Neural Network:न्यूरल नेटवर्क काय आहे? व कसे कार्य करते संपूर्ण माहिती

  • Neural Network काय आहे ही समजण्यासाठी एक सोपं उदाहरण देते.! कल्पना करा की तुम्ही तुमच्या पाळीव कुत्र्याला बॉल ओळखण्याचे प्रशिक्षण देत आहात. प्रत्येक वेळी “बॉल” म्हणत तुम्ही त्याला अनेक वेळा बॉल दाखवता. कालांतराने, तुमच्या कुत्र्याला कळते की आगळयावेगळया आकाराचा हा गोळा, व ह्या गोल गोष्टीचा अर्थ “बॉल” आहे. ते एक प्रकारचे न्यूरल नेटवर्क झाले!
  • न्यूरल नेटवर्क(Neural Network) हा एक संगणक प्रोग्राम आहे जो आपल्या मेंदूच्या शिकण्याच्या मार्गाने प्रेरित होऊन तयार झाला आहे. नावातच ह्याच अर्थ दडला आहे , Neural म्हणजेच मज्जासंस्थेसंबंधीचा , network म्हणजेच जाळे . जसा आपला मेंदू विविध मज्जातंतूच्या जाळयांनी बनला आहे तशाच पद्धतीचे काम कम्प्युटरशी संबंधित नेटवर्कचे असते. जसे वरील दिलेल्या कुत्र्याच्या उदाहरणांवरून आपण शिकतो तेच इथेसुद्धा लागू होते. एकूणच न्यूरल नेटवर्कला भरपूर डेटा दिला जातो. हा डेटा चित्रे, ध्वनी किंवा अगदी मजकूर सुद्धा असू शकतो. त्यावरूनच प्रोग्राम डेटाचे विश्लेषण करणे व त्यातील कनेक्शन शोधणे. आणि आवश्यक ते आउटपुट प्रदान करणे हे त्याचे काम असते.
वास्तविक जगात न्यूरल नेटवर्क (Neural Network Example) कसे वापरले जातात याची काही सोपी उदाहरणे पाहुयात:

Neural Network:न्यूरल नेटवर्क काय आहे? व कसे कार्य करते संपूर्ण माहिती

  1. सुपर कूल फोन फिल्टर्स(Phone Filters): ते मजेदार फिल्टर जे तुम्हाला कुत्र्यासारखे किंवा वृद्ध व्यक्तीसारखे चेहरे देतात (ex. in snapchat).मानवी चेहऱ्याची वैशिष्ट्ये समजून घेण्यासाठी चेहऱ्याच्या अनेक चित्रांवर न्यूरल नेटवर्कला(Neural Network) प्रशिक्षित केले जाते. मग, ते ती वैशिष्ट्ये भिन्न चित्रांवर लागू करतात!
  2. अप्रतिम शिफारस प्रणाली(Awesome recommendations Systems) : नेटफ्लिक्स (Netflix) तुम्हाला आवडतील असे शो कसे सुचवते ह्याचा कधी विचार केला आहे का? न्यूरल नेटवर्क तुम्ही भूतकाळात कोणते शो पाहिले याचे विश्लेषण करते आणि तशाच similar शोची शिफारस करते. ते एका सुपर स्मार्ट मित्रासारखे आहेत ज्याला माहित आहे की तुम्हाला बघायला नक्की काय आवडेल!
  3. सेल्फ-ड्रायव्हिंग कार(Self-driving cars): ही वाहने त्यांच्या सभोवतालचे जग पाहण्यासाठी न्यूरल नेटवर्कचा वापर करतात. न्यूरल नेटवर्कला चित्रे आणि व्हिडिओंवर आधारित प्रशिक्षण दिले जाते, त्यामुळे ते कार, लोक आणि ट्रॅफिक लाइट यांसारख्या गोष्टी ओळखू शकते.

न्यूरल नेटवर्क(Neural Network) शब्द पहिल्यांदा कधी वापरला गेला?

Neural Network:न्यूरल नेटवर्क काय आहे? व कसे कार्य करते संपूर्ण माहिती

वर्ष
इतिहास

१९४३

“न्यूरल नेटवर्क” हा शब्दप्रयोग फारसा वापरात नसला तरीही फ्रेमवर्क येथेच तयार झाली होते.वॉरन मॅककुलॉच (एक मेंदू शास्त्रज्ञ) आणि वॉल्टर पिट्स (गणिताचा अभ्यास करणारे) हे दोन तल्लख मनांनी मेंदूच्या पेशी कशा कार्य करतात यावरून प्रेरणा घेऊन कृत्रिम न्यूरॉनचे पहिले गणितीय मॉडेल तयार केले.

१९४९

डोनाल्ड हेब या आणखी एका मेंदू संशोधकाने न्यूरॉन्स एकमेकांकडून कसे शिकतात याचा सिद्धांत मांडला. या सिद्धांताला हेबियन लर्निंग म्हणतात

१९५०

या दशकात “पर्सेप्ट्रॉन(Perceptron)” चा उदय झाला. फ्रँक रोसेनब्लाट यांनी शोध लावला.

१९६०

दुर्दैवाने, Perceptrons बद्दल सुरुवातीच्या उत्साहानंतर, मर्यादा स्पष्ट झाल्या आणि संशोधन मंदावले.

१९८०

गोष्टी पुन्हा तापू लागल्या! बॅकप्रोपॅगेशन सारखे नवीन अल्गोरिदम विकसित केले गेले, ज्यामुळे न्यूरल नेटवर्कला अधिक जटिल गोष्टी शिकण्यास मदत झाली

१९९० पासून आजपर्यंत

वेगवान संगणक, मोठे डेटासेट आणि उत्तम अल्गोरिदम यांनी या वाढीला चालना दिली गेली. आता, न्यूरल नेटवर्क्स(Neural Network) आपल्या आजूबाजूला आहेत, ज्या प्रकारे आपण आपला फोन वापरतो ते सेल्फ-ड्रायव्हिंग कारपर्यंत.

न्यूरल नेटवर्क व मशीन लर्निंग (Neural Network & Machine Learning)

  • कल्पना करा की तुम्ही तुमच्या पाळीव पोपटाला बोलण्याचे प्रशिक्षण देत आहात. तुम्ही संयमाने शब्द आणि वाक्प्रचारांची पुनरावृत्ती करता आणि हळूहळू पोपट त्यांची नक्कल करू लागतो. मशीन लर्निंग हे बरंच काही सेम आहे! प्रत्येक कार्यासाठी स्पष्ट प्रोग्रामिंगची आवश्यकता न ठेवता संगणकाला शिकवण्याचा हा एक उत्तम मार्ग आहे.
  • मशीन लर्निंग कसे कार्य करते :
  1. मशीनला फीडिंग: तुम्ही संगणकाला भरपूर डेटा देता, जसे की तुमच्या पोपटला अनेक शब्द किंवा चित्रे दाखवता. हा डेटा चित्रे, मजकूर किंवा ध्वनी देखील असू शकतो.
  2. उदाहरणाद्वारे शिकणे: संगणक नमुने आणि कनेक्शन शोधत डेटाचे विश्लेषण करतो. हे असे आहे की तुमचा पोपट शब्द व आवाज यामध्ये संबंध शोधत आहे.
  3. अधिक हुशार होणे: कालांतराने, संगणक हे नमुने ओळखण्यात अधिक चांगले बनतो. त्यानंतर हे ज्ञान वा माहिती नवीन डेटावर अंदाज किंवा निर्णय घेण्यासाठी वापरू शकतो. हे असेच आहे की तुमचा पोपट अखेरीस स्वतःहून नवीन शब्द शिकतो.

न्यूरल नेटवर्क हे मशीन लर्निंगमध्ये वापरले जाणारे एक शक्तिशाली साधन आहे. ते मानवी मेंदूने प्रेरित असलेल्या अति-जटिल आवृत्त्यांसारखे आहेत. ते कसे तयार होते ते येथे वाचा:

तुमच्या डोक्यात मेंदूच्या एका लहान पेशीची कल्पना करा. या मेंदूच्या पेशी नेमक्या कशा प्रकारे कार्य करतात याची शास्त्रज्ञांना खात्री नाही, परंतु त्या इतर मेंदूच्या पेशींकडून सिग्नल प्राप्त करतात, त्यांच्यावर प्रक्रिया करतात आणि नंतर शरीराकडे सिग्नल पाठवतात. या सेम कल्पनेतून कृत्रिम न्यूरॉन्स(Artifical Neurons) प्रेरित आहेत.

  1. इनपुट (Input): कृत्रिम न्यूरॉनमध्ये (Artificial Neurons)अनेक इनपुट असतात, जसे की लहान तार (wire) माहिती पुरवतात. हे इनपुट नेटवर्क पुरवल्या जाणाऱ्या डेटामधून येऊ शकतात.
  2. वेटेड कनेक्शन्स (Weighted connections ): प्रत्येक इनपुटला व्हॉल्यूम नॉबसारखे वजन असते. मजबूत वजन म्हणजे इनपुटचा कृत्रिम न्यूरॉनच्या आउटपुटवर मोठा प्रभाव असतो. जसे  व्हॉल्यूम नॉब (Volume Knob) आवाजाला नियंत्रित करतो.
  3. सक्रियकरण कार्य (Activation Function ) : एकदा कृत्रिम न्यूरॉनला सर्व इनपुट प्राप्त झाले की, ते त्यांना मॅथमॅटिकल फंकशन (सक्रियकरण कार्य) लावते, जसे की एखाद्या decision maker सारखे. आणि मग ते आउटपुट म्हणून बाहेर पडते.

येथे एक उदाहरण पाहू :

         शाळेतील गट प्रकल्पाचा विचार करा. प्रत्येक गट सदस्य(Input) वेगवेगळ्या महत्त्वाच्या(weight) कल्पनांचे(Ideas) योगदान देतो.तुम्ही (कृत्रिम न्यूरॉन) प्रत्येकाच्या कल्पनांचा विचार करता व गरजेनुसार अंतिम उत्तर (आउटपुट) काय असावे हे ठरवता.

          तर, मशीन लर्निंग (Machine learning) हे व्यापक क्षेत्र आहे आणि न्यूरल नेटवर्क्स हे त्यात वापरलेले एक विशिष्ट प्रकारचे साधन आहे. मशीन लर्निंगची तुलना टूलबॉक्स म्हणून करू आणि त्या टूलबॉक्समधील न्यूरल नेटवर्क ह्याची शक्तिशाली टूलशी. सर्व मशीन लर्निंग कार्यात न्यूरल नेटवर्क वापरत नाही, परंतु जटिल कार्यांसाठी न्यूरल नेटवर्क(Neural Network) अधिक वापरले जात आहेत.

न्यूरल नेटवर्कची रचना(Neural Network Structure) काय आहे?

Neural Network:न्यूरल नेटवर्क काय आहे? व कसे कार्य करते संपूर्ण माहिती
Credit : Google

तुमच्या मेंदूला एक विशाल कनेक्शनचे जाळे म्हणून कल्पना करा. माहिती या कनेक्शन्स दरम्यान प्रवास करते, तुम्हाला कार्ये शिकण्याची आणि पार पाडण्याची परवानगी देते. न्यूरल नेटवर्क या सेम संरचनेची नक्कल करतात.

  1. नेटवर्क फीडिंग (Input Layer): नेटवर्क इनपुट लेयरने सुरू होते. येथेच तुम्ही डेटा, जसे की चित्र, ध्वनी किंवा मजकूर फीड करता. जसे की मेंदू बऱ्याच गोष्टींचा समूह.
  2. कनेक्शन बनवणे (Hidden Layer): डेटा नंतर लपविलेल्या स्तरांमधून प्रवास करतो. या स्तरांमध्ये एकमेकांशी जोडलेली प्रोसेसिंग युनिट्स असतात, जसे की नेटवर्कमधील लहान मेंदू. जसजसा डेटा वाहतो, तसतसे या युनिट्समधील कनेक्शन डेटामध्ये सापडलेल्या पॅटर्नच्या आधारावर मजबूत किंवा कमकुवत होतात. कल्पना करा की तुमचा मेंदू तुम्हाला दिसत असलेल्या गोष्टींमध्ये साम्य जोडतो, जसे की सफरचंद त्याच्या गोल आकारावर आणि लाल रंगावर आधारावर ओळखणे.
  3.  शिकणे (Output Layer): शेवटी, डेटा आउटपुट लेयरपर्यंत पोहोचतो. नेटवर्कने लपवलेल्या स्तरांवरून काय शिकले यावर आधारित हा स्तर उत्तर देतो. आपण आधी पाहिलेले सफरचंद ओळखण्यासाठी त्याने केलेल्या कनेक्शनचा वापर करून त्याचा मेंदू म्हणून विचार करा.
  4. अजून चांगले शिकणे (Adjusting Weight): हा मस्त भाग आहे! नेटवर्कने चूक केल्यास, लपलेल्या स्तरांमधील(Hidden Layers) कनेक्शन अॅडजस्ट केले जातात. हे असे आहे की तुमचा मेंदू चुकांमधून शिकत आहे आणि पुढच्या वेळी तीच गोष्ट चूक न करता गोष्टी ओळखण्यात सुधारत आहे.

हे चित्र न्यूरल नेटवर्कची मूलभूत रचना दर्शवते. येथे त्याच्या मुख्य घटकांचे विभाजन खालीलप्रमाणे आहे:

  1. नोड्स (वर्तुळे): हे आपल्या मेंदूतील माहिती प्रक्रिया युनिट्सद्वारे प्रेरित कृत्रिम न्यूरॉन्सचे प्रतिनिधित्व करतात.
  2. स्तर: मंडळे स्तरांमध्ये आयोजित केली जातात. माहिती इनपुट लेयरमधून (डावीकडे) लपविलेल्या स्तरांमधून (मध्यम) आउटपुट स्तरावर (उजवीकडे) वाहते.
  3. कनेक्शन (रेषा): रेषा नोड्समधील कनेक्शन दर्शवतात. या कनेक्शनची ताकद माहितीवर प्रक्रिया कशी केली जाते हे ठरवते.
    जरी हे एक सरलीकृत दृश्य असले तरी, ते न्यूरल नेटवर्क कसे शिकतात आणि कार्ये कशी करतात याचे सार कॅप्चर करते. नेटवर्क डेटावर प्रक्रिया करत असताना, नोड्समधील कनेक्शन्स समायोजित केले जातात, ज्यामुळे कालांतराने त्याचे कार्यप्रदर्शन सुधारते.
न्यूरल नेटवर्कची गुरुकिल्ली म्हणजे डेटामधून शिकण्याची त्यांची क्षमता. त्यांना जितका अधिक डेटा दिला जाईल तितके त्यांना विशिष्ट कार्यांमध्ये चांगले रिजल्ट् देता येतील.
Example; चेहरा ओळखण्याचे सॉफ्टवेअर: हे सुद्धा ह्या तंत्रज्ञानावर आधारित आहे. ते फोन अनलॉक करण्यासाठी किंवा फोटोंमध्ये मित्रांना टॅग करण्यासाठी वापरले जाते. 

न्यूरल नेटवर्क(Neural Network)महत्त्व व करिअर(Importance & Career)

Neural Network:न्यूरल नेटवर्क काय आहे? व कसे कार्य करते संपूर्ण माहिती

अशा जगाची कल्पना करा जिथे संगणक शिकू शकतो आणि समस्या सोडवू शकतो अशा मार्गांनी ज्याचा कधीही विचार केला जाऊ शकत नाही. या क्रांतीमध्ये न्यूरल नेटवर्क्स आघाडीवर आहेत!

  • न्यूरल नेटवर्क्स(Neural Network Importance) शिकणे महत्त्वाचे का आहे?
  1. फ्युचर-प्रूफ स्किल: न्यूरल नेटवर्कचा वापर औषधापासून मनोरंजनापर्यंत अनेक क्षेत्रात केला जातो. या ज्ञानामुळे तुम्हाला बऱ्याच ठिकाणी मागणी प्राप्त होऊ शकते मग तुम्ही कोणताही मार्ग निवडलात तरीही.
  2. सर्जनशीलता अनलॉक करता येते : कला निर्माण करणे किंवा संगीत तयार करणे यासारख्या आश्चर्यकारक गोष्टी तयार करण्यासाठी न्यूरल नेटवर्कचा वापर केला जाऊ शकतो. त्यांच्याबद्दल जाणून घ्या की कशी कार्य करू शकते. म्हणजे तुमच्यासाठी वेगवेगळ्या मार्गांनी दरवाजे उघडतील. 
  3. समस्या सोडवणारे बनण्यासाठी: न्यूरल नेटवर्क हे नमुने शोधणे आणि माहितीची जाणीव करून घेणे यावर आधारित आहे.हे कौशल्य विज्ञानापासून ते व्यवसायापर्यंत कोणत्याही क्षेत्रात वापरता येऊ शकते.
  • न्यूरल नेटवर्क्समध्ये (Neural Network Career) करियरचा विचार का करावा?
  1. हे क्षेत्र अजूनही नवे आहे आणि वेगाने वाढत आहे.तुम्हाला ग्राउंडब्रेकिंग शोधांचा भाग बनण्याची आणि तंत्रज्ञानाचे भविष्य घडवण्याची संधी मिळेल.
  2. न्यूरल नेटवर्क जटिल आहेत आणि त्यांना सर्जनशीलता व समस्या सोडवण्याच्या कौशल्यांची गरज आहे. हे असे क्षेत्र आहे जे तुम्हाला सतत शिकत राहण्यास प्रवृत्त करते. 
  3. न्यूरल नेटवर्क्सचा वापर हवामान बदलापासून ते रोग निदानापर्यंत जगातील काही मोठ्या आव्हानांना तोंड देण्यासाठी केला जात आहे. तुम्ही सुद्धा ह्या संधीचा फायदा घेऊ शकता.
  4. न्यूरल नेटवर्क हे कॉम्प्युटरसाठी जगाला अधिक शक्तिशाली मार्गाने समजून घेण्याचा आणि संवाद साधण्याचा एक मार्ग आहे.
  5.  हे एक मजेदार आणि रोमांचक क्षेत्र आहे! तुम्ही अत्याधुनिक तंत्रज्ञानासह काम करू शकता आणि जे अशक्य आहे ते शक्य करू शकणाऱ्या उत्साही लोकांच्या समुदायाचा भाग होऊ शकता.

न्यूरल नेटवर्क(Neural Network)आणि डीप लर्निंग (Deep Learning) मुख्य फरक

न्यूरल नेटवर्क्स आणि डीप लर्निंग एकमेकांशी संबंधित आहेत, परंतु ते समान अथवा सारखे नाहीत.

न्यूरल नेटवर्क: बिल्डिंग ब्लॉक्स

  1. न्यूरल नेटवर्कमध्ये या परस्पर जोडलेल्या कृत्रिम न्यूरॉन्सचे एक किंवा अधिक स्तर असू शकतात.
  2. नेटवर्कमधून माहिती इनपुट स्तरा (डेटा एंट्री पॉइंट) पासून आउटपुट स्तरापर्यंत (जेथे उत्तर बाहेर येते) वाहते.
  3. नेटवर्कद्वारे डेटा प्रवास करत असताना, न्यूरॉन्समधील कनेक्शन समायोजित (adjust)केले जातात, ज्यामुळे नेटवर्कला शिकता येते आणि कालांतराने त्याचे कार्यप्रदर्शन (Performance) सुधारते.

 डीप लर्निंग : जेव्हा न्यूरल नेटवर्कचे खोलवर जाळे/नेटवर्क बनवले जाते.

  1. डीप लर्निंग हे मशीन लर्निंगचे एक उपक्षेत्र आहे जे न्यूरल नेटवर्कवर जास्त अवलंबून असते.
  2. मुख्य फरक म्हणजे जेव्हा न्यूरल नेटवर्क तयार होऊन खोलवर(Depth) जाते जेथे कृत्रिम न्यूरॉन्सचे अनेक स्तर वापरले जातात, अनेकदा एकमेकांवर स्टॅक होत जातात . खूप मोठया व अधिक जटिल (complex) वेबचा विचार करा.
  3. हे अतिरिक्त स्तर डीप लर्निंग मॉडेल्सना साध्या न्यूरल नेटवर्कच्या तुलनेत डेटामधील अधिक जटिल (complex) नमुने आणि संबंध जाणून घेण्यास अनुमती देतात.
  4. जे बारकावे न्यूरल नेटवर्क द्वारे स्पष्ट होत नाहीत. ते बारकावे डीप लर्निंग द्वारे स्पष्ट होतात

निष्कर्ष | Conclusion

  1. न्यूरल नेटवर्क (Neural Network) हे कॉम्प्युटरसाठी सुपर पॉव (Super powered) मेंदूसारखे असतात.
  2. माहिती दरम्यान कनेक्शन बनवून ते चित्र किंवा मजकूर सारख्या डेटामधून शिकतात आणि समोरच्याला माहिती प्रदान करतात.
  3. ते जितके अधिक डेटा पाहतात/गोळा करतात तितकेच त्यांना विशिष्ट कार्यांमध्ये चांगले रिजल्ट्स देण्यास मदत होते.
  4. हे सेल्फ-ड्रायव्हिंग कार आणि चेहरे ओळखणे यासारख्या गोष्टींसाठी  उपयुक्त ठरते. 
  5. न्यूरल नेटवर्क(Neural Network) हे जग बदलणारे एक शक्तिशाली साधन आहे!
WhatsApp Group Join Now
Instagram Group Join Now

Leave a Comment