STEFANO PATARNELLO • LE RETI NEURONALI SEMPLIFICARE LA COMPLESSITÀ CON L'AIUTO DELL'INFORMATICA • COLLANA INFORMATICA DOMANI IN COLLABORAZIONE CON IBM SEMEA I L\NCOANGELI f / IUAV - VENEZIA AREA SERV. BIBLIOGRAFICI E DOCUMENTALI 1 DEPCIA w 300 <J STEFANO PATARNELLO LE RETI NEURONALI SEMPLIFICARE LA COMPLESSITÀ CON L'AIUTO DELL'INFORMATICA FRANCOANGELI Indice 1. Premessa 2. La "macchina cervello" e il calcolatore Introduzione 2. La memoria nei sistemi biologici 3. Apprendimento ed elasticità 1. 3. Cenni biologici 1. 2. 3. 4. 5. 4. Introduzione Il neurone Le sinapsi La corteccia cerebrale Fattori genetici e fattori ambientali La complessità e la memoria Introduzione 2. L'ordine nei sistemi fisici 3. Memorie associative e sistemi magnetici 4. Il modello di Hopfield 1. s. Imparare da esempi Introduzione 2. Dalla memoria al "calcolo neuronale" 3. Intuizione e adattamento 4. Modelli neuronali "classici": il perceptron 5. Tecniche di addestramento per il perceptron 6. Lo sciatore ... neuronale 1. I pag. 7 » » » » 11 11 14 18 » » » » » » 23 23 24 29 31 36 » » » » » 41 41 43 51 55 » » » » » » » 61 61 65 67 69 72 76 .,, +{ l 6 6. Macchine neuronali )) 1. » Introduzione 2. Il perceptron a più strati 3. Alcune applicazioni 4. Altre architetture neuronali 7. )) 1. )) Circuiti che imparano 1. Introduzione 2. Le reti booleane 3. La scoperta dell'addizione 4. Riconoscimento di caratteri 5. Imparare a sopravvivere 9. 10. )) Strategie competitive Introduzione 2. Gli algoritmi genetici 3. Metodi Montecarlo e ottimizzazione a. )) )) )) » )) » » » )) » Prospettive future )) 1. )) Introduzione 2. Alcuni problemi aperti 3. Le principali aree di applicazione 4. Considerazioni conclusive » » Guida bibliografica )) )) 81 81 82 89 95 99 99 101 108 115 115 116 119 124 129 139 139 142 148 151 155 • In questo libro si presentano i principi base dei modelli neuronali, cioè di quei metodi di elaborazione che si ispirano ai modi di ... operare propri del cervello umano, per risolvere i problemi informatici più complessi , come il riconoscimento di immagini, la comprensione del linguaggio, l' elaborazione di strategie decisionali. Infatti, nonostante gli enormi passi avanti della tecnologia dell'informazione, il cervello umano rimane un «Sistema di calcolo» così complesso e con tali caratteristiche di flessibilità che nessun elaboratore è ancora in grado di riprodurne davvero il funzionamento. Sappiamo però che proprio tali caratteristiche sono preziose per affrontare i problemi quotidiani come la comprensione del linguaggio dei nostri simili, il riconoscimento degli oggetti che formano una scena, in breve le infinite situazioni in cui l'uomo è capace con poco sforzo di elaborare ragionamenti e operare conseguentemente scelte intelligenti. L'obiettivo è quindi duplice: capire meglio il funzionamento del cervello e costruire modelli di calcolo, cioè algoritmi e architetture, più versatili , mostrando anche il carattere fortemente interdisciplinare di questa materia. Nella parte conclusiva del libro, alla luce dei risultati delle ricerche più recenti, si formulano alcune previsioni sugli sviluppi e gli effettivi risvolti pratici che questi studi potranno avere nel prossimo futuro . • Stefano Pararne/lo si è laureato in Fisica nel 1983 presso l'Università di Pisa. Nel 1985 è entrato a far parte del Centro Europeo per il Calcolo scientifico e tecnico della IBM a Roma, partecipando a progetti di ricerca nei campi della fluidodinamica computazionale, degli algoritmi paralleli . e della simulazione di architetture per il supercalcolo. Dal 1987 si occupa di reti neuronali delle quali ha studiato anche le possibilità applicative in vari settori. È autore di numerose pubblicazioni scientifiche ed è membro del comitato editoriale di «lnternational Journal of Neural Systems». Il AREAS E e ISBN 88-"204-6819-0 L. 22j>OO}~va inclusa I I I lii 9 7 88820 468194