Konvoluutioverkot saivat innoituksensa näköaistista

Konvoluutioneuroverkoissa (convolutional neural networks, CNNs) on osia, joiden rakenne ja toiminta muistuttavat eläinaivojen varhaisia näköalueita. Opetetut neuroverkot suoriutuvat lähes ihmisen tasoisesti joissakin tunnistustehtävissä.

Kun katsot jonkin henkilön kasvokuvaa, aivosi pilkkovat näköhavainnon osiin. Havainto alkaa yksinkertaisista piirteistä ja siirtyy kerroksittain monimutkaisempiin kokonaisuuksiin, hieman alla olevan piirroksen kaltaisesti:

A picture of Einstein, layer by layer.

Tämä kaikki toki tapahtuu silmänräpäyksessä (heh) ja tiedostamatta, joten todennäköisesti huomaat vain aivojesi lopullisen tulkinnan silmiesi välittämästä informaatiosta.

Konvoluutioverkot käsittelevät informaatiota samalla tavalla kerroksittain. Jokainen kerros tuottaa vähän monimutkaisemman käsityksen kuvasta kuin edellinen. Joissakin kerroksissa käytetään matemaattista operaatiota nimeltä konvoluutio: tästä tulee verkkorakenteen nimi.

Muistutamme, että biologisessa näköjärjestelmässä on monia ominaisuuksia, joita konvoluutioverkoissa ei ole, ja jotkin konvoluutioverkon ominaisuudet tuskin vastaavat luonnollisia olosuhteita.