защищает и изолирует нейроны, но и значительно повышает их активность.
Именно поэтому человек, который действует не так, как обычно, ощущает неудовлетворенность и тревогу как на ментальном, так и на физическом уровне. Когда вы отказываетесь следовать по уже сформированным нейронным путям, ваш мозг воспринимает это как угрозу вашему выживанию.
А ведь эти старые нейронные связи укоренились в вашей голове только из-за того, что ваш мозг когда-то их связал с «гормонами счастья» и положительными эмоциями! Вы же, повторив определенное количество раз то или иное вызывающее положительную эмоцию действие, «заставили» ваш мозг «поверить» в то, что оно напрямую связано с вашим выживанием.
Можно ли избавиться от старых, объективно вредных и ведущих в никуда нейронных связей? Можно ли создать новые нейронные связи, благодаря которым ваша жизнь изменится в лучшую сторону? Не только можно, но и нужно! Как это сделать? Предлагаем вашему вниманию несколько эффективных способов!
Меняем привычный образ жизни
Ученые доказали, что те процессы, которые вредят организму, негативно влияют и на головной мозг. Хроническое переутомление, постоянный стресс, дефицит сна, ночные кошмары, депрессия, постоянное переедание, злоупотребление лекарственными препаратами и алкогольными напитками, вредные привычки, малоподвижный образ жизни, несбалансированное питание и многие другие негативные факторы окружающей среды препятствуют образованию новых нейронных связей.
Проведенные на мышах исследования показали, что формированию новых нервных клеток и их связей способствуют физическая активность, обогащенный полезными веществами рацион, полноценный ночной отдых, разные развлечения и т.д.
У людей, ведущих здоровый и активный образ жизни, головной мозг, по сравнению с людьми, ведущими малоактивный и малоподвижный образ жизни, стареет намного медленнее.
Заменяем старую нейронную связь совершенно новой
Чтобы научиться строить новые нейронные связи на основе старых, необходимо желаемое поведение связать с привычным для вашего мозга поведением, которое доставляет вам удовольствие. Рассмотрим данный способ создания полезных нейронных связей на примере человека, которому нужно найти новую работу.
Человек, которому необходимо отыскать честного и справедливого работодателя, прекрасно понимает, что эта затея достаточно трудная и на неё придется потратить много личного времени, поэтому он делает все возможное, чтобы оттянуть момент начала поисков. Чтобы облегчить задачу, такому человеку необходимо связать процесс поиска работы с чем-то, что вызывает у него положительные эмоции. Если желающий трудоустроиться специалист обожает зеленый чай, то ему необходимо отправиться в любимое кафе вместе с планшетом или ноутбуком, заказать там зеленый чай и начать на протяжении определенного времени (1,5-2 часа) мониторить те сайты, на которых он сможет отыскать подходящего ему работодателя.
Поначалу будет тяжело, но через 5-7 дней такому человеку станет намного проще заниматься поисками работы. А если процесс пойдет по правильному пути и организм начнет вырабатывать дофамин, то желающий трудоустроиться будет приходить в любимое кафе за 10 минут до его открытия, лишь бы побыстрее заказать зеленый чай и продолжить поиски!
Если вы давно планировали начать заниматься спортом и уже записались в тренажерный зал, то вам следует объединить тренировки с тем, что вы любите и что вызывает у вас положительные эмоции: слушайте любимую музыку, купите новую спортивную одежду, на которую вы уже давно засматриваетесь, но все никак не можете приобрести, запишитесь на массаж и идите на сеанс сразу же после тренировки, позовите с собой коллегу или друга и т.д.
Многим людям данный способ может показаться банальным, но именно так можно построить совершенно новую и объективно полезную нейронную связь на основе старой и объективно вредной нейронной связи.
Связывание старых нейронных путей с новыми, а неприятное с приятным – это достаточно трудоемкая задача. Чем старше становится человек, тем труднее его мозгу создавать новые синапсы между нервными клетками. Поэтому вовлечение уже существующих связей (паттернов) в создание совершенно новых нейронных путей существенно облегчает эту задачу.
Находим приятную и полезную замену
Когда мы лишаемся чего-то привычного, то начинаем испытывать сильнейший дискомфорт и гнетущее чувство тревоги. Мозг, пытаясь избежать этих деструктивных ощущений, «толкает» нас что-то делать в буквальном смысле этого слова. Чаще всего люди начинают заниматься всякими ненужными делами, которые не только не меняют их жизнь в лучшую сторону, но и могут в будущем стать причиной возникновения серьезных проблем с душевным или физическим здоровьем. Именно поэтому многие бывшие курильщики заменяют сигареты едой и очень быстро набирают лишний вес. Многие из них прекрасно понимают, что так нельзя, но ничего не могут с собой поделать, ведь еда не только спасает их от тревоги и дискомфорта, но и активизирует выработку «гормонов счастья».
Именно поэтому вам нужно найти приятную и полезную замену. Кто-то отдает предпочтение чтению книг, кого-то привлекает рисование, кто-то записывается в тренажерный зал, а кто-то полностью отдается работе. У каждого из нас есть свои индивидуальные предпочтения, поэтому универсальной замены, которая бы подошла абсолютно любому человеку, не существует и существовать не может!
Находясь в поисках приятной и полезной замены, не забывайте о том, что в приоритете у вас должна быть цель (создание полезных нейронных связей), а не средства, которые вы используете для её достижения.
Если человек приходит в любимое кафе, несколько раз заказывает зеленый чай, но мониторит социальные сети и ведет переписку с другом, а не занимается поиском работы, то те средства, которые он выбрал для достижения своей цели, ему совершенно не подходят! Если вы «выбрали» определенную нейронную связь и влияете на неё тем или иным образом, а «воз и ныне там», то следует продолжать поиски средств до тех пор, пока вы не отыщете подходящие именно вам варианты!
Если вы смотрели мультсериал «Эй, Арнольд», то должны помнить Шоколадного Мальчика, который ни дня не мог прожить без шоколада. Арнольд, узнав печальную историю нового друга, сделал все возможное, чтобы ему помочь. Обожающий шоколад школьник смог избавиться от шоколадной зависимости, но стал зависимым от редиски. Редиска, в отличие от шоколада, полезна для организма, поэтому Шоколадный Мальчик не только при помощи замены создал в своей голове новую нейронную связь, но и улучшил качество своей жизни!
Учимся преодолевать чувство отторжения
Почему мы не спешим ближе знакомиться с теми людьми, которые нам неприятны, слушать музыку неизвестных исполнителей, читать книги неизвестного автора или смотреть фильм неизвестного режиссера? Дело в том, что наш мозг склонен доверять первым впечатлениям, поэтому человеку, который хочет создать новую нейронную связь, нужно иногда делать то, что ему совершенно не нравится.
Многие наши ощущения часто основываются только на каком-то случайном жизненном опыте, поэтому они далеко не всегда способны объективно отражать всю ситуацию. Такие случайно сформировавшиеся нейронные связи заставляют нас испытывать чувство отторжения и тревоги каждый раз, когда мы «сворачиваем» с хорошо известного пути и совершаем несвойственное нам действие.
Если вы отдаете предпочтение старым нейронным связям только из-за того, что не желаете испытывать чувство отторжения и тревоги, то вы упускаете огромнейшее количество возможностей изменить свою жизнь в лучшую сторону и стать реально счастливым человеком.
Регулярно и «через не хочу» повторяем нужное действие
Чтобы создать нужные синаптические связи между нервными клетками, необходимо одно и то же действие повторять снова и снова. И не имеет никакого значения, выделяются ли в этот момент «гормоны счастья» или нет. Многократное повторение способствует созданию новой нейронной связи и без активного участия эмоций.
Если вы систематически совершаете одно и то же действие и повторяете одно и то же поведение, то в той или иной нейронной связи передача электрических сигналов с каждым разом становится все эффективнее, а связь с выработкой «гормонов счастья» — все крепче. Те же нейроны, которые долгое время пребывают в неактивном состоянии, мозг уничтожает, так как они больше ему не нужны. Так проявляется экономность и гибкость нашей природы!
Необходимо потратить от нескольких дней до нескольких месяцев, чтобы приучить мозг ассоциировать полезное и нужное вам действие с «гормонами счастья». Для этого вам необходимо активно задействовать префронтальную кору, отвечающую за самоконтроль.
Поначалу вы будете отдавать предпочтение старому поведению, ведь новые действия будут вызывать у вас чувство дискомфорта, тревоги, отторжения и беспокойства. Если будете выполнять нужное вам действие регулярно и «через не хочу», то сможете создать новую нейронную связь в мозгу, благодаря которой ваша жизнь начнет меняться в лучшую сторону!
Ошибка
Ошибка — это процентная величина, отражающая расхождение между ожидаемым и полученным ответами. Ошибка формируется каждую эпоху и должна идти на спад. Если этого не происходит, значит, вы что-то делаете не так. Ошибку можно вычислить разными путями, но мы рассмотрим лишь три основных способа: Mean Squared Error (далее MSE), Root MSE и Arctan. Здесь нет какого-либо ограничения на использование, как в функции активации, и вы вольны выбрать любой метод, который будет приносить вам наилучший результат. Стоит лишь учитывать, что каждый метод считает ошибки по разному. У Arctan, ошибка, почти всегда, будет больше, так как он работает по принципу: чем больше разница, тем больше ошибка. У Root MSE будет наименьшая ошибка, поэтому, чаще всего, используют MSE, которая сохраняет баланс в вычислении ошибки.
MSE
Root MSE
Arctan
Принцип подсчета ошибки во всех случаях одинаков. За каждый сет, мы считаем ошибку, отняв от идеального ответа, полученный. Далее, либо возводим в квадрат, либо вычисляем квадратный тангенс из этой разности, после чего полученное число делим на количество сетов.
От чего зависит нейропластичность
- От состояния сосудов. Чем активнее кровоснабжение мозга, тем лучше работают нейроны.
- От возраста. Все-таки нейропластичность выше у молодых, чем у пожилых людей.
- От тренировки. Чем чаще мы повторяем определенное действие, чем интенсивнее и методичнее мы стремимся обучиться, тем выше вероятность, что нейроны будут кооперироваться для выполнения этого действия.
- От времени начала тренировок. После травмы или инсульта лучше начинать тренироваться как можно раньше, так как иначе мозг успевает адаптироваться к происходящему (перестает учитывать поврежденные функции), и активизировать их со временем становится труднее.
- От разнообразия практики. Чем чаще мы применяем нейропластичность, тем она выше. При обучении конкретному навыку растет обучаемость нашего мозга вообще.
