Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.1: Відповідна термінологія та пов'язані з ними технології біологічного натхнення

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    33644

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    В якості вступу ми визначимо деяку мультидисциплінарну термінологію, розглянемо наші мотивації та висвітлимо деяку відповідну академічну діяльність, а також наукові публікації.

    Біоміметика має на увазі міміку біології; зверніть увагу на слово міма, закладене в термін. В останні роки біомімікрія, здається, все більше використовується для додатків сенсорних систем (наш інтерес), тоді як біоміметика передбачає міміку молекулярного рівня. Цей текст зосереджений на біологічно натхненних парадигмах, що використовуються для сенсорних систем та обробки сигналів, що йдуть з такими системами. Предметом є сенсорні системи, а не дослідження, пов'язані з імітацією органічної хімії, м'язової тканини тощо У цьому тексті побіжні описи біологічних явищ супроводжуватимуться електронними конструкціями датчиків та алгоритмами обробки сигналів, що імітують такі явища для корисних технологічних застосування. Bioprincipic - подібний термін, який використовується останнім часом, що має на увазі мімікрію біологічних принципів.

    Біометричний має на увазі вимірювання біологічних особливостей, унікальних для індивіда, для визначення ідентичності людини. Наприклад, автентифікація може бути надана на основі відповідності шаблону відбитка пальця, відсканованого зображення райдужної оболонки або записаного голосового шаблону. Це може бути використано для побудови та комп'ютерної безпеки.

    Біомедична - це галузь медицини, пов'язана з виживанням у стресових середовищах. Bionic означає підвищення нормальної біологічної здатності за допомогою електронних або механічних пристроїв [Вебстер].

    Біоінформатика використовується для опису комп'ютерних додатків вилучення інформації про біологічні явища, перш за все в області молекулярної біології. Біоінформатика більш формально визначається як «Збір, класифікація, зберігання та аналіз біохімічної та біологічної інформації за допомогою комп'ютерів, особливо застосованих до молекулярної генетики та геноміки». [Вебстер].

    Анатомія і фізіологія мають на увазі структуру і функції відповідно. Вчені з багатьох дисциплін часто організовують свої думки подібними способами. Однак, поки немає причин спілкуватися між дисциплінами, термінологія в кожній має тенденцію розвиватися по-різному. Таблиця 1 являє собою спостереження за поділом явищ на фізичні і абстрактні категорії.

    Таблиця 1. Різні термінології, схожі поняття

    Концепція Біологія Інженерні Комп'ютер Загальний термін
    Фізичні Анатомія Архітектура Апаратні засоби Структура
    Анотація Фізіологія Алгоритм Програмне забезпечення Функція

    Генетичні алгоритми відносяться до обчислювальних методів, натхненних генетикою. Генетичний алгоритм може полягати у вдосконаленні існуючого рішення (або обраного спочатку випадковим чином) на основі оцінки придатності, що представляє рішення проблеми. Покращені рішення можуть бути отримані з оцінки придатності та генетичних операторів, що представляють мутацію та кросовер.

    Еволюційні обчислення відноситься до обчислювальних методів, що імітують природні еволюційні сили.

    Нейронні мережі використовуються для позначення мереж обчислювальних елементів, які обробляють інформацію аналогічно біологічним нейронним мережам. Як природні, так і штучні нейронні мережі виконують нелінійне перетворення на агрегації багатьох зважених вхідних сигналів. Існує багато парадигм штучної «нейронної мережі» (ANN), які включають багато ідей, які не зустрічаються в біологічних нейронних мережах, хоча загальна концепція має своє оригінальне натхнення з біології.

    Тим не менш, більшість варіацій ANN мають такі спільні риси з природними нейронними мережами:

    - Підсумовування багатьох входів, кожен зважений по-різному на основі вивчених прикладів

    - Нелінійна функція відображення вихідних даних слідує за підсумовуванням

    - масово паралельно

    - розподільна обробка

    - адаптивний

    Застосування ANN до різних інженерних додатків перетворилося на власну академічну сферу, з окремими текстами та курсами, присвяченими цій галузі. Подальше вивчення нейронних мереж зарезервовано для курсів і текстів, присвячених цій темі.