参考巴甫洛夫的经典条件反射。
在给狗狗喂食时，狗狗嘴里产生唾液。如果在喂食的同时摇响铃铛，并经过多次训练，就会形成条件反射，不喂食摇响铃铛也会产生唾液。下面用一段简单的代码——“神经元”，来模拟一下条件反射过程。
神经元由树突、细胞、轴突组成，研究发现，相连接神经在同步放电后突触连接增强。我们通过修改树突的权重，来模拟连接增强：
狗吃东西流口水，属于先天非条件反射。狗听到铃铛流口水，属于后天训练的条件反射。假设有一个神经元，A树突连接到食物，B树突连接到铃铛。那么A树突的权重默认为1.0，代表非条件反射，树突有输入的时候就会激活唾液。B树突默认权重0.0，代表条件反射，树突有输入时不会激活唾液。我们就在两个树突同时有输入时，将其中较低的权重不断增加，来模拟训练过程。
struct Neuron<T:Axon>{
dendrite_wieghts: Vec<f32>,
dendrite_values: Vec<f32>,
axon: T
}
以上代码是一个神经元的结构体，其中，dendrite_wieghts是神经元树突，dendrite_values是神经元的树突的输入值。axon是个接口，用来接收神经元输出。
impl <T:Axon> Neuron<T>{
fn set_dendrites(&mut self, values: &[f32]){
self.dendrite_values.copy_from_slice(values);
self.execute();
}
fn execute(&mut self){
let mut total = 0.0;
let mut max_weight = 0.0;
//加权求和
for d in 0..self.dendrite_wieghts.len(){
total += self.dendrite_values[d]*self.dendrite_wieghts[d];
if self.dendrite_wieghts[d]>max_weight{
max_weight = self.dendrite_wieghts[d];
}
}
//调整权重: 如果有N个树突都有输入，那么调整他们的权重，直到同一水平
for d in 0..self.dendrite_wieghts.len(){
if self.dendrite_values[d]!=0.0 && self.dendrite_wieghts[d]<max_weight && self.dendrite_wieghts[d]<1.0{
self.dendrite_wieghts[d] += 0.1;
}
}
self.axon.output(total);
}
}
神经元有两个方法，set_dendrites用来设置所有突触接收到的值。execute方法用来求所有突触的加权和，此方法会在set_dendrites调用之后自动触发，然后通知轴突(axon)回调，这相当于动物神经元树突受到刺激后激活轴突。
//轴突
trait Axon{
fn output(&self, o:f32);
}
//实现一个监听是否有唾液的接口
struct SalivaAxon{}
impl Axon for SalivaAxon{
fn output(&self, output:f32){
//println!("output:{}", output);
if output >= 1.0{
println!("有唾液!");
}else{
println!("无唾液!!");
}
}
}
以上代码是接口回调。
下面的main函数开始模拟条件反射：
fn main() {
let mut neuron = Neuron{
//两个突触 连接到食物(舌头)的权重1.0 连接到铃铛(耳朵)的权重0.0
dendrite_wieghts: vec![1.0, 0.0],
dendrite_values: vec![0.0, 0.0],
axon: SalivaAxon{}
};
neuron.set_dendrites(&[1.0, 0.0]); //第一次: 吃+不响铃->有唾液
neuron.set_dendrites(&[1.0, 1.0]); //第二次: 吃+响铃->有唾液
neuron.set_dendrites(&[0.0, 1.0]); //第三次: 不吃+响铃->无唾液
//再训练9次就学会条件反射
for _ in 0..9{
neuron.set_dendrites(&[1.0, 1.0]);
}
//测试训练好的条件反射
neuron.set_dendrites(&[0.0, 1.0]); // 不吃+响铃 ***有唾液***
}
运行结果输出如下：
有唾液!
有唾液!
无唾液!!
有唾液!
有唾液!
有唾液!
有唾液!
有唾液!
有唾液!
有唾液!
有唾液!
有唾液!
有唾液!
可以发现，经过训练以后，最后一次只输入铃铛，仍然会激发唾液。
当然大脑的思维和记忆是由千万亿的神经细胞呈现的，这里只是一段有趣的代码来模仿一下。如果将更多的神经元链接到一起，会有什么神奇的结果吗？
待续。。。
(原创文章)
2018年2月8日 上海
planet2@qq.com
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