Доклад лежит здесь
На главную

Коломейко
1. Один образ? Это один гностический нейрон, или несколько? - если один, то как объяснить высокую живучесть мозга? (известны факты, когда потеря очень значительных объемов мозга практически никак не сказывалась на памяти и способностях)если их несколько, то к какому именно из этих нейронов производится обращение в каждой конкретной ситуации?

Gen
Образ - это иерархическая система нейронов. Уровни иерархии одномодальные сенсорные гностические нейроны - многомодальные сенсорные нейроны - абстракции первого уровня - ... - абстракции n-го уровня. На примере яблока это выглядит так. В зрительной коре образуется нейрон - "конкретное яблоко", затем все нейроны "конкретное яблоко", объединяются на нейроне - "абстрактное яблоко" , нейрон "абстрактное яблоко" объединяется с нейронами "вкус яблока" и нейроном "поверхность (шероховатость) яблока" , что приводит к образованию абстрактного нейрона "яблоко вообще" , который имеет входы по трем модальностям зрительной вкусовой и тактильной.
Далее этот нейрон связывается с пространственной картой и создается простейшая цепочка нейронов яблоко - дерево - сад - и далее в зависимости от подробности карты .
Таким способом при развитии мозга создается эмпирическая модель среды, которая начинает заполняться не только цепочками пространственных отношений, но и цепочками со свойствами объектов. Гвоздь-острый , нож острый , игла острая , острый больно и т.д.
Далее на основе абстракций первого уровня ( яблоки ) начинается формирование абстракций второго уровня "плоды" , они еще сохраняют связь с сенсорными образами. На основе абстракций второго уровня образуются абстракции третьего уровня, например нейроны "плоды вообще" (просвещения, трудов, науки и т.д) . Они уже не имеют прямой сенсорной интерпретации, хранятся только в вербальном виде и используются только в контексте. То есть мы не можем использовать понятие "смысл вообще" , но можем оперировать с понятием "смысл песни" или "смысл фразы". Интересна гипотеза, что именно способность к вербализации позволяет человеку создавать абстракции высшего уровня. Но это к слову.
Цепочки связанных нейронов и составляют образ. Образ может состоять из сотен нейронов. Естественно, что существует большое количество нейронов, входящих одновременно во многие цепочки. Они находятся на пересечении образов. Другими словами, образ это некоторое множество связанных между собой нейронов ассоциативной коры. Собственно нейрон коры является троичным элементом. Он может находиться в заторможенном состоянии, не реагируя на внешние сигналы, находится в рабочем состоянии, то есть подпорогового возбуждения или в активном состоянии - генерации импульсов.

Коломейко
2. По каким принципам производится нахождение нужного гностического нейрона? (зафиксировать информацию несложно, сложно отыскать нужную информацию).

Gen
Я подошел как раз к этому вопросу.
Нормальное сотояние образов - заторможенное.
"Вход" в образ осуществляется при активизации нейрона, входящего в составляющие его цепочки. Это может произойти при активации сенсорных нейронов, может случится при воздействии со стороны блока вербализации, со стороны эмоционально-мотивационных центров и т.д. Одновременно могут возбуждаться нейроны, входящие в разные образы. Активизация нейронов (генерация импульсов) приводит к тому, что они переводят связанные с ними цепочки нейронов из заторможенного в рабочее состояние (не генерации!). То есть одновременно в рабочее состояние переводится несколько образов. Нейроны, стоящие на пересечениях получают входы от нескольких образов (минимум двух) и также переходят в активное состояние (генерации), переводя в рабочее состояние следующую партию образов. В процесс вовлекается и часть вербальных нейронов и сенсорных зрительных нейронов. Такой процесс мышления идет до получения результата и прихода сигнала торможения.

Коломейко
3. Все ли гностические нейроны имею одинаковую природу и свойства? Или они отличаются (например, по емкости, размерам, долговременности хранения информации)?

Gen
Ассоциативной корой я не занимался, поэтому подробно сказать не могу. Нейроны по размерам в коре разные по размерам и форме, но это принципиального значения для информационной модели не имеет. Трех основных форм нейронов (пирамидных, веретенообразных и звездчатых)достаточно, чтобы выполнять операции в соответствии с описанной информационной схемой. Различные празмеры нейронов связаны, на мой взгляд, с особенностями эволюционного развития, с различной функциональной нагрузкой на разные отделы мозга. Долговременность хранения информации зависит от частоты ее использования. Имеется эффект забывания - распад синаптической связи без ее подкрепления.

Коломейко
4. Что такое (с точки зрения Вашей теории) перевод информации из оперативной памяти человека в долговременную память человека?

Gen
Принципиально эти два вида памяти не отличаются. Отбор объектов для записи в память проводят мотивационные и эмоциональные центры. Они при определенном внешнем воздействии на организм (или возникшей внутренней мотивации)вбрасывают возбуждающие медиаторы в межклеточное пространство. Сначала (при внешнем воздействии автоматически)возбуждаются нейроны нижних сенсорных уровней. При вбросе медиатора это позволяет запомнить стимул в оперативной памяти на нижнем уровне. Но, если медиатора достаточно много, то произойдет переход в рабочее состояние и нейронов ассоциативной коры, а при воздействии возбужденного сенсорного нейрона произойдет запись события в долговременную память - модификация образа (достройка нового нейрона в ассоциативные цепи, которые находятся в рабочем состоянии по контексту ситуации или текущему состоянию мыслительного процесса). Если медиатора недостаточно, то в коре этого не произойдет, но в течение некоторого времени он будет присутствовать в межклеточном пространстве и при повторе ситуации новый выброс медиаторов может довести его концентрацию до уровня, обеспечивающего запись в долговременную память. Оперативная память отличается от долговременной тем, что в ней происходит быстрый распад связей.

Коломейко
5. Производится ли модификация гностических нейронов по мере изменения образа? Например, при детализации и усложнении образа? При частичном забывании (деградации) образа? При переводе образа из оперативной памяти в долговременную? и т.д.)

Gen
Из того, что я написал, наверное, уже понятно, что модификация гностических нейронов после их образования не происходит (не считая забывания). Детализация и усложнение образа происходит за счет достройки новых нейронов и образования новых пересечений . Основа этого процесса жизненный опыт.

Доклад "Взаимодействие гностических нейронов приводит к вовлечению в информационный обмен практически одновременно (за время менее 100 млс) огромного количества информации, которое современные компьютеры не в состоянии обработать за многие часы работы. Одновременное взаимодействие больших объемов строго организованных конгломератов данных, адекватных реалиям внешней среды, и позволяет мозгу получать результаты, качественно недоступные современным вычислительным устройствам."

Коломейко
Очень не хватает, на наш взгляд, некой модели (желательно, наглядной), поясняющей Вашу теорию. Трудно понять почему и как именно тот или иной гностический нейрон вступает в связь с другими нейронами? Что собственно при этом происходит?

Gen
Об этом в общих чертах я уже написал. Скажу еще, что мозг - это слоеный пирог из нейронных слоев. Сенсорные слои приводят внешние воздействия к единичным нейронам _- идентификаторам объектов и свойств, а последующие нейроны выполняю только операцию объединения, создавая все более высокий уровень абстракций. А уже взаимодействие на уровне абстракций позволяет использовать большие объемы информации. Даже простая абстракция включает в себя большой объем информации. Попробуйте, например, представить, сколько информации содержится в абстракции яблоко.

Коломейко
6. Распространяются некие информационные волны по объему мозга? Распространяются известные науке физические поля? Или неизвестные науке биологические поля? И почему одни гностические нейроны на эти поля никак не реагируют, а другие гностические нейроны изменяют свою структуру и эти поля? Как при этом различаются информационные сигналы от управляющих? Что является при этом элементами управления?

Gen
Существуют, конечно, ритмы мозга, которые обеспечивают некоторую синхронизацию взаимодействий функциональных центров. Мозг электрохимическая машина и управляется с помощью электрических синхронизирующих импульсов и специфических медиаторов-пептидов. Информационные сигналы это сигналы собственно нейронов, управляющие сигналы передаются медиаторами и воздействуют либо на синаптическую щель, либо на тело нейрона.
Я не нейрофизиолог, поэтому о биохимической части работы мозга имею только общее представление. Но, принципиально, ничего загадочного здесь быть не должно. Основа работы мозга известные физико-химические взаимодействия и необходимости в особом биополе, на мой взгляд,при объяснении функционирования мозга нет.

Inex
По идеям доклада у меня особых вопросов нет (мы их с Вами долго обсуждали на другом топике и по электронной почте), так что вцелом я согласен. Особенно поддерживаю то, что выделено жирным в докладе. Однако, по самому докладу вопрос: какой основной смысл доклада, что именно Вы хотели сказать?

Gen
Этот доклад - одна из форм проверки новых идей.

Inex
В таком случае, мне кажется, что стоило подробнее описать модель ЗТ, так как в противном случае многие идеи для человека, незнакомого с этой моделью, могут показаться несколько голословными.

Комбинатор
По поводу смысла, я рискну ответить за Gen-а. Смысл доклада - достаточно популярное изложение состояния дел в области нейрокибернетики для всех, кто интересуется проблемами ИИ.

Inex
Мне показалось, что это _одна из_ проблем, которая описывается в докладе. Но это же не вывод. Вывод, например, нейрокибернетика полезна, ей надо заниматься, но мало кто этим занимается :))

Комбинатор
Gen, Вы можете дать грубую оценку числа слоёв нейронов в зрительной системе человека, начиная от уровня предобработки, и кончая уровнем распознавания конкретного объекта?

Gen
Для построения инварианта формы объекта, включая запись в память, нужно восемь семь-восемь нейронных слоев, не считая слои, которые выполняют функции коммутаторов.

morkoffkin
Слоев 6.

Gen
Слоев только в зрительной коре 12, но не все они относятся к распознаванию

morkoffkin
Очень сильно обиделся. Не лучшая ссылка, но то, что я с ходу нашел:
A model of computation in neocortical architecture Neural Networks 12 (1999) 989-1005
Давайте Вашу

Gen
Д. Хьюбел. "Глаз, мозг, зрение "

Для справки скажу, что глаз имеет три слоя, НКТ шесть, зрительная кора 12, ассоциативная кора шесть.
Поэтому уточните, о каких слоях Вы говорите.

...Долгий, нудный и не всегда корректный спор

Комбинатор
Главное, что их можно пересчитать по пальцам... рук и ног :) А это уже даёт реальный шанс на прямое воспроизведение алгоритмов их функционирования в системе, имеющей весьма ограниченную сложность! Вот если бы их было нескольео тысяч, то перспективы в этом направлении были бы гораздо менее оптимистичными...

Наглый змий
Неа. Вон у перцептрона всего 3 слоя, а реализовать он может любую функцию (почти:) Тут важно не сколько слоев, а важно определить характер соединений. А сделать это трудно из-за одностороннего движения сигналов.

Андрей Плахов
Gen, правильно ли я понял, что одно из основных предположений доклада - существование т.н. гностических нейронов?

Я не совсем понял, какими доказательствами их существования Вы располагаете - это расчеты требуемого быстродействия и энергетических затрат? Если да, то на каком уровне строгости эти расчеты существуют? Или есть что-то еще в поддержку такой гипотезы?

Gen
Совсем нет.
О гностических нейронах речь идет уже лет двадцать. Есть даже некоторые экспериментальные подтверждения.

Андрей Плахов
Тогда проверка каких именно новые идей осуществляется? Иначе говоря, какие положения доклада являются новыми предположениями, а какие - просто обобщениями Ваших знаний о нейрокибернетике?

Gen
Коротко, идея о трехмерной нейронной (!) вычислительной среде и новых способах организации вычислительного процесса.

Андрей Плахов
Как Вы видите, какая нам с этого практическая польза? :) Какие идеи Вы бы посоветовали "украсть " у такой организации вычислений? Какие модели полезно было бы построить, чтобы что-то прояснить? И т.п.

Если это пока неизвестно, на каких исследованиях, по-Вашему, стоило бы сосредоточиться, чтобы это выяснить?

Gen
Идеи я изложил в статье, а практическая польза у каждого может быть своя.
Дело в том, что в этом подходе много аспектов: медицинский, технический, естественнонаучный...Каждый может выбрать свое.

Комбинатор
Присутствуют ли в зрительной системе обратные связи от высших слоёв к низшим, или инфрмация распространяется подобно волне (возбуждения нейронов) строго снизу-вверх?

Gen
Присутствуют. Я переадресую вопрос к Inex'у. Это одна из его любимых идей:)

Inex
А теперь моя очередь рисковать отвечать за Gen'а. И ответ: да. :)) Типа, адаптивный резонанс.

Иван FXS
Существует ли ЭМПИРИЧЕСКОЕ доказательство, что в мозге имеется КОНКРЕТНЫЙ нейрон "ответственный" за понятие яблока?
Если да, то какова МЕТОДИКА доказывания подобных утверждений: например, можно ли этот нейрон искусственно стимулировать, чтобы человек "ощутил" яблоко?

Gen
Существует, не только для яблока, но и для совкупности зрительных картин.

Иван FXS
Сорри, я не удовлетворен ответом: КАК это доказывается?

Gen
Вводят электрод в нейрон, и в голове у человека возникает строго определенная картина. Правда, об этом говорит сам испытуемый.

Наглый змий
А Вы именно это имели в виду, когда говорили, что существуют нейроны, отвечающие за детектирование фигур типа треугольников?

Gen
И это тоже. Для таких нейронов существует строгая математическая модель.

Андрей Плахов
Хм... где почитать?

Gen
Я перешлю Вам описание.

Комбинатор
На Ваш взгляд, целесеобразна ли была бы попытка воспроизвести архитектуру нейронных слоёв обработки зрительной информации аппаратно, с помощью специализированных электронных плат, наподобии существующих в настоящее время плат для визуализации трёхмерных реалистичных изображений? Сможет ли такая плата, подключённая, например, к веб-камере, вывести процесс распознавания компьютером сцен реального мира на качественно иной уровень?

Gen
Целесообразно, и конечно сможет. Время обучения и распознавания среды можно перевести как минимум на уроверь наносекунд.

Комбинатор
Каково примерное число карт первичных признаков изображения, с которыми работает зрительная система на самом нижнем уровне? Я имею в виду информационные поля, несущие информацию о диспартности, цвете, яркости, контрастности и т.д. Сколько примерно признаков формируется из этих первичных признаков на втором, третьем, и последующих нейронных слоях? Каков примерно "коэффициент увеличения признаков " при переходе от слоя к слою?

Gen
Подробнее модель ЗТ лучше обсуждать по мейлу. Не имеет смысла говорить о частностях, если нет структуры.

vk
Какую реализации "трехмерной НС " Вы считаете наиболее перспективной -- аппаратную или программную?

Gen
Аппаратную, но программная тоже будет достаточно эффективна.

Inex
Два вопроса.
Первый: знаете ли Вы успешные применения нейрокибернетического подхода к другим проблемам ЕИ (то есть, не только к зрительному тракту)?

Второй: насколько лучше или хуже результаты работы программ, построенных в нейрокибернетике с аналогичными, построенными из чисто математических соображений и эмпирики? Или эта проблема отходит на второй план, а основной задачей является именно воссоздание участка человеческого мозга, а не построение эффективной программы?

Gen

Первый:

Не знаю, возможно их нет.

Второй:

Для тех программ распознавания, которые построены на основе рассматриваемой модели ЗТ "эвристических " аналогов нет.

yuri-at-cloud - "Облако в штанах"
А вот такой вопрос, чем принципиально отличается описанная иерархическая гностическая сеть (я правильно акцентировал её свойства?) от универсальной базы знаний - i.e. OpenCyc?

Где в ней "активный центр ", побуждающий систему активно манипулировать окружающим миром, накапливать опыт, строить новые обобщающие связи, думать и мечтать?

Что говорит нейрокибернетика по поводу архитектуры всей системы? Можно ли уже сейчас построить "игрушечный ИИ ", который будет совсем как настоящий - но с рецепторами на десяток бит и парой/тройкой исполнительных органов?

Какой сложности (например - сколько уровней иерархии) можно ожидать модель мира у такого ИИ?

Gen
Очень много вопросов.
Отвечу коротко. Предлагается другой способ создания структурных элементов, с которыми манипулирует НС.

yuri-at-cloud - "Облако в штанах"
Мой вопрос можно сформулировать покороче:
В этом ли направлении нужно копать, чтобы создать полноценный АИ?

НС - инструмент распознавания. НС построенная по модели "глаз мозг зрение " - тоже только инструмент распознавания, улучшенный.

Но ИИ значительно шире задачи распознавания... Где та компонента, которая превратит систему распознающую в систему интеллектуальную?

Gen
В докладе я об этом написал.
Модель среды+модели объектов и явлений в памяти=рекция на внешние воздействия.

Андрей Плахов
Если можно, я буду плавно переходить от обсуждения распознавания к обсуждению мышления.

Как Вы думаете, какой аналог понятия "мотивации " есть в такой модели мозга?

Как происходит выбор лучшего варианта действий из множества возможных?

Gen
Аналогом мотиваций в ИИ должен быть "блок целевых функций".

Андрей Плахов
Что это? Как он формируется?

yuri-at-cloud - "Облако в штанах"
Вот, мои сомнения более четко сформулировал А.Плахов - где мотивация?

Если отвлечся от проблем распознавания зрительной информации, запрограммировать простейшие органы чувств - достаточно ли у нас знаний, чтобы формализовать тот самый магический остаток, и получить ИИ.

Gen
Он формируется в зависимости от целей создания ИИ. Например, это может быть -создать карту среды и выработать стратегии для решения поставленных задач. В этом случае могут быть определены подцели и алгоритмы обучения ИИ.

Комбинатор
Если я правильно понимаю, имеется в виду, что он не формируется в процессе функционирования систнеы, а задаётся программистом изначально. Это некий аналог генетически заложенных инстинктов.

Андрей Плахов
Нет-нет, я пока еще не об ИИ. Мне интересно, что будет представлять собой "блок целевых функций " в предлагаемой модели мозга, и как он будет формироваться.

Андрей Плахов
Хм... ок. Так как этот блок используется? Или утверждается, что все мышление сводится к сложным условным рефлексам, после чего происходит "перебор решений "?

Комбинатор
Я считаю, что в конечном итоге, именно так. Для достижения изначально заложенных целей система может сама ставить себе подцели, но изначальная "целевая функция " должна быть задана априори извне.

Андрей Плахов
Это-то понятно. Предположим, "условные рефлексы " помогают нам предсказать вид "функции счастья " при разных вариантах наших действий. Но как происходит "обращение функции " (точнее, поиск максимума) - перебором?

И вот это не понял: "система может сама ставить себе подцели ". В нарисованную картину как-то не укладывается - подцель это просто нечто, сильно коррелирующее с целью, так, что ли? А как временную задержку моделировать?

Комбинатор
Если ситуация нестандарная - то перебором, управляемым ассоциациями, возникающими у нас при анализе других ситуаций, в чём-то схожих с текущей.

Подцель, это, например, цель достижения ситуации, для которой система уже знает "стандартное решение, приводящее к финальной цели ". Напрмер. Цель игры в шахматы - поставить мат. Система уже знает алгоритм, как матовать короля ферзём и королём. Получение соотв. инварианта на доске может быть её подцелью. Далее, система знает "правило квадрата " для проходной пешки, и знает, что данная ситуация может быть сведена к стандартной ситуации король и феррзь против короля. Значит получение позиции с проходной пешкой может быть одной из её подцелей. В результате, пользуясь методом "подцелей ", она может увидеть свой выигрыш, "горизонт событий " которого намного превышает возможности полного перебора всех ходов. Примерно так же действует и человек в различных ситуациях, когда максимум не может быть получен перебором "в один ход ".

Inex
Как в нейрокибернетике происходит построение модели участка нейронной сети? Естественно, что все опирается на экспериментальные данные, но этого не достаточно. Как происходит обобщение этих данных?

Gen
Строгой методологии нет.

Inex
Откуда тогда может быть уверенность, что построенная по интуиции модель верна?

Gen
Уверенность только из соответствия экспериментальным данным.

Inex
То есть, если человеческая зрительная система подвержена иллюзиям, то компьютерная программа, моделирующая работу ЗТ человека тоже должна глючить? :))

Ладно, это действительно был не особо конструктивный вопрос. И тем не менее, можете ли Вы что-нибудь рассказать о методологии нейрокибернетики?

Egg
Строгой методологии нет
вот с этого момента по подробнее, пожалуйста... что ИМЕННО имеется виду?

Gen
Имеется ввиду, что общего подхода к формализации процессов преобразования информации нет. По большому счету, нейрокибернетики как теоретической науки пока не существует. Есть набор подходов. Основа - анализ фактов, создание гипотезы и синтез моделей. Кто-то угадывает лучше, кто-то хуже.