Realisierung

An der Realisierung des in auf dieser Seite dargestellten Konzepts arbeitet derzeit ein Team von fünf Personen, die im folgenden kurz vorgestellt werden sollen:

Das Team:

MMag. Manfred Gotthalmseder: Initiator und Leiter des Projektes, Diplomierte in Philosophie-Psychologie Lehramt an der Universität Wien mit einer Arbeit über das Erkennen und Bildschaffen, und kam über das Thema Bilderkennung in die künstliche Intelligenz Forschung.

Thomas Reinhart: Studiert Informatik an der HTWK-Leipzig und arbeitet derzeit an einem Magnet-Resonanz-Tomographie-Experiment am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften Leipzig. http://www.tflash.de

Ing. Jens-Uwe Horn: 1987-92 Studium "Anlagen der Stoffumwandlung, Schwerpunkt Informatik", TU Magdeburg.
Heute Projektingenieur in einem Unternehmen der Lüftungs und Klimatechnik in Magdeburg.
Programmiert seit 1980 nebenberuflich neuronale Netze.

MSc Matthias Jauernig: Master of Science an der HTWK-Leipzig. Seine Oberseminar-Arbeit ist die umfangreichste öffentliche Arbeit über das Neocognitron, welches derzeit als das komplexeste neuronale Netz zur Bilderkennung gilt.

Stand der Forschung:

Das hier dargestellte Modell entspricht schon lange nicht mehr dem derzeitgen Forschungsstand. Die Website wurde seit dem Beginn der Realisierung nicht erneuert, um die Forschungsergebnisse nicht vorzeitig aus der Hand zu geben. Die Website zeigt somit nur das Konzept, nicht die konkrete Umsetzung, an der wir arbeiten.

Die ersten groben Probleme, die vor allem mit der effizienten Realisierung dieses hochgradig parallel konzipierten Modells auf einem seriell arbeitenden PC zu tun hatten, sind bewältigt. Eines der Hauptprobleme lag in der kreisförmigen Ausbreitung von Wellen in einem natürlichen System:

Wenn in einem chaotischen, fein strukturierten Netz, wie es das Gehirn ist, die Neuronenverbindungen eine Zeit brauchen, um durchlaufen zu werden, die sich mit der Länge einer Verbindung erhöht, so können Signale nach allen Richtungen durchschnittlich mit der gleichen Geschwindigkeit fließen. Das bedeutet, wäre das Netz leer, also noch nicht durch Lernen strukturiert, und sehe man von der Faltung des Cortex ab, würde sich eine Welle kreisförmig ausbreiten, weil jedes Neuron das Signal an alle seine Nachbarn weitergibt.

Die gleichförmige Ausbreitung in alle Richtungen ist für das hier dargestellte Modell wichtig, weil nur so Signalfließzeiten für räumliche Distanzen stehen können. Es ist inzwischen gelungen diese Ausbreitung mit hoher Geschwindigkeit zu verwirklichen. Aufbauend auf diesem Erfolg werden nun die Lernregeln umgesetzt. Hier ein Bild, das zeigt, wie die Wellen Spuren im Netz hinerlassen, an denen Signale zurück zu ihrer Quelle verfolgt werden können. Das Netz besitzt auch bereits mehrere solche Ebenen, deren Verhalten zueinander definiert werden kann. Die Wellenausbreitung und die Bildung der Verbindungen kann während der Arbeit des Netzes beobachtet werden.



An eine praktische Nutzung des Netzes ist in diesem Stadium noch nicht zu denken, aber es können Prozesse nachvollzogen werden, wie zum Beispiel die Bildung von Balkendetektoren auf den ersten Ebenen der visuellen Verarbeitung des Gehirns.

Nahziel ist es derzeit, dem Netz die Lernfähigkeit zu geben, um entfernte Neuronen über andere Neuronen hinweg zu verbinden, wenn deren Reizung statistisch korreliert (Konditionierung). Eine solche Verbindungsfindung ist zwar bereits gelungen, soll aber nun auf eine Weise getan werden, die dem Gehirn eher entspricht. Dabei wird die dafür nötige Grundstruktur bereits einem Lernprozess entspringen.

Im darauf folgenden Schritt sollen die Wellen, die bereits durch das Netz laufen, dazu genützt werden, Objekte bzw. Formen innerhalb von Bildern in Signalcodes zu verwandeln, an denen sie wiedererkannt werden können.

Fernziel des Projektes ist ein Neuronales Netz für ein mobiles System (Roboter), welches über Video und Mikrophone vermittelte Daten der Welt so ordnet, dass es innere Repräsentationen ausbildet, die es ihm ermöglichen Dinge und Situationen wiederzuerkennen. Über diese Wiedererkennung soll es lernen eine Voraussicht der Geschehnisse zu entwickeln, die die Basis für geplantes Verhalten bildet.

Kontakt:

MMag Manfred.Gotthalmseder
Mozartplatz 10
5340 St.Gilgen

m.gotthalmseder@eduhi.at