Операционка на нейросетях

Мы сейчас наблюдаем бум нейроситей в сфере айти. В любом современном телефоне есть отдельные процессоры для нейросетей. Но в телефонах также остаются обычные процессоры, почему же?

Дело в том что нейросеть заточена под задачи связанные с распознанием, предположением и синтезом. Если попытаться математически просчитать кратчайший путь в мегаполисе потребуется очень сложная формула учитывающая множество факторов, ее результат будет точным и самым эффективным с учётом предоставленных данных. Нейрохирург сеть же учитывая меньшее количество факторов в большинстве случаев даст такой же результат с меньшими затратами, без формул просто опираясь на «опыт». Старые/обычные процессоры заточены под вычисление формул и точность. Когда на них разворачиваю нейросеть они просчитывают ее виртуальную модель. А нейропроцессоры сразу запускают нейросеть сеть не просчитывая ее виртуальную модель. Но зато они не умеют делать точных вычислений.

С нашим мозгом в точности наоборот. Наши нейросети просчитываю виртуальную модель математических вычислений. Но так как они все же нейросети то они совершают ошибки. Мы научились многим хитростям для того чтобы повысить точность вычислений. Мы записываем формулы на бумаге, используем калькуляторы, различные мысленные правила для вычислений в уме. И все равно ошибаемся иногда. А что говорить про обычную жизнь?
мало кто озадачивается изучением правил ведения дискуссии, психологии, техникой подовых контактов. Эти темы либо татуированы либо считаются очевидными. Но где уж там? Это куда сложнее чем сложение вычитание матрицы и логарифмы вместевзятые

Еще сильнее все усложняют эмоции. Вы абсолютно беспристрастны к цифра. Они могут навевать скуку но не более того. Цифры не будут вам хамить. Вы не влюбитесь в цифру 3 безответной любовью. И не затаите обиду на цифру 7 сами того не зная.

Эмоции очень сильно влияют на логику нашего мышления. Один и тот же акт может трактоваться по разносу в разнос состоянии духа. Но почему так происходит.

Наш мозг состоит из множества зон отвечающих за разные функции и большую часть из них мы не осознаем и не замечаем. Вестибулярный аппарат, сам удерживает нас в равновесии лёгкие дышат, пищеварительный тракт переваривает, сердце бъется под контролем специальных участков мозга. Эмоции тоже возникают в отдельных участках мозга. А согласованием и рационализацией всего этого занимается префронтальная кора. Это зона мозга отвечает за прогнозирование, оценки рисков, выбором целей, логическое мышление. Тут большей частью и находится наша операционная система. Но правда в том что она опирается на большой массив данных который мы не можем проанализировать в реальном времени целиком. По этому все сильно упрощается каким-то простым выученным образом до объёма который мы способны воспринять и с эти мы уже работаем.

Предисловие

 

Здесь написаны интересные факты о том, как работает наш мозг, к чему это приводит и что с этим делать. Этот блог я решил завести по двум причинам.

 Во-первых, хочу систематизировать знания, которые усвоил за последние годы. Узнав многое, я мало что из этого применяю в жизни. Некоторые мои убеждения конфликтуют друг с другом, так как я никогда не пытался их сопоставить с полученной информацией. То есть этот блог попытка пропустить жизненный опыт через фильтр новых знаний.

Во-вторых, при написании статей я проверяю факты, которые мне известны. Это очень помогает избавится от мусора и ложных убеждений.

 В-третьих, я с ужасом обнаружил, что живу в мире, где уровень осознанности крайне низок, у каждого своя логика и все подвержены тотальной дезинформации. Люди не отдают себе отчет о том, что делаю и почему, обманывают себя и других. Все это происходит не потому, что они плохие, а потому что мы несовершенны, а наше образование игнорирует этот факт. Я надеюсь, что этот блог сможет хоть кому-то улучшить свою жизнь.

Восприятие мира

Для восприятий внешнего мира у нас есть органы чувств: Осязание, обоняние, слух, зрение, вкус ещё есть вестибулярный аппарат, орган ориентации в пространстве. Ещё мы можем использовать мозг для получения информации из принятых данных. Мы можем делать выводы, и узнавать то, что мы не можем воспринять напрямую. Видим включенный утюг, и знаем, что он горячий.

Наши органы чувств несовершенны и обладают рядом характерных дефектов. Слепое пятно, восприятие цветов, проблемы определения расстояния. И многое другое. Человечество знает об этом и придумывает массу инструментов для исправления этих дефектов, особенно в профессиональных сферах.

Я написал про слепое пятно, если вы не слышали об этом, вот вам картинка для обнаружения слепого пятна:

Картинка для обнаружения слепого пятна
Закройте левый глаз. Смотрите правым глазом на крест и медленно приближайтесь к монитору. В какой-то момент кружок исчезнет, если не вышло поиграйтесь с расстоянием до монитора.
схема крепления глазного нерва к сетчатке

Так происходит потому, что в месте, где зрительный нерв крепится к сетчатке у нас нет зрительных светочувствительных клеток. Но мы живем и не знаем об этом. Мозг замазывает пятно и говорит, что все в порядке.

Что касается мышления и нашей рациональности, все обстоит еще хуже. Мозг обладает массой недостатков. Нам о части из них известно, и нам кажется, что мы успешно с ними боремся. Но как бы не так.

Например, мы хорошо знаем, что опрятный продавец, лучше продает товар чем неряха, вне зависимости от разницы качества товара у них.  Несмотря на это знание, мы скорее купим у опрятного продавца, если разница в качестве и цене товара не слишком велика, хотя логичнее выбирать по товару, а не продавцу. Мы скорее купим известный бренд, чем ноунейм, хотя это ничего не говорит о качестве.

Как невозможно развидеть оптическую иллюзию знанием, что это статичная картинка, так невозможно заставить мозг не реагировать на триггеры. Чем и пользуются современные продавцы, медиа, политики и мошенники.

Оптическая иллюзия

Все они умело используют «когнитивные искажения»

Когнитивные искажения

– это часто встречающиеся отклонения в поведении, восприятии и мышлении, вызванные предубеждениями, стереотипами, социальными, моральными и эмоциональными причинами, сбоями в обработке и анализе информации, а также особенностями строения человеческого мозга. Проще говоря «баги» нашего восприятия. В этом блоге я расскажу о многих из них, но если вы действительно заинтересовались, советую прочесть книгу Даниэля Канемана (лауреата Нобелевской премии за исследование формирования суждений и принятия решений в условиях неопределённости) «Думай медленно решай быстро» или Ричарда Таллера ( Лауреат Нобелевской премии за вклад в область поведенческой экономики)
«Nudge. Архитектура выбора».

Отчасти причина когнитивных искажений заключается в том, что в нашей голове есть две отдельные системы управления. Одна автоматическая, с помощью неё мы ходим, дышим водим автомобиль, пишем, уступаем дорогу и многое другое. Вторая аналитическая, с помощью неё мы считаем, принимаем взвешенные решения, изучаем новое и решаем сложные незнакомые задачи. Система 1 — автомат, не требует много энергии, она работает в фоновом режиме и хорошо справляется с знакомыми задачами. Система 2 — аналитическая, требует сосредоточения и много калорий, она решает задачи с которыми мы не сталкивались и включается только по необходимости.

Наш мозг ленив и не хочет тратит лишнюю энергию, так как это архи важно для выживания. Поэтому он старается спихнуть задачи на автомат, и использует аналитику только при необходимости. Как результат мы становимся не слишком гибкими, и автоматическая система не справляется со случаями, когда встречает задачу выходящую за рамки.

Как это работает? Если вы учились когда-нибудь игре на музыкальном инструменте или водить автомобиль, вы наверное замечали, что на первых этапах это дается очень сложно, все действия приходится обдумывать, уследить за всеми аспектами. одновременно очень сложно, и за час вы очень устаёте. Все по тому что вы анализируете действия системой 2. Но когда вы овладели навыком вы можете играть и водить часами и не испытывать затруднений, потому что в ход пошла автоматическая система 1.

Эксперимент:

Сколько и каких движений нужно сделать, что бы перестроится из ряда в ряд?

Ответ Многие люди особенно те кто не водят машину ответят одно повернуть на в нужную сторону и вернуть руль в исходное положение. Но если представить, что у вас руль в руках вы сделаете ещё один поворот руля в противоположную сторону после завершения манёвра что бы выровнять автомобиль. Это автоматическое движение которое вы никогда не обдумываете. Есть и более сложные автоматические действия например стереотипы.

Но что это за системы 1 и 2? Откуда я их взял? Должны ли вы мне поверить на слово? Конечно нет. Наш мозг на самом деле не так прост он не состоит из двух систем, это упрощение. На самом дела мозг гораздо сложнее устроен, он состоит из 86,1 миллиардов нейронов. Ну плюс минус 8 миллиардов. И все они объединены в сеть.

Мы нейросеть

Красивое?
Не красивое Центральная и периферическая нервная система Человека

Я хочу здесь очень обобщенно рассказать как действует наш мозг и нервная система в целом. Я не претендую на точность и академичность. Моя цель написать так просто и понятно, чтобы моя бабуля поняла общие принципы если прочтет этот текст. (На самом деле моя бабуля очень крутая и утрет вам всем нос в понимании человеческого мозга)

Рецепторы, нервы и нейроны.

Базово мы получаем сигналы из окружающего мира и реагируем на них. Обжог палец отдернул руку. Но как это работает? Если просто то как лапочка:

В этой метафоре:

  • выключатель это нервные окончания — рецепторы
  • провода это нервы
  • лампочка реакция — экспрессия

Всем известный манипуляции невролога с молоточком направлены на оценку состояния центральной нервной системы путем исследования пателлярного, по — другому, коленного рефлекса. Это пример бинарной связи типа: вкыл/выкл. Когда есть сигнал есть реакция нет сигнала нет реакции. Здесь:

  • Выключатель — рецепторы  нервно-мышечные веретена;
  • Провода нервные окончания;
  • Реакция (Экспрессия) — сокращение мышцы разгибателя;
Patellar reflex-ru.svg

Но человек не так прост. Не всегда нужно реагировать пропорционально раздражителю иногда нужно отреагировать только когда раздражитель сильнее определенного. На языке программистов это называется «вес» нейрона. Нейрон это основной кирпичик из которого строится наша нервная система. Если нервы это провода в то нейроны это транзисторы. Нейрон знает что если по кнопке случайно слегка задели то включать лампочку не нужно. А если ударили со всей силы, то лампочку надо включить ярче. На схеме отмечен синапс это место контакта между двумя нейронам. Если сигнал слишком слаб сигнал не преодолеет синапс и мышца не сократится.

На самом деле нейрон может иметь несколько ведущих к нему проводков и в зависимости от того по каким проводкам и сколько тока поступило он может принять решение и включить нужную «лампочку» или мышцу.

«Проводок» с права идущий к мышечному волокну называется Аксон в большинстве случаев когда говорят нерв это и есть Аксон.

Дендриты это проводки идущие к другим нейронам.

Нейронные сети

Связанные между собой нейроны образуют нейронные сети. Такие сети могу обучаться и выполнять довольно сложные задачи.

Смотрите что могут сделать вместе несколько десятков нейронов:

Одна цифра умещается в прямоугольник со сторонами 3 на 5 клеток. Всего в прямоугольнике 15 клеток (рецепторов).

Если представить цвет клетки в виде 0(белый) и 1(черный), то получим такую картинку:

Такие сигналы мы можем уже подавать на наши наши рецепторы. Также у нас есть 10 возможных цифр (выходных сигналов).

Представим единицу в виде цифр 00000 00000 11111 и подадим сигнал на наши нейроны:

Синий, красны и зеленый нейроны объединяют сигналы с рецепторов в вертикали. Эти нейроны передают сигнал фиолетовому только если они получил сигнал со всех пяти рецепторов присоединенных к нему. Фиолетовый объединяет вертикали и передает сигнал на единицу только если к нему пришел сигнал от одного из трех нейронов.

У нашей нейросети два слоя и в каждом слое по 15 нейронов. У каждого нейрона есть связи с каждым нейроном из соседних слоев. Все нейроны помнят как реагировать на сигналы от каждого из своих соседей. И как результат много вариантов сравнений.

Откуда она это знает как реагировать на сигналы? Нейросети от рождения ни чего не умеют. Их обучаю на специальных материалах. Пример и результат. Сети показывают пример, она предполагает результат и если она угадывает её вознаграждают и она запоминает то состояние в котором она сейчас. Таких примеров нужно показать тысячи, что бы сеть стала хорошо угадывать. Есть и другие способы обучать нейросеть.

Нужно понимать что нейросеть оперирует не логикой, а вероятностью. Нейросеть ответит вам, что на картинке с вероятностью 87% восьмерка и 55% ноль. И это очень похоже на то как мы воспринимаем мир.

Немного усложним схему и сделаем квадратик в который помещается цифра 28 на 28 клеток и посмотрим как это работает.

Нужно понимать что нейросеть ничего не умеет делать пока ее не обучат. Нейроны запоминают свои состояния когда им показывают картинку цифры и говорят какую именно цифру им показывают. Чем больше картинок покажут сети, тем точнее она будет предсказывать. Прошу заметить, что нейросеть предсказывает результат. Она не может логически обосновать свой выбор, она может только предполагать.

На основе таких простых взаимосвязей строятся уже довольно сложные приложения способные решать нетривиальные задачи. Если сравнить с электроникой то это простые приборы калькулятор или микроволновка. А в живом мире божья коровка.

Аналогично действуют наши базовые реакции. От холода, страха или восхищения у нас появятся мурашки. Учащение сердцебиения при нагрузках или стрессе. И многое другое

Рефлекс, приводящий к возникновению «гусиной кожи», называется пиломоторный рефлекс. В результате стимуляции сенситивных периферических нервов, исходящих непосредственно из спинного мозга, происходит возбуждение вегетативных периферических нервных окончаний, которые отвечают за сокращение гладкой мускулатуры волосяных фолликулов. Сокращаясь, мышцы фолликулов поднимают волоски на теле организма — наблюдается эффект пилоэрекции.

Большее количество нейронов Соединённых в сеть способно удерживать тело вертикально, ходить, распознавать других существ их видовую принадлежность, пол и возраст, и реагировать исходя из этого.

Но огромное количество нейронных связей способно создавать сознание, это не вышито в наши мозг от рождения, но формируется в процессе нашего взросления. Если продолжить сравнение с электроникой то мозг это процессор, а сознание это операционная система. Вот как раз мозг без операционной системы это система 1 из предыдущей статьи, а сознание это система 2.

Но в отличии компьютера мы оперируем не логическими операторами такими как «плюс», «минус», «если … то …», «или», а вероятностями и похожестью.

Похоже на то

Как мы строим суждения? Что нам нужно чтобы поверить в утверждение? Ответ — “Когнитивная легкость”.  Люди считают правдой то во что легко верится. Пример:

Высота самой большой секвойи 134 м.

На самом деле если вы не интересовались этим вопросом то ответ кажется правдоподобным и в него легко поверить. Если бы вам сообщил это человек из телевизора то вы бы в это поверили и не пошли с линейкой мерить секвойю, и как нибудь в баре за кружкой пива рассказали бы друзьям это мало интересный факт.

На самом деле самая высокая секвойя 115,2м.

От чего зависит когнитивная легкость? В большей степени от вашего жизненного опыта. То есть от того как обучена ваша нейросеть. То на сколько утверждение соотносится с вашим жизненным опытом определяет то насколько оно для вас правдиво. Исходя из этого мы можем сделать вывод, что когнитивная легкость не очень достоверный способ определить что правда, а что нет.

Ещё как! Мало того на когнитивную легкость влияет:

  • авторитет того кто говорит
  • ваше эмоциональное состояние
  • усталость
  • сытость
  • события произошедшие незадолго до этого

Пресвятой макаронный монстр… Выходит что если вы будучи уставшим, но  в прекрасном настроении встретите уважаемого и мудрого человека, пойдете с ним ужинать, он сможет вас убедить в чем угодно! Не совсем. Все же мы умеем анализировать и критически осмыслять известные факты. Особенно если ваша специализация связана с наукой, журналистикой или другим отраслями где проверка фактов очень важна. 

Я бы рекомендовал вам выработать правило проверять новую информацию. Если вам информация кажется полезной и интересной, потратьте минуту на то чтобы найти о ней больше данных в интернете прямо на своем мобильном. Так вы лучше запомните ее и получите более правдивую картину. 

Более того я сам практикую проверку старых фактов из своей головы. Если я в беседе озвучиваю какой-то факт и не помню откуда я его почерпнул я тут же проверю его. За всю мою жизнь я накопил огромное количество баек, фейков и легенд не соответствующих действительности, но влияющих на мою картину мира и на принимаемые мной решения.

Если вы хотите больше узнать про то как отсеивать ложную информацию я рекомендую прочесть книгу Джона Гранта “Не верю!”