Μοντέλα βιολογικών και νευρωνικών δικτύων

Abstract

Η παρούσα μελέτη ασχολείται με την εξέταση δικτύων νευρωνικών μοντέλων, τη σχέση τους με τα βιολογικά πρότυπα, την εξέλιξη, καθώς επίσης και τα κριτήρια ταξινόμησής τους. Εξετάζονται ιδιότητες και δυναμική μεμονωμένων νευρωνικών δικτύων (Netlets) ενός θεωρητικού μοντέλου μιμούμενου τη συμπεριφορά των βιολογικών νευρώνων, σε συνάρτηση με τις παραμέτρους κατασκευής τους, καθώς και τη χρονική εξέλιξη της νευρωνικής δράσης σε εξάρτηση με τις παραμέτρους αυτές. Κατόπιν μελετάται το δικτυακό μοντέλο του Kohonen (αυτοοργανώμενος χάρτης ή self organising map) και διάφορες εφαρμογές του. Έμφαση δίνεται στην κατασκευή και εξέταση μιας διαδικασίας σύζευξης με βάση αυτό το νευρωνικό μοντέλο. Η διαδικασία σύζευξης χρησιμοποιείται στη Νευροανατομία, προς απόκτηση πληροφοριών γύρω από τον εγκέφαλο ενός ασθενούς, που δεν είναι προσβάσιμες με τη χρήση παρασκευαστικών ή απεικονιστικών μεθόδων. Ο αλγόριθμος που χρησιμοποιείται για τη διαδικασία σύζευξης, εκτελεί μια απεικόνιση με ιδιότητες διατήρησης τοπολογίας. Για τη σύζευξη χρησιμοποιούνται απλά δυσδιάστατα σχήματα (ορθογώνια, τρίγωνα, κύκλοι), τα οποία απεικονίζουν τις διάφορες περιοχές του εγκεφάλου. Δίδεται ένα πρότυπο σχήμα [μοντέλο] καθώς και ένα δεδομένο σχήμα εισόδου με ελλιπείς πληροφορίες. Αμφότερα περιέχουν διάφορα περιγράμματα δυσδιάστατων σχημάτων. Το πρότυπο σχήμα απεικονίζει το μετασχηματιστέο εγκεφαλικό μοντέλο. Το σχήμα εισόδου συμβολίζει τον ελλιπώς απεικονισμένο εγκέφαλο του ασθενούς. Μέσω της εφαρμογής του μετασχηματισμού πάνω στο μοντέλο, αποσκοπείται η εξάλειψη των αποκλίσεων των περιγραμμάτων μεταξύ μοντέλου και σχήματος εισόδου, καθώς και η παρεμβολή ελλιπών δεδομένων.