Sumuiset hermoverkot ovat ohjelmistojärjestelmiä, jotka yrittävät arvioida tapaa, jolla ihmisen aivot toimivat. He tekevät tämän hyödyntämällä kahta tietotekniikan keskeistä tutkimusaluetta – sumea logiikkaohjelmistojen kehittäminen ja hermoverkkojen käsittelyarkkitehtuuri. Sumuinen logiikkaohjelmisto yrittää ottaa huomioon todelliset harmaat alueet tietokoneohjelmistojen päätöksentekorakenteessa, joka ylittää yksinkertaiset kyllä tai ei-valinnat. Keinotekoinen hermoverkko luo ohjelmistosolmuja, jotka jäljittelevät neuronien vuorovaikutuksen toiminnallisuutta ja monimutkaisuutta ihmisen aivoissa. Yhdessä sumea logiikka ja hermoverkkosuunnittelu luovat neuro-sumean järjestelmän, jota tutkijat käyttävät kokeillessasi monimutkaisia ongelmia, kuten ilmastonmuutosta, tai kehittämään tekoälyrobotiikkaa.
Vuoden 2011 keskimääräinen mikrotietokone suorittaa laskelmia uskomattomalla määrällä miljardeja ohjeita sekunnissa. Tämä edustaa eksponentiaalista käsittelynopeuden kasvua tietokoneiden kehityksen alkuvaiheista, vaikka tällainen kasvu ei ole osoittanut kykyä päätellä monimutkaisilla tavoilla, joita edes yksinkertaiset biologiset organismit tekevät. Tämä johtuu osittain perusrajoituksista, joita tietokoneprosessointi vielä kohtaa, ja sumeat hermoverkot yrittävät kiertää nämä rajoitukset.
On arvioitu, että keskimäärin ihmisen aivot suorittavat 100,000,000,000,000 1999 24,000 1981 3,500,000 käskyä joka sekunti käyttämällä hermorakennetta, jotka vastaavat mikroprosessorien toimintaa. Sitä vastoin keskimääräinen tietokonejärjestelmä vuonna 8,000 oli 2.1 2011 kertaa tätä hitaampi ja varhainen malli vuodesta XNUMX oli XNUMX XNUMX XNUMX kertaa hitaampi kuin ihmisen aivot laskelmien suorittamisessa. Keskimääräisen ihmisen aivojen nopeuden arvioimiseksi tarvittaisiin XNUMX henkilökohtaista tietokonetta, jotka on yhdistetty monimutkaisesti yhteen vuoden XNUMX markkinoilla saatavilla olevien XNUMX gigahertsin prosessorien kanssa. Supertietokone, joka pystyy suorittamaan laskutoimituksia yhtä nopeasti kuin ihmisen aivot, ei kuitenkaan tarkoita samaa päättelyvoimaa ristiriitaisten reaalimaailman tietojen analysoinnissa, missä sumeat hermoverkot tulevat peliin.
Keskeiset tekijät, jotka tekevät sumeista hermoverkkoista ainutlaatuisia muista tietokoneprosessointityypeistä, ovat niiden kyky tunnistaa malli, kun tiedot eivät riitä lopullisten johtopäätösten tekemiseen, ja kyky sopeutua ympäristöön. Sumuiset hermoverkot käyttävät hermoalgoritmeja, jotka on suunniteltu muuttumaan ja kasvamaan, kun ne kohtaavat uusia käsiteltäviä tietojoukkoja. He tekevät tämän lähestymällä ongelmia kahdesta eri näkökulmasta ja yhdistämällä tulokset mielekkäisiin ratkaisuihin ongelmiin.
Fuzzy -ohjelmisto perustuu ohjelmointisääntöihin, joiden avulla voidaan arvioida totuuden tasoja, kun ristiriitaisuuksia ilmenee tiedoissa, jotka ovat ilmeisiä ihmisen näkökulmasta. Sen määrittäminen, kuka on “pitkä” verrattuna “lyhyeen” ihmisryhmässä, esimerkiksi käyttämällä perinteistä tietokoneprosessointia, loisi lopullisen viivan, jossa molemmat ryhmät erotettiin toisistaan eikä välivaihtoehtoa ollut. Joku 6 jalkaa (1.83 metriä) luokitellaan lyhyeksi, jos se on alle keskikorkeuden, kun taas joku 6 jalkaa ja 1 tuuma (1.85 metriä) luokitellaan pitkäksi. Sumealla käsittelyllä alue, jota pidetään korkeana ja lyhyenä, muuttuisi jatkuvasti ryhmän muuttuessa ja päätökset tehtäisiin kohtuullisempaa kaltevuutta pitkin.
Neuraaliverkkoilla sitä vastoin ei ole ennalta määrättyjä sääntöjä, joiden mukaan ne toimivat, ja ne tekevät kaikki johtopäätöksensä havaintojen perusteella. Toimiminen ilman ennalta määrättyjä sääntöjä voi luoda ainutlaatuisia oivalluksia tiedoista, jotka eivät muuten näy, kun aikaisemmat oletukset on tehty joko sumeassa ohjelmoinnissa tai perinteisissä ohjelmointisääntöissä. Sumuisten ohjelmistojen ja hermoverkon tietojenkäsittelyn tulokset yhdistetään sumeisiin hermosysteemeihin tavalla, joka vastaa likimääräisesti sitä, miten biologiset organismit oppivat ja sopeutuvat ympäristöönsä. Kun järjestelmä mukautuu keräämiinsä tietoihin, se muuttaa tapaa, jolla se käsittelee näitä tietoja, jotta niistä tulee tehokkaampia tulevien ongelmien ratkaisemisessa.
Neuraalinen käsittely, joko tietokoneen hermoston ohjelmoinnista tai biologisista aivoista, on menetelmä, jossa tietyille datapisteille annetaan lisäpainoa havaintotulosten perusteella. Sumuisten hermoverkkojen sumea elementti palvelee todellisten olosuhteiden tarkempaa mallintamista kuin se oli mahdollista perinteisillä tietokoneprosessoreilla, vaikka tämä hieno mallintamistaso ei useinkaan voi johtaa merkittäviin suorituskyvyn parannuksiin, kun sumeaa logiikkaa käytetään tavanomaisen tietokoneen ohjaimena ohjaimet. Sumuisten hermoverkkojen perimmäinen etu on, että ne voivat kehittää alkeellisen itsenäisen ajattelun ja päätöksenteon tason, joka mukautuu ympäristön muuttuessa ympärilleen.