뉴런과 퍼셉트론의 유사성

개요

퍼셉트론은 뇌내의 뉴런을 모방해 만들어낸 구조이다. 오늘은 뉴런과의 어떤 유사성을 띄는지 확인해보겠다.

 

뉴런

뉴런은 신경계 세포로 뇌에만 1000억개 이상 있다고 알려져있다. 나트륨, 칼륨 통로를 이용해 전기적인 방법으로 신호를 전달하는데 이는 중고등학교 생물시간에 배운 뉴런의 흥분 전도 과정이다. 

 

단계적으로 분극(자극받기 전), 탈분극(자극 받은 후), 재분극(자극 이후)이 있는데 이부분은 퍼셉트론의 구조 자체와 굉장히 유사하다.

 

뉴런은 활동전위(action potential)를 일으키기 위해서는 시냅스를 통해 받은 자극이 일정한 Threshold를 넘겨야 해당 뉴런에서의 새로운 활동전위를 일으킨다. 뉴런의 전압은 평상시엔 -70mV이 나오는데, 만약 아래 그림의 뉴런이 30mV가 Threshold라고 한다면.

https://ko.wikipedia.org/wiki/흥분성시냅스후전위

한번의 action potential을 통해서는 Threshold를 넘기지 못해 새로운 action potential을 생성해내지 못한다. 반면 3번의 자극이 연달아 일어나게 되면 순간적으로 높아진 전압이 threshold를 넘겨 새로운 action potential을 생성해낼 수 있게 된다.

신호가 양수가 된다면 Excitatory postsynaptic potential(EPSP), 역으로 음수 쪽으로 자극이라면 Inhibitory postsynaptic potential(IPSP)라고 한다. 해당 과정들을 단발적으로 본 뜬 것이 퍼셉트론 활동 과정이라고 할 수 있다. *(단발적이라고 표현한 이유는 ANN은 레이어별로 개별적으로 작동하지 않기 때문)

퍼셉트론

흔히 사용하는 퍼셉트론 그림을 통해 관계성을 찾아보자.

http://computing.or.kr/14757/perceptron퍼셉트론/

해당 퍼셉트론을 input x와 weight w를 곱하고 모두를 더한 값이 임계치를 넘기면 1 못넘기면 0을 출력하는 퍼셉트론이라고 가정했을 때, input은 EPSP, IPSP, threshold는 임계치, 출력은 새로운 action potential으로 비교할 수 있다.

 

해당 과정을 통해 퍼셉트론의 기원과 어떤 부분을 뉴런에서 모방했는지 알 수 있다.