نمذجة الدماغ البشري

كلية العلوم  |  جامعة ديالى

المقال العلمي الاسبوعي

نمذجة الدماغ البشريب

قلم الاستاذ الدكتور زياد طارق مصطفى / قسم علوم الحاسباتكلية العلوم / جامعة ديالى

العقل نعمة من نعم الله تعالى العظيمة، ويعرف العقل بأنه القوة المتهيئة لقبول العلم ويقال للذي يستنبطه الإنسان بتلك القوة عقل. ويعتبر العقل الأنساني أعقد جهاز أحتسابي عرفته البشرية لما له من قابليات : ( التفكير و التذكر و حل المشاكل ) , مما أغرى الكثير من العلماء لنمذجته. ونمذجة الدماغ البشري بدأت في الأربعينيات من القرن الماضي عندما كان العالم يبحث عن أفكار لصناعة الحاسوب فظهرت نماذج متعددة وسميت بأسماء مختلفة منها:

1. نماذج المعالجة الموزعة المتوازية.
2. الحاسبات الحياتية.
3. العقول الألكترونية.
4. النماذج المترابطة.

وهذه الأسماء كلها أنتهت بأسم الشبكات العصبية الأصطناعية. والشبكة العصبية الأصطناعية هي نظام معالجة معلومات له أداء محدد يمكن مقارنته بأداء الدماغ البشري.ولقد تم تطوير الشبكات العصبية الأصطناعية كنماذج رياضية للأدراك البشري مستنداً على الفرضيات الآتية:

1. معالجة المعلومات تحدث داخل عقد بسيطة تسمى الخلايا العصبية.
2. الأشارات تمر بين الخلايا العصبية عبر روابط.
3. كل رابط له وزن يتم ضربه بالإشارة المرسلة.
4. كل خلية عصبية تطبق دالة تفعيل على مجموع حاصل ضرب الأشارات المرسلة بالأوزان.

و يتميز نموذج الدماغ البشري عن النماذج الرياضية الأخرى بما يلي:

1. المعمارية: والمقصود به شكل الروابط بين الخلايا العصبية.
2. نوع دالة التفعيل داخل الخلايا العصبية.
3. قابلية التعلم (خوارزمية التعلم): المقصود بها طريقة حساب الوزن على الروابط.

ويجب أن يكون نموذج الدماغ البشري له القابليات التالية:

1. العمليات الحسابية تتم بصورة متوازية.  2. له القابلية على التعلم.
2. له القابلية على سد نقص المعلومات الناقصة.
3. له القابلية على حل المشاكل حتى وأن كانت بدون تعريف.
4. له القابلية على الخزن الموزع في الخلايا العصبية.
5. له القابلية على حل المشاكل حتى أن كانت المعلومات مشوشة.
6. له القابلية على السماح بالخطأ ومن ثم تصحيحه.

شكل خلية الدماغ العصبية الأحيائي كما مبين في أدناه:

أول نموذج معروف للخلية العصبية تم تقديمه في الأربعينيات من قبل وارن مكولج و والتر بتس وتم تسميته بنموذج الأدراك وكما موضح:

 النموذج الحقيقي للخلية العصبية الدماغية ذات المدخل الواحد كما موضح:

أهم ميزة للدماغ البشري من خلال الخلايا العصبية هي قابلية التعلم. ويعرف التعلم بأنه تغيير نسبي في السلوك يتم الحصول عليه بالخبرة. التعلم موجود في الإنسان والحيوان وهو عملية أستنتاجية. التعلم في نماذج الخلايا العصبية يسمى خوارزمية التدريب والمقصود به عملية تعديل وتحسين الأوزان من أجل الحصول على المخرجات المطلوبة , وهو على أنواع :

1. تعلم بالمراقبة.
2. تعلم بدون مراقبة.
3. تعلم بالقوة.

وقد ظهرت نماذج كثيرة لتعلم الشبكات الخلايا العصيبة وجميعها كانت ناجحة في تطبيقات كثيرة. من هذه التطبيقات :

1. معالجة الإشارة الرقمية (الرادارات والفيديو والصورة و الصوت).
2. تمييز الأنماط.  
3. مشاكل السيطرة.
4. الطب.
5. توليد وتمييز الصوت.
6. أدارة الأعمال. وغيرها

والى اللقاء في مقال أخر أن شاء الله……