โครงข่ายประสาทเทียม (Artificial neural network)

โครงข่ายประสาทเทียม (Artificial neural network) หรือที่มักจะเรียกสั้นๆ ว่าโครงข่ายงานประสาท (Neural Network) คือโมเดลทางคณิตศาสตร์ สำหรับประมวลผลสารสนเทศด้วยการคำนวณ แบบคอนเนคชันนิสต์ (connectionist) เพื่อจำลองการทำงานของเครือข่ายประสาทในสมองมนุษย์ ด้วยวัตถุประสงค์ที่จะสร้างเครื่องมือซึ่งมีความสามารถ ในการเรียนรู้การจดจำแบบรูป และการทำนายอนาคต เช่น เดียวกับความสามารถที่มีในสมองมนุษย์ แนวคิดเริ่มต้นของเทคนิคนี้ ได้มาจากการศึกษาข่ายงานไฟฟ้าชีวภาพ (bioelectric network) ในสมอง ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ประสาทหรือ “นิวรอน” (neurons) และจุดประสานประสาท (synapses) แต่ละเซลล์ประสาทประกอบด้วยปลายในการรับกระแสประสาท เรียกว่า "เดนไดรท์" (Dendrite) ซึ่งเป็น input และปลายในการส่งกระแสประสาทเรียกว่า "แอคซอน" (Axon) ซึ่งเป็นเหมือน output ของเซลล์ เซลล์เหล่านี้ทำงานด้วยปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี เมื่อมีการกระตุ้นด้วยสิ่งเร้าภายนอกหรือกระตุ้นด้วยเซลล์ด้วยกัน กระแสประสาทจะวิ่งผ่านเดนไดรท์เข้าสู่นิวเคลียสซึ่งจะเป็นตัวตัดสินว่าต้องกระตุ้นเซลล์อื่น ๆ ต่อหรือไม่ ถ้ากระแสประสาทแรงพอ นิวเคลียสก็จะกระตุ้นเซลล์อื่นๆ ต่อไปผ่านทางแอคซอนของมัน ตามโมเดลนี้ข่ายงานประสาทเกิดจากการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาท จนเป็นเครือข่ายที่ทำงานร่วมกัน

 Model ของ Neuron ในสมองมนุษย์

-         โครงสร้าง

            จากลักษณะ และการทำงานของเซลล์ประสาทหรือนิวรอน ดังที่กล่าวมาข้างต้นได้ถูกนำมาสร้างทฤษฏีทางคณิตศาสตร์ และจำลองการทำงานในรูปแบบพื้นฐานโดยใช้ชื่อว่าโครงข่ายประสาทเทียมโครงข่ายประสาทเทียมแบบง่ายจะมีค่าอินพุตเป็นสเกลาร์หนึ่งอินพุต โดยไม่มีค่าเอนเอียงหรือไบแอส (Bias) โดยค่าอินพุตสเกลาร์  ถูกป้อนเข้าผ่านจุดต่อและคูณกับค่าความแข็งแรง (strength) ซึ่งเป็นค่าน้ำหนักสเกลาร์ (scalar weight: ) และได้ผลคูณเป็นค่าสเกลาร์  กลายเป็นค่าอินพุตที่ถูกจัดน้ำหนัก (weighted input: ) ส่งต่อไปยังฟังก์ชันถ่ายโอน (transfer function: ) ซึ่งเกิดเป็นค่าเอาต์พุต  สเกลาร์ (scalar output: ) ดังแสดงรูปที่ 3.16 ซึ่งสามารถคำนวณค่าเอาต์พุต a ได้จากสมการ

                                        

 
                      

                               

โครงข่ายประสาทเทียมหนึ่งหน่วย แบบไม่มีไบแอส

            สำหรับรูปที่ 40 แสดงโครงข่ายประสาทเทียมแบบง่ายที่มีค่าอินพุตเป็นสเกลาร์หนึ่งอินพุต และมีค่าเอนเอียง  ซึ่งมีอินพุตเป็น 1 โดยค่าสเกลาร์เอาต์พุตสามารถคำนวณได้จากสมการ

โครงข่ายประสาทเทียมหนึ่งหน่วย แบบมีไบแอส