Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



IV. Принципы нейроматики.




Читайте также:
  1. I. Общие принципы фармацевтической опеки.
  2. II. Основные принципы и правила служебного поведения государственных гражданских служащих Федеральной налоговой службы
  3. II. Принципы разработки учебно-методического комплекса дисциплины (УМКД)
  4. III. О Германии. Политические и экономические принципы, которыми необходимо руководствоваться при обращении с Германией в начальный контрольный период
  5. III.3.1) Цель наказания и общие принципы ответственности.
  6. R Принципы купирования пароксизмов мерцания и трепетания предсердий
  7. VI.3.1. Принципы действия
  8. Автотрансформатор — устройство, экономичность принципы работы и регулирования.
  9. Амебиаз. Балантидиаз. Клиника, диагностика, осложнения, принципы терапии.

 

Повторим то немногое, что мы уже знаем о нейроне. Цель жизни нейрона - получать извне, через дендриты, как можно больше информации, и отдавать ее через аксон в таком переработанном виде, в котором ее будут потреблять другие нейроны.

 

Поскольку нейрон никак не может заранее знать, какая информация и в каком месте будет востребована, для достижения реализации ему придется действовать методом проб и ошибок (нейрон не может прочитать подсказку в умной книге). Вырастив некий начальный набор дендритов, чуть-чуть отодвинув от себя аксон и настроив каким-то образом свою «передаточную функцию», нейрон достигает определенного уровня возбуждения. Скорее всего, оно окажется достаточно далеко от реализации – метод «тыка» редко приводит к успеху с первого раза. Перед нейроном встает вопрос – а что делать дальше?

В этом месте опять посмотрим на человека, человек начинает как правило поиск своего места в этой жизни с того, что налаживает отношения с своим ближайшим окружением и пытается делать нечто, что будет им востребовано. Короткие связи менее ресурсоёмки и более легки, поэтому их не имея значительных ресурсов, легче выстраивать. После он, конечно, выстроит более длинные, а следовательно и социально выгодные связи, но начинают все с малого. Сначала своя семья, потом близкие друзья, и только потом совсем далёкие люди. Но не буду забегать вперёд и вернусь к нейрону.

Прежде всего, чтобы что-то делать дальше, нейрон должен иметь возможность оценить существующее положение дел. Оценивать его он может двумя способами. Во-первых, нейрон может сравнить свое текущее возбуждение с некоторым эталонным уровнем, соответствующим реализации. Однако такая интегральная оценка – например, «плохо», - мало что говорит нейрону о причинах этого «плохо». Второй способ, которым нейрон может оценить свою ситуацию – это обратить внимание на процессы, происходящие в его собственных синаптических окончаниях. Достаточное ли количество синапсов образовалось на аксоне? Насколько активно эти синапсы передают информацию? Чем одни синапсы отличаются от других? Получив такую информацию, нейрон может выбрать направление дальнейшего развития – то ли удлинять аксон, разыскивая новые дендриты, то ли изменять выдаваемую вовне информацию, то ли делать что-то еще (об этом – ниже). Чтобы проявлять активность в окружающей его сложной среде, нейрон должен иметь от этой среды обратную связь.



 

Рис. 28. Нейрон активен и «доволен», только когда ему есть кому передавать сигналы.

 

Первый принцип нейроматики – принцип обратной связи.

 

Представим теперь, что наш нейрон получил «донесение» от своих аксонных синапсов. Синапс № 1 активен, успешно передает информацию – а синапсы № 2 - № 999 работают фактически «вхолостую». Нейрон кричит во всю глотку – а его никто не слушает!

 

Как вообще возможна такая ситуация? Да очень просто. Бывало ли в Вашей жизни так, что вы попадали в компанию узких специалистов в той области, в которой сами абсолютно не компетентны? Ну и как? По сути, для Вас это был иностранный язык! Вы не готовы воспринимать эту информацию, она для Вас все равно что шум за окном. Нетрудно предсказать, что вскоре Вы либо покинете такую компанию, либо попросите сменить тему. А ведь специалисты, быть может, говорили о каком-то выдающемся открытии, сообщая друг другу кучу важной информации!

 



Таким образом, какие бы великие истины не сообщал наш нейрон через синапс № 1, его сообщение оказалось невостребованным большинством дендритов. «Язык» нейрона оказался им непонятен, его сигналы не попали «в такт» с их ожиданиями. Чтобы информация пошла через оставшиеся синапсы, кто-то должен измениться – либо сам нейрон, либо 1000 подключенных к нему дендритов. Понятно, что меняться придется именно нашему нейрону.

Таким образом «слушатели» через обратную связь сообщают «певцу» о своих вкусах и предпочтениях. Так что выбор у «певца» не велик, либо остаться без «слушателей», либо «петь» то, что они хотят слышать. Он может постепенно увести их к тому, что ему нравится, но не сразу. Те, кто занимаются профессионально политикой, знают, что если надо повести толпу, надо сначала говорить то, что толпа хочет услышать, захватить её внимание, и только потом постепенно сдвигать в нужную сторону. Обратная связь в этом случае играет колоссальную роль, именно по ней определяется допустимая скорость дрейфа.

Только что был сформулирован второй принцип нейроматики: выдаваемая нейроном информация должна соответствовать ожиданиям ее потребителей, т.е. других нейронов. Нейрон вынужден отбирать определенные (успешные) последовательности сигналов и отдавать им преимущество перед другими, которые не были востребованы. Этот принцип называется селективностью:

 

Рис. 29. Чтобы иметь «слушателей», нейрон должен настроиться на их «волну».

 

Второй принцип нейроматики – принцип селективности.

 

Ну что ж, селективность при наличии обратной связи – великое дело. Нейрон начинает менять свою передаточную функцию, подстраиваясь под желания своих соседей, и очень скоро достигает куда более высокого уровня возбуждения, чем раньше. Все хорошо?

Хорошо-то хорошо, но вот незадача: по прошествии какого-то времени возбуждение начинает постепенно уменьшаться. Информация, которая еще вчера «нравилась» нейронам-потребителям, теперь уже не вызывает у них прежнего отклика. Вспоминая приведенный выше пример, это означает, что Вы выучили «иностранный язык» узких специалистов и поняли, что спорят они вовсе не о мировых истинах, а о значении поправочного коэффициента к плохо коррелированным рядам экспериментальных данных. Причем спорят уже не первый день и даже не первый месяц. Ну, Вы и перестаете их слушать.

Нейрон освоил «язык» своих соседей – но мало знать язык, нужно еще и говорить на нем что-то новенькое! Что же делать, чтобы снова повысить уровень возбуждения, еще ближе подойти к реализации? Самое время вспомнить, что у нейрона есть не только выход, но и вход. Быть может, там, на синапсах дендритов, давно уже появляется новая информация, вот только нейрон ее до сих пор не слышал?

Но что значит «слышал – не слышал»? Когда у тебя тысяча дендритов, трудно уделять внимание каждому из них! Нейрон пользуется некоей «усредненной» картиной, которую в искусственных сетях обычно моделируют набором весовых коэффициентов (1 – слушаем, 0 – не слушаем). Таким образом, нейрону нужно поменять способ усреднения входной информации – поменять набор своих весовых коэффициентов. При этом желательно не забывать про старый набор – вдруг новый окажется не лучше, а хуже?

 

Рис. 30. Чтобы выдавать полезный сигнал, нейрон должен правильно подбирать весовые коэффициенты для своих дендритов.

Если представить на месте нейрона человека, то очевидно, что его дендриты это источники информации, некоторым он не доверяет, некоторые принимает во внимание, а некоторые слушает очень внимательно, например начальник куда весомей информирует, чем пьяный сосед за стеной, в тоже время крик из-за стены «Пожар! Пожар!» в состоянии поменять отношение и вызвать реакцию. Однако, если крики будут продолжаться, а пожара не последует, то весовой коэффициент этого источника будет всё ниже и ниже, вплоть до полного игнорирования.

 

 

«Поигравшись» таким образом, какое-то время, нейрон почти наверняка сможет найти новую комбинацию весовых коэффициентов, которая позволит ему выдать наружу более «интересный» сигнал. В дальнейшем, когда и этот сигнал вызовет у слушателей «привыкание», нейрон получит возможность либо вернуться к предыдущему набору коэффициентов – вдруг слушатели «соскучились» по старому? – либо искать еще один, а потом еще и еще. Чем чаще нейрон будет проводить такие поиски, тем меньше будет «привыкание» у его потребителей, и тем больше его шансы на достижение следующего уровня реализации. Мы сформулировали третий принцип нейроматики: для реализации нейрон должен постоянно искать в поступающей информации новое содержание.

 

Рис. 31. Полезный сигнал на выходе можно создать из самых разных входных сигналов.

 

Третий принцип нейроматики – принцип поисковой активности.

 

Ну уж теперь, казалось бы, наш нейрон должен пребывать на вершине блаженства. Чуть что не так, он меняет свои весовые коэффициенты, подстраивает свой выходной сигнал под потребителей, и получает все новые порции возбуждения. Однако и здесь его могут настигнуть неприятности. Ведь нейрон у нас не один в мозге, рядом есть точно такие же нейроны, соединенные своими аксонами с теми же самими потребителями! Что, если им повезло чуть больше, и их выходные сигналы оказались более «интересными» для слушающих нейронов?

 

Внимание слушателей переключается на новых «звезд», их весовые коэффициенты для нашего нейрона обращаются в нуль, и его уровень возбуждения падает до критически малой величины. Для нейрона наступает момент трансформации – при существующей аксонно-дендритной структуре его ждет голодная смерть. Единственный выход – измениться, вырастить новые дендриты в поисках еще более интересной информации, или протянуть аксон куда-нибудь подальше, где могут найтись благодарные слушатели.

 

Здесь самое время вспомнить, чем мозг человека отличается от мозга обезьяны. Как раз этой самой способностью – в первые годы жизни нейроны человека могут прорастать в самые разные стороны, образуя каждый раз новую, уникальную структуру. Четвертый принцип нейроматики относится именно к таким, «высшим» нейронам, нейронам, способным порождать Разум:

 

 

Рис. 32. Если ни один из выходных сигналов не подходит «ближнему окружению», нейрон может прорастить аксон к другим дендритам.

 

Четвертый принцип нейроматики – принцип изменчивости.

 

И вот на этом месте, точно так же как в описании эволюции нервных систем, можно с чистой совестью ставить точку. Выявленные нами четыре принципа содержат в себе все необходимое, чтобы обеспечить нейрону достижение максимально возможной реализации – а мозгу, в свою очередь, получение от этого нейрона максимально востребованной и качественной информации. Получив возможность изменяться, нейрон фактически становится бессмертным – а значит, рано или поздно достигнет своей высшей цели, полной реализации.

 

Наш рассказ о жизни простого нейрона оказался со счастливым концом. Иначе и быть не могло – ведь мы вели речь о нейроне, реализовавшем все четыре принципа нейроматики. Реальные нейроны (вспомним эволюцию нервной системы) такой возможности лишены; даже нейроны человека с годами теряют способность к трансформации. Но нескольких детских лет (при соответствующем обучении, конечно) хватает, чтобы сформировать в человеческом мозге нервную систему четвертого поколения. Нервную систему, обладающую разумом.

 


Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 7; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2020 год. (0.009 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты