Neurônio Artificial Conceito

Outro dia conversando sobre redes neurais, consciência, inteligência artificial, percebi que estamos tão cercados e acostumados com tecnologia que em muitos cenários já estamos vivenciando a “Era da magia” onde as coisas funcionam mas o conhecimento de como funcionam está se perdendo.

As máquinas acabam nos passando a sensação de serem seres vivos, simulando inteligência e comportamentos.

Esta postagem descreve o conceito de um neurônio artificial para dar uma base às próximas postagens, porém com uma abordagem mais palpável, sem usar chips, transistores, ou outros elementos tecnológicos que fogem do conhecimento comum. O modelo aqui apresentado é um exercício mental, conceitual, fazendo uma série de simplificações e removendo elementos que só tornariam a visualização mais complexa.

Para entender o exemplo descrevo aqui dois elementos:

Relé, é um interruptor eletromecânico. A alavanca de contato se movimenta e fecha o circuito quando uma corrente elétrica percorre as espiras da bobina do relé, criando assim um campo magnético que por sua vez atrai esta alavanca. A corrente elétrica precisa ser alta o suficiente para gerar força capaz de movimentar a alavanca.

Resistência: corpo qualquer que se opõe à passagem de corrente elétrica quando existe uma diferença de potencial aplicada. Para entender o exemplo vamos lembrar que a cada resistência adicionada em paralelo no circuito, menor a resistência total, e a corrente é a soma das correntes que passam por cada resistência.

Agora que temos elementos básicos, podemos iniciar nosso exercício mental.

Analisando um neurônio, observamos três partes distintas dendritos, corpo celular ou soma,e axônio.

Ao receber estímulos nervosos do ambiente ou de outros neurônios os dendritos os transmitem para o corpo da célula, ou também chamado Soma. Se a soma dos estímulos atinge um valor limite mínimo, um pulso elétrico é gerado e propagado pelo axônio até outro local mais distante, como um músculo ou outro neurônio.

Agora imaginemos cada dentrito como um fio com uma resistência no meio ligado ao corpo da célula.

O corpo da célula substituímos pelo relé.

O dendrito é substituído por fios que ligam o relé a outros neurônios ou dispositivos.

Continuando nosso exercício mental, cada dendrito acionado, é na verdade uma resistência sendo adicionada paralelamente à anterior, reduzindo a resistência total da célula e permitindo um fluxo maior de corrente. Se a corrente elétrica atinge fluxo suficiente pra gerar um campo magnético com força para acionar o relé, o fio que sai do relé para outros neurônios ou dispositivos é energizado.  Ver animação acima.

O truque para que o neurônio "aprenda" é identificar o valor de cada resistência, dendrito, para que o relé acione somente a partir de determinadas combinações de dendritos estimulados. 

Com mais elementos e circuitos ligeiramente mais complexos podemos simular perfeitamente um neurônio.

Um computador, que é uma máquina que executa conjuntos de passos/instruções (programas) simula facilmente um circuito elétrico e pode assim facilmente simular um neurônio com funções matemáticas.

Isso nos permite criar redes de neurônios artificiais, e "ensina-las" calibrando os dendritos ou limite de disparo de cada neurônio.

Ao fazer isso automaticamente, estamos fazendo uma máquina aprender e responder a estímulos como um cérebro real.

Por curiosidade

Papagaios e pássaros em particular possuem a quantidade de 0,2 a 3,14 bilhões de neurônios. Fonte.

Um ser humano tem cerca de 86 bilhões de neurônios.