вторник, 7 июля 2020 г.
Использование технологий мозга для создания сильного ИИ
Под модель Редозубова образовалась целая команда.
Аспекты концепции нового проекта:
В основе лежит не активность отдельного нейрона, а код, образуемый группой ... одни и те же нейроны могут активироваться в различных ситуациях ... кодирование информации происходит не только за счет создания одномоментной картины активности нейронов, а за счет временной последовательности таких картин, объединенных в единый информационный пакет ... мозг использует богатую систему кодов, которые можно назвать словами внутреннего языка ... миниатюрные постсинаптические потенциалы и вызванные ими токи могут являться не только частью механизма работы нейронов, но и частью системы распространения информации, используемой мозгом ... коды и связанную с ними информацию можно передавать в виде разбегающегося узора активности ... элементами такого узора могут быть, например, дендритные сегменты (небольшие участки, ветки, дендритного дерева нейронов) по которым протекают соответствующие токи ... код, возникший в одном месте коры и вызвавший распространение узора, вызовет в другом месте коры вполне определенный узор ... Ллюбое место коры может выступать как приемником, так и передатчиком информации. При этом информация распространяется широковещательно, то есть в пределах зоны коры может быть доступна на всей ее поверхности ... по проекционным пучкам происходит передача именно кодов, а не сигналов отдельных нейронов ... Можно провести аналогию с тем, как для передачи в сети интернет на большие расстояния используются оптоволоконные кабели, которые выходят из определенного места и приходят в известную точку, а вот для раздачи сигнала всем абонентам используются беспроводные технологии ... если создать в небольшом объеме коры последовательно два паттерна (узора) активности, то можно надежно зафиксировать память об этом событии. Речь идет не только об активности нейронов, но и о паттерне активности дендритных сегментов. Первый узор можно считать ключом, он укажет на то, какие дендритные сегменты должны участвовать в запоминании. Второй узор – собственно информация. Он укажет на то, какую комбинацию активности должны зафиксировать выбранные сегменты.
Извлечение информации – это создание в локальной области соответствующего узора (кода), который далее может вызвать распространение информационной волны ... Рецепторы, находящиеся в большом количестве на поверхности дендритов могут свободно перемещаться по мембране. Строение рецепторов позволяет им образовывать кластеры. На способности кластеров рецепторов настраиваться на определенные сочетания сигнальных веществ строится все взаимодействие клеток организма с окружающей средой. Можно предположить, что нейроны используют тот же механизм для создания кластеров, которые фиксируют на себе информацию об определенном “коктейле”, который присутствовал в момент запоминания и впоследствии позволяют откликаться на его повторение.
Для создания памяти требуется два узора. Один несет информацию, которую требуется сохранить, другой идентификатор (метку) этой информации ... Контексты задают определенные сущности, в которых слова совместно и согласованно меняют свои значения ... в каждом из контекстов сравнение полученной трактовки должно производиться с одной и той же “общей” памятью. Такой подход позволяет получить массу важнейших следствий, например, появляется возможность узнать явление, даже если мы никогда его не видели, но видели что-то аналогичное совсем в другом контексте ... любую информацию, с которой имеет дело мозг, можно описать через системы понятий и их контекстов. Принцип контекстов и определения смысла подходит как для визуальной и аудиальной, так и для тактильной, моторной и семантической информации.
Формирование контекста – это обучение правилам преобразования входного описания в его трактовку ... каждая миниколонка коры содержит собственную полную копию всей памяти своей зоны коры, к которой она относится ... Поступающая информация лишена смысла до тех пор, пока не будет выбрана ее интерпретация. Пространство контекстов (зона коры) создает все доступные нам трактовки ... удачное решение найдено в машинном обучении и основано на идее случайных подпространств ... Каждый синапс можно рассматривать как случайное подпространство, в котором сходятся два-три десятка бит сигнала, образованного сотней нейронов миниколонки.
Любые понятия могут выступать контекстом. По-сути, пространство контекстов – это пространство доступных нам обобщений. Когда трактовка в каком-либо контексте оказывается удачной – это дает нам не только трактовку, но и сам контекст, как распознанный обобщенный признак ... каждая зона коры передает дальше не все трактовки и контексты, которые может определить, а только те, которые важны в данной ситуации для оптимального результата ... близкое пространственное расположение похожих по смыслу контекстов позволяет использовать код, создаваемый группой контекстов, как код обобщенного понятия. При этом коды близких понятий будут “похожи” друг на друга.
Подписаться на:
Комментарии к сообщению (Atom)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Нейронное_кодирование
ОтветитьУдалитьСНИЖЕНИЕ КОГНИТИВНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ ПРИ СТАРЕНИИ: ПАЗЗЛ СЛОЖИЛСЯ?
ОтветитьУдалитьСовременные исследования убедительно говорят нам, что с возрастом мы теряем когнитивные способности вовсе не потому, что в мозге погибают нейроны, как это считалось ранее [1]. Но что тогда является причиной этого снижения? Самая убедительная гипотеза на данный момент состоит в том, что снижается нейропластичность - то есть способность нейронов формировать связи друг с другом. Но почему эта способность снижается с возрастом остается загадкой.
И вот выходит статья, которая, как мне кажется, проливает свет на некоторые аспекты механизмов когнитивных нарушений [2]. Ученые обнаружили, что сигнальная молекула IL-33 (один из интерлейкинов) играет важную роль в нейропластичности. Но важен ИМХО тут не сам фактор, а то, КАКУЮ роль он играет: IL-33 запускает ремоделирование матрикса! Дендритным шипикам нужно пространство для роста, которое "захламлено" белками межклеточного матрикса. IL-33 "говорит" микроглии, что необходимо расчистить пространство (см. рисунок). Нокаут гена, кодирующего IL-33, приводит к когнитивным нарушениям, а введение извне ферментов, расщепляющих матрикс, восстанавливает нормальную нейропластичность.
Какой же вывод можно сделать из этого? Уверен, что большинство исследователей начнут "ковырять" IL-33 и пытаться понять, снижается ли его экспрессия с возрастом и если да, то почему? Но что если проблема в другом? Что если матрикс в мозге сшивается настолько, что его "не берут" протеиназы как это происходит в других тканях [3]? Тогда мы получаем очень простой и понятный механизм нейродегенерации: нейропластичность снижается просто потому, что нейроны физически не могут формировать контакты друг с другом!
P. S. есть также работа, которая показывает, что матрикс мозга становится более жестким с возрастом и это негативно влияет на стволовые клетки мозга, что снижает нейрогенез [4]. Так что матрикс влияет уже как минимум на два важнейших механизма поддержания когнитивной функции и игнорировать это просто преступно.
1. https://rlegroup.net/2020/04/06/starenie-mozga-neobratimaja-poterja-nejronov/
2. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30683-8
3. https://medium.com/reminder-magazine/c93d7ceb703b
4. https://www.nature.com/articles/s41586-019-1484-9
Инкогнито: тайная жизнь мозга
ОтветитьУдалитьhttps://en.wikipedia.org/wiki/Incognito:_The_Secret_Lives_of_the_Brain
Developing machine intelligence through neocortical theory
ОтветитьУдалитьhttps://numenta.com
Изоморфизм в гештальт-психологии
ОтветитьУдалитьhttps://www.gestalt.lv/pdf/изоморфизм-в-гештальт-теории-сравнен-3