2.4 APRENDIZAJE ASOCIATIVO
2.4.2 Estructura de la red: La red más sencilla capaz de realizar una asociación se presenta en la figura 2.4.1, esta es una red de una sola neurona con una función de transferencia limitador fuerte
Figura 2.4.1 Asociador lineal con un limitador fuerte
La salida a de la neurona está determinada por su entrada p, de acuerdo a:
a=hardlim (wp+b) (2.4.1)
Por simplicidad se tomará el valor de p como cero o uno, indicando presencia o ausencia de estímulo. El valor de a esta limitado por la función de transferencia con salida cero o uno.
La presencia de una asociación entre el estímulo p=1 y la respuesta a=1, es indicada por el valor de w. La red responderá al estímulo, solamente si wp es mayor que –b.
El estudio de redes asociativas ha evitado el uso de redes complejas, por tanto se han definido dos tipos de estímulos: un conjunto de entradas llamado estímulo no condicionado, análogo a la comida presentada al perro en el experimento de Pavlov y otro conjunto de entradas llamado estímulo condicionado, análogo a la campana en el experimento. Inicialmente el perro saliva solamente cuando la comida es presentada, esta característica innata hace que el perro aprenda. Sin embargo, cuando la campana ha acompañado la comida repetidas veces, el perro es condicionado a salivar con el sonido de la campana aún cuando la comida no haya sido presentada.
Definiendo las clases de entradas a una red asociativa, se tiene:
Estímulo no condicionado: Corresponde a la entrada, que pudiendo ser de carácter escalar o vectorial, refuerza el aprendizaje y ayuda a hacer la asociación con la salida deseada, este estímulo se presenta intermitentemente para simular un real proceso de aprendizaje y memorización de la red; la mayoría de las veces el estímulo no condicionado se convierte en la salida deseada de la red.
Estímulo condicionado: Es el objeto de la asociación, debe ser siempre presentado a la red y ésta debe asociarlo con la salida deseada; al final del proceso de aprendizaje la red debe ser capaz de entregar la respuesta correcta con la presentación de este único estímulo a su entrada, sin importar si el estímulo no condicionado ha sido presentado o no, pues la asociación ya ha sido realizada.
En este caso representaremos el estímulo no condicionado por p0 y el estímulo condicionado simplemente por p. Los pesos w0, asociados con p0 se tomarán fijos y los pesos w asociados a p serán actualizados en cada iteración.
La figura 2.4.2 representa la red correspondiente al asociador lineal para una fruta, la red tiene ambos estímulos, no condicionado (forma de la fruta) y condicionado (olor de la fruta), escogidos aleatoriamente para este caso, en el cual se tratará simplemente de ilustrar el objeto de una asociación. Según la elección de los estímulos se desea que la red asocie la forma de la fruta pero no su olor, es decir el sensor de olor trabajará siempre correctamente, de tal manera que la red lo tendrá siempre presente, pero el sensor de forma trabajará intermitentemente, cuando la forma sea detectada (sensor de forma p0=1), la red responderá correctamente identificando la fruta.
Figura 2.4.2 Asociador para una fruta
La definición de los estímulos estará dada por:
Con el propósito de cumplir las condiciones matemáticas del ejemplo, se ha escogido b = -0.5. Para iniciar con el asociador se asignará a w0 un valor mayor a -b y a w un valor menor que –b. Los siguientes valores satisfacen estos requerimientos:
w 0=1, w=0 (2.4.2)
La función de entrada/salida del asociador para una fruta, puede simplificarse a:
a= hardlim (p 0 - 0.5) (2.4.3)
La red responderá solo si p0=1, sin importar si p=1, o p=0, es decir la red responderá independientemente del estímulo condicionado.
Llegará un momento en que el sensor de forma no trabajará más y se espera que para ese momento la red haya realizado una asociación correcta para identificar la fruta con la sola presencia del olor, sin necesidad de que su forma tenga que ser detectada, esto se logrará variando los valores para los pesos de conexión de la red para el estímulo condicionado.
