Aufbau künstlicher Neuronen

Künstliche neuronale Netze sind Systeme, in denen (analog zur Biologie) ein Netzwerk aus Untereinheiten, den Neuronen, geknüpft wird. Das künstliche Neuron soll die Funktionen einer biologischen Nervenzelle simulieren.
Wenn es auch mindestens fünf physiologisch unterschiedliche Nervenzellen gibt, so genügt es doch hier, nur einen Typ vorzustellen, da hier nur der Grundaufbau eines Neurons besprochen wird; auf die physiologischen Prozesse - und die sie verursachenden chemischen Vorgänge - kann nicht näher eingegangen werden.

Stark vereinfachte schematische Darstellung einer biologischen Nervenzelle (links). In Wirklichkeit ist die Zahl der Dendriten und die Zahl der Verzweigungen in den Dendriten und im Axon sehr viel höher. Dieser ist ein künstliches Neuron gegenübergestellt (rechts).

Der Nervenzellkörper weist eine große Zahl von Verästelungen auf, die Dendriten, die Signale aufnehmen und zum Zellkörper leiten. Dort werden die Signale gesammelt und führen, wenn ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird, zum "Feuern" des Neurons, d.h. es wird ein elektrischer Reiz über das Axon weitergeleitet. An seinem Ende hat ein Axon Kontakt zu Dendriten der Nachbarneuronen; diese Kontaktstellen werden Synapsen genannt. Über sie werden die Neuronen miteinander vernetzt.
Die Synapsen sind zugleich Barrieren, die die Intensität eines Signals beim Weiterleiten ändern. Das Ausmaß dieser Änderung hängt von der Synapsenstärke ab. Das Eingabesignal mit der Stärke x_i an der Synapse i mit der Synapsenstärke w_i hat nach deren Passieren die Intensität s_i. Die Synapsenstärke kann sich ändern, und das sogar zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen.

xi = Stärke des Eingabesignals an der Synapse i wi = Synapsenstärke si = Stärke des Ausgabesignals

Änderung eines Eingabesignals x_i beim Durchgang durch eine Synapse mit der Stärke w_i.

© Prof. Dr. J. Gasteiger, Dr. Th. Engel, CCC Univ. Erlangen, Thu Apr 15 06:31:58 2004 GMT
 BMBF-Leitprojekt Vernetztes Studium - Chemie