Нейрокомпьютеры. Латеральные воздействия

Чрезвычайная сложность и разнообразие структур, наблюдаемых в нервной системе, заставляют исследователей, моделирующих работу нервных сетей, прибегать к некоторым упрощениям. По той же причине им часто приходится ограничиваться анализом лишь частных случаев и задач. Эти существенные упрощения позволяют дать относительно несложное математическое описание нейронных структур и сделать ряд общих выводов; однако, с другой стороны, полученные результаты лишь в редких случаях можно сравнить с результатами электрофизиологических исследований.

Если же учесть и другие, зачастую весьма важные, свойства нейрона и нейронных структур, то математическое описание становится столь сложным, что получить какие-либо конкретные результаты и сделать общие заключения становится затруднительным. Частично эту задачу можно решить, введя ряд допущений, основанных на симметрии и однородности структур. По-видимому, эти допущения справедливы для многих структур нервной системы. Условиям симметрии и однородности в нервной системе удовлетворяют слоистые структуры с локальными связями; они наблюдаются в сложном глазе низших животных, в сетчатке высших животных и в различных частях коры головного мозга и мозжечка. В результате последних электрофизиологических исследований зрительного анализатора получено большое количество данных, относящихся к таким видам локальных связей между элементами, как латеральные торможение и возбуждение.

Следует подчеркнуть, что довольно трудно с помощью только электрофизиологических и морфологических методов установить характер связей между нервными клетками. Ряд данных, касающихся свойств слоистых структур, можно получить с помощью математического или физического моделирования. Результаты моделирования дают возможность проверить гипотезы, связанные с методами обработки афферентных сигналов, и, кроме того, могут послужить источником идей и концепций при построении технических устройств обработки данных в системах распознавания образов (Обзоры современных технических устройств).

Важным вопросом, касающимся локальных связей, является метод реализации латерального торможения и латерального возбуждения. Легко показать, что латеральные воздействия могут быть реализованы с помощью двухслойной сети, состоящей из нейроподобных элементов или с помощью однослойной сети. В последнем случае требуется большое число контуров обратной связи.

Согласно современным нейрофизиологическим представлениям, латеральное торможение может быть осуществлено с помощью пресинаптического торможения, или с помощью промежуточных нейронов.
Двухслойные сети могут не только различать контуры изображения, но могут быть использованы также и для обнаружения таких его свойств, как окончания, изгибы, пересечения, разветвления и т.д.