パターン認識(2)
次に、数字の1を認識するニューロンを構成することを考える。たとえば、以下の図
のようなパターンにのみ反応するニューロンを作ることは「パターン認識(1)」と同じように考えれば可能であることが分かる。
しかし、人間ならばこの数字の1が多少左右にずれていても同じ1だと認識するだろう。であるからここは、図4のパターンだけを1と認識するのではなく
のようなパターンも同じ1と認識してほしい。そのようなことが可能だろうか?
これらのどのパターンを見せても出力を出すニューロンを構成することは可能である。それはたとえば
とおけば
- ・・・・(2)
はの値のどんな組み合わせであってもとなる。しかし、今ここで求めているのはそういうことではない。ここで求めているのは上記の図4と図5のパターンではとなり、それ以外のパターンでは必ずとなることである。そのようにマカロッツ=ピッツのニューロンを構成することが出来るだろうか?
実はこれは構成出来ない。構成できないことを反例を示すによって明らかにする。その反例とは、図4
と
についてはを出力し、
についてはを出力するような(単独の)ニューロンは存在しない、というものである。その理由を以下に示す。
まず、図6のパターンでとなるためには、式(2)から
- ・・・・(5)
でなければならない。同様に図7のパターンでとなるためには、同様に
- ・・・・(6)
でなければならない。同様に図8のパターンでとなるためには
-
- [tex:+s_{41}+s_{42}+s_{43}+s_{44}+s_{45}+s_{46}+s_{47}
でなければならない。
式(5)(6)から
-
- ・・・・(8)
これは式(7)と矛盾するから、図6、7で、図8でとなるようなニューロンは存在しないことが明らかになる。このように
の構成ではパターン認識能力に限界がある。