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Tutorial MenueNeuronale Netze - Eine EinführungLerneinheit 4 von 5

Perzeptron

Perzeptron: Schema des Perzeptrons

Es gibt eigentlich historisch gesehen nicht das Perzeptron, sondern eine ganze Familie verwandter Modelle neuronaler Netze, die von Frank Rosenblatt Anfang der 60er Jahre entwickelt wurden und die alle mit Perzeptron bezeichnet wurden. Minsky und Papert haben dieses Modell in ihrem Buch "Perceptrons" rigoros mathematisch analysiert und dabei eigene Klassen von Perzeptrons nach mathematischen Kriterien definiert. Die meisten Forscher verwenden heute den Begriff Perzeptron für eine Klasse von neuronalen Netzen, wie sie in den ersten Kapiteln von "Perceptrons" von Minsky und Papert beschrieben wurden. Danach hat ein allgemeines Perzeptron eine Struktur, wie sie in (Abb. 1) dargestellt ist.

Abb.1
Struktur des Perzeptrons

Es gibt eine Schicht von Neuronen, die feste gewichtete Verbindungen aus einer Schicht von Eingabezellen besitzen. Für die bei Perzeptrons zumeist untersuchten Anwendungen der visuellen Mustererkennung sind die Eingabezellen Zellen der Netzhaut (Retina) eines künstlichen Auges. Bei Minsky und Papert werden die der Retina nachgeschalteten Zellen mit Φ 1 , Φ 2 bis Φ n bezeichnet. Sie stellen Detektoren für einfache Muster (simple feature detectors) dar. Von allen Neuronen der ersten Verarbeitungsschicht gibt es gewichtete Verbindungen zu einem einzigen Neuron Ω, das als Klassifikator wirkt und angibt, ob das an der Retina anliegende Muster vom Perzeptron akzeptiert (erkannt) wird oder nicht. Diese Verbindungen von den einfachen Detektoren zum Ausgabeneuron sind trainierbar, d.h. variabel. Es handelt sich hier also nach der allgemeinen Terminologie um ein einstufiges Netzwerk, weil es nur eine Ebene trainierbarer Gewichte gibt.

Weiterhin wird unter dem Begriff Perzeptron oft das binäre Modell des Perzeptrons verstanden, bei dem die Eingaben und die Aktivierungen der Neuronen nur binäre Werte 0 und 1 (bzw. -1 und 1) annehmen dürfen. Die Gewichte können allerdings beliebige reelle Werte annehmen. In der hier verwendeten Darstellungsweise sieht ein Perzeptron aus wie in (Abb. 2) .

Abb.2
Schema des Perzeptrons (links) und Ausgabeneuron des Perzeptrons (rechts)
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