Neuronale Netze

Neuronale Netze
und ihr Nutzen für Programmierer
Neuronale Netze
und ihr Nutzen für Programmierer
oder
„Eine Ratte lernt fliegen“
Maximilian Haupt
17.01.2008
Gliederung
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Motivation
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Grundlagen
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Umsetzung
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Anwendung
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Zusammenfassung
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Quellen
Motivation 1
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Menschen und Tiere können ...
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... Muster erkennen und einordnen
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... Dinge erlernen
Computerprogramme: fester Algorithmus
Motivation 2
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Lernfähig
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Menschlichkeit
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Parallelität
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Hohe Fehlertoleranz (verteiltes Wissen)
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Robustheit gegen Rauschen
Grundlagen 1 – Gehirnaufbau
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Neuronen und Synapsen
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Verbindung zu Muskeln und Nervenbahnen
Grundlagen 2 – Das Neuronale Netz
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Zusammenschaltung von Neuronen
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⇒ Gehirn
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massiv paralleles Netzwerk
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gekoppelt mit Ein­ und Ausgängen
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erkennt Muster am Eingang
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legt Entscheidungen an Ausgang
Grundlagen 4 – einfaches Beispiel
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XOR Funktion als Neuronales Netz
Grundlagen 4 ­ Lernen
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Neuronale Netze müssen trainiert werden
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Verschiedene Möglichkeiten:
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Überwachtes Lernen
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Bestärkendes Lernen
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Unüberwachtes Lernen
Grundlagen 5 ­ Beschränkungen
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Über­/Untertrainierung
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Lernaufwand
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Problem unbekannt
Umsetzung 1 – Patternerkennung
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3­lagiges künstliches Neuronales Netz
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54 Eingänge und 9 Ausgänge
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Erkennt 9 verschiedene antrainierte Pattern
Umsetzung 2 – Demo
Umsetzung 3 ­ Aufbau
Anwendung 1 – Lebensformen
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Natural History Museum
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DAISY (Digital Automated Identification System)
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Kennt 70 Millionen Lebensformen in Bildern
Anwendung 2 ­ Kreditkartenbetrug
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VISA
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Kreditkartenbetrug erkennen & minimieren
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Feedback von Besitzer
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164 Millionen $ in 5 Jahren gespart
Anwendung 3 ­ Suchverbesserung
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RankNet bei MSN
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Qualitativ hochwertigere und autorisierte höheres Ranking
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Bessere Suchergebnisse
Anwendung 4 – Eine Ratte lernt fliegen 1
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Universität Florida
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Nervenzellen von Ratten mit Elektroden verbunden
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Signale senden und empfangen möglich
Anwendung 4 – Eine Ratte lernt fliegen 2
Anwendung 4 – Eine Ratte lernt fliegen 3
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Kampfjet bei Hurricane Windstärke
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Über 1 Jahr Lebenserwartung
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Leichte Herstellung
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(Fehl­)Funktion vom Gehirn verstehen
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Einsatz in autonomen Systemen
Zusammenfassung
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Computer können „denken“  menschlicher
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Abnahme „intelligenter“ Aufgaben
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Hohes Forschungspotential
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Falsche Richtung?
Quellen
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http://nn.makz.net/ch_6.html
Fragen
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Fragen?
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Vielen Danke für die Aufmerksamkeit!