Bachelorarbeit, 2012
72 Seiten, Note: 1,5
1 Einleitung
1.1 Einleitende Worte
1.2 Ziel der Arbeit
1.3 Abgrenzung
1.4 Aufbau der Arbeit
2 Aktueller Stand der Produktsuche im Internet
2.1 Suchmaschine
2.1.1 Typen von Suchmaschinen
2.1.2 Aktuelle Suchoptionen für Grafiken
2.2 Produktsuchmaschinen
2.2.1 Definition und aktueller Entwicklungsstand
2.2.2 Mobile-Shopping
2.2.3 Chancen der Erweiterung
2.2.4 Grundidee der Optimierung
3 Neuronale Netze
3.1 Biologische neuronale Netze
3.1.1 Biologisches Vorbild
3.1.2 Biologisches Neuron
3.1.2.1 Klassifizierung des Neurons
3.1.2.2 Myelin
3.1.3 Erregung von Nervenzellen
3.1.3.1 Synapse
3.1.3.2 Ruhepotenzial
3.1.3.3 Aktionspotenzial
3.1.4 Vernetzung von Neuronen
3.2 Künstliche neuronale Netze
3.2.1 Geschichtlicher Überblick
3.2.2 Künstliches Neuron
3.2.3 Vernetzung der künstlichen Neurone
3.2.3.1 Eigenschaften neuronaler Netze
3.2.3.2 Netzschichten
3.2.3.3 Netztopologien
3.2.4 Lernmethoden
3.2.4.1 Lernen
3.2.4.2 Überwachtes Lernen (supervised learning)
3.2.4.3 Unüberwachtes Lernen (unsupervised learning)
3.2.4.4 Bekräftigungslernen (Reinforcement Learning)
3.2.5 Typische Anwendungsbereiche
4 Mustererkennung
4.1 Definition
4.2 Visuelle Mustererkennung beim Menschen
4.3 Grafische Mustererkennung in der Informatik
4.3.1 Grundlegende Ansätze in der Mustererkennung
4.3.2 Musterverarbeitung
4.3.3 Schritte der grafischen Mustererkennung
5 Optimierung der Online-Produktsuche
5.1 Umsetzungsvorschläge
5.1.1 Eigenentwicklung
5.1.2 Aufbau aus bestehenden Teillösungen
5.2 Richtungsweisende Entwicklungen
5.2.1 Amazon App für iPhone
5.2.2 Google Project Glass
6 Kritische Betrachtung
7 Fazit
8 Ausblick
Die Arbeit untersucht das Potenzial künstlicher neuronaler Netze zur Verbesserung der Online-Produktsuche durch die Integration grafischer Mustererkennungsverfahren. Ziel ist es, biologische Prinzipien der Informationsverarbeitung in eine IT-Lösung zu übertragen, um eine intuitive, bildbasierte Suche zu ermöglichen und so die Effizienz und Benutzerfreundlichkeit im E-Commerce zu steigern.
3.1.2 Biologisches Neuron
Das Neuron (auch Nerven- oder Ganglienzelle genannt) setzt sich im Wesentlichen aus drei Teilen zusammen: Dem Zellkörper (Soma), den Dendriten und dem Axon. Zwischen dem Soma und dem Axon befindet sich der sogenannte Axonhügel. Wie alle tierischen Zellen (siehe Abbildung (2)27: „Schematischer Aufbau einer tierischen Zelle“) enthält der Zellkörper einen (4) Zellkern (Nucleus). Die äußere Schicht des Somas ist von einer (1) Zellmembran (Plasmalemma) umhüllt, das Innere ist mit Zellflüssigkeit (Cytoplasma) gefüllt.
Um den Nukleus herum befinden sich (5) das Chromatingerüst und (6) die Kernhülle.28 Die beiden Organellen schützen das Erbgut (Desoxyribonukleinsäure (DNS)) und ermöglichen ein kontrolliertes Auslesen. Die, als Ribonukleinsäure (RNA) ausgelesenen Informationen werden für die Proteinbildung an das (2) glatte und das (3) raue endoplasmatische Retikulum weitergegeben. Dort entstehen mithilfe von Ribosomen Proteine, die anschließend in speziellen Bläschen gesammelt und vom sogenannten Transportvesikel in und außerhalb der Zelle transportiert werden.29
1 Einleitung: Diese Einleitung stellt die Bedeutung von Suchmaschinen im Informationszeitalter dar und leitet die Forschungsfrage hinsichtlich der Optimierung der Online-Produktsuche durch künstliche neuronale Netze ab.
2 Aktueller Stand der Produktsuche im Internet: Dieses Kapitel gibt einen Überblick über verschiedene Suchmaschinentypen, erläutert das Konzept von Produktsuchmaschinen und zeigt den wachsenden Stellenwert des Mobile-Shopping.
3 Neuronale Netze: Hier werden die biologischen Grundlagen des Gehirns und der Nervenzellen dargelegt, gefolgt von der technischen Umsetzung dieser Prinzipien in Form künstlicher neuronaler Netze, einschließlich ihrer Topologien und Lernmethoden.
4 Mustererkennung: Das Kapitel definiert Mustererkennung sowohl aus menschlicher als auch aus informatischer Sicht und beschreibt die spezifischen Schritte der grafischen Musterverarbeitung.
5 Optimierung der Online-Produktsuche: Dieser Abschnitt erörtert konkrete Umsetzungsvorschläge zur Integration von Mustererkennung in die Produktsuche und beleuchtet aktuelle Trends wie mobile Shopping-Apps.
6 Kritische Betrachtung: Hier findet eine kritische Auseinandersetzung mit den Grenzen und Herausforderungen beim Einsatz künstlicher neuronaler Netze statt, insbesondere im Hinblick auf Overfitting und Intransparenz.
7 Fazit: Das Fazit fasst die zentralen Erkenntnisse der Arbeit zusammen und reflektiert die Beantwortung der eingangs gestellten Leitfragen.
8 Ausblick: Der Ausblick diskutiert das Potenzial der Bionik und die zukünftige Relevanz KNN-basierter Systeme für die technische Weiterentwicklung im Bereich der Produktsuche.
Neuronale Netze, Online-Produktsuche, Künstliche Intelligenz, Grafische Mustererkennung, Biologisches Vorbild, Lernmethoden, Mobile-Shopping, Informatik, Algorithmen, Datenverarbeitung, Bilderkennung, Neuron, Synapse, Feedback-Netz, Bionik
Die Arbeit untersucht, wie neuronale Netze – inspiriert durch biologische Strukturen – genutzt werden können, um die Produktsuche im Internet durch bildbasierte Mustererkennung zu optimieren.
Die zentralen Themen umfassen die Funktionsweise biologischer neuronaler Netze, die Theorie künstlicher neuronaler Netze (KNN), Methoden der Mustererkennung sowie deren praktische Anwendung im modernen E-Commerce.
Das Ziel ist die theoretische Erarbeitung eines Konzepts, wie ein auf KNN basierendes System die Effizienz und Qualität der Online-Produktsuche durch grafische Analysen verbessern kann.
Die Arbeit basiert primär auf einer Literaturanalyse und dem Vergleich biologischer Vorbilder mit informatischer Umsetzung, kombiniert mit der Diskussion von Lösungsansätzen für die grafische Suche.
Der Hauptteil gliedert sich in die biologischen Grundlagen, die technische Modellierung neuronaler Netze (Topologien, Lernmethoden), die Theorie der Mustererkennung und die spezifische Anwendung auf die Online-Produktsuche.
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Künstliche Neuronale Netze, Mustererkennung, Online-Produktsuche, Lernalgorithmen und Bionik charakterisiert.
Weil das biologische Gehirn das fundamentale Vorbild für Fehlertoleranz und Parallelverarbeitung liefert, welches in der klassischen IT oft fehlt, aber für komplexe Mustererkennung entscheidend ist.
Die Eigenentwicklung bietet volle Kontrolle über das Modell, während die Nutzung existierender Schnittstellen (z.B. Google) auf etablierte, mächtige Such-Infrastrukturen zurückgreift, jedoch weniger Flexibilität für spezifische Algorithmen bietet.
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