Логіка свідомості. Частина 11. Природне кодування зорової і звукової інформації

У попередньої частини були сформульовані вимоги до процедури універсального узагальнення. Одна з вимог наголошувала, що результат узагальнення повинен не просто містити набір понять, крім цього отримані поняття зобов'язані формувати певний простір, в якому зберігаються уявлення про те, як отримані поняття співвідносяться між собою.

Якщо розглядати поняття як «точкові» об'єкти, то таку структуру можна частково описати матрицею взаємних відстаней і представити у вигляді зваженого графа, де вершини — це поняття, а кожному ребру зіставлено число, що відповідає відстані між поняттями, які це ребро з'єднує.

Ситуація дещо ускладнюється, коли поняття мають природу множин (малюнок нижче). Тоді можливі формулювання типу: «поняття C містить поняття A і B», «поняття A і B різні», «поняття A і B мають щось спільне». Якщо покласти, що близькість визначається в інтервалі від 0 до 1, то про малюнок зліва можна сказати: «близькість A і C дорівнює 1, близькість B і C дорівнює 1, близькість A і B дорівнює 0).

Читати далі →

Логіка свідомості. Частина 10. Завдання узагальнення

В принципі, будь-яка інформаційна система стикається з одними і тими ж питаннями. Як зібрати інформацію? Як її інтерпретувати? В якій формі і як її запам'ятати? Як знайти закономірності в зібраної інформації і в якій формі їх записати? Як реагувати на інформацію, що надходить? Кожний з питань важливий і нерозривно пов'язаний з іншими. У цьому циклі ми намагаємося описати те, як ці питання вирішуються нашим мозком. У цій частині йтиметься про, мабуть, самої загадкової складової мислення — процедурі пошуку закономірностей.

Взаємодія з навколишнім світом, що призводить до накопичення досвіду. Якщо в цьому досвіді є які-небудь закономірності, то вони можуть бути виділені і згодом використані. Наявність закономірностей можна інтерпретувати, як присутність чогось спільного у спогадах, складових досвід. Відповідно, виділення таких загальних сутностей прийнято називати узагальненням.

Завдання узагальнення – це ключове завдання у всіх дисциплінах, які хоч якось пов'язані з аналізом даних. Математична статистика, машинне навчання, нейронні мережі – все це обертається навколо задачі узагальнення. Природно, що і мозок не залишився осторонь і як ми можемо іноді спостерігати на власному досвіді, теж часом непогано справляється з узагальненням.

Читати далі →

Логіка свідомості. Частина 9. Штучні нейронні мережі і мініколонкі реальної кори


Приходить ветеринар до терапевта. Терапевт: — На що скаржитеся? Ветеринар: — Ні, ну так кожен може!


Штучні нейронні мережі здатні навчатися. Сприймаючи безліч прикладів, вони можуть самостійно знаходити закономірності в даних і виділяти приховані в них ознаки. Штучні нейронні мережі в багатьох задачах показують дуже непогані результати. Закономірне питання — наскільки нейронні мережі схожі на реальний мозок? Відповідь на це питання важливе головним чином для того, щоб зрозуміти, чи можна, розвиваючи ідеологію штучних нейронних мереж, домогтися того, на що здатен людський мозок? Важливо зрозуміти, носять відмінності косметичний або ідеологічний характер.

Як це ні дивно, але дуже схоже, що реальний мозок суперечить всім базовим принципам штучних нейронних мереж. Це дуже дивно, враховуючи, що спочатку штучні нейронні мережі створювалися як спроба відтворити саме біологічні механізми. Але в тому і підступність подібних ситуацій. Дуже часто те, що на перший погляд виглядає правдоподібно, на перевірку виявляється повною протилежністю того, що є насправді.

Читати далі →

Логіка свідомості. Частина 8. Просторові карти кори мозку


Для будь-якої моделі, яка претендує на пояснення роботи мозку, важлива її «працездатність» і узгодженість з експериментальними даними. Наприклад, традиційні нейронні мережі мають певну працездатністю, але слабкою узгодженістю. Тобто, вони вирішують певні завдання, які вирішує реальний мозок, при цьому їх структура і поведінка дуже слабо схожі на структуру кори та поведінку біологічних нейронів. У цій частині йтиметься про узгодженості тієї просторової організації, що виникає у пропонованій моделі, і просторової організації, властивої реальної корі.

У свій час Вернон Маунткасл висунув гіпотезу, що для мозку кортикальна колонка – це основна структурна одиниця переробки інформації. У світлі описуваної моделі можна конкретизувати функції кортикальних миниколонок, механізми їх роботи та принципи взаємодії.

У пропонованій моделі ми виходимо з того, що мозок оперує інформацією, яка складається з дискретних понять. Кожному поняттю відповідає хвиля з певним унікальним внутрішнім візерунком. Носіями хвиль, імовірно, є дендритні сегменти. По візерунках, які створюють інформаційні хвилі, поширюючись по якій-небудь зоні кори, мініколонкі цієї зони отримує інформаційний опис того, що відбувається. Одна і та ж інформація надходить у кожну мініколонку.
Читати далі →

Логіка свідомості. Пояснення «на пальцях»

Цикл статей «Логіка свідомості» підійшов до своєї середини. Сім попередніх частин були присвячені опису паттерно-хвильової моделі поширення інформації в мозку, властивого цій моделі механізму квазиголографической пам'яті, смислової моделі інформації і того як мініколонкі кори створюють простір обчислення контекстів.

Пропонована модель не відноситься до мейнстріму нейронауки. Більшість сучасних дослідників вважають, що штучні нейронні мережі і біологічні нейронні конструкції близькі за своєю суттю і засновані на загальних принципах. В нашій моделі, мозок не має нічого спільного з нейронними мережами. Різниця приблизно така ж, як між класичною і квантовою механікою. Зовні результати місцями можуть бути схожі, але в основі лежать абсолютно різні принципи.

Читати далі →

Логіка свідомості. Частина 7. Самоорганізація простору контекстів


Раніше ми говорили про те, що будь-яка інформація має як зовнішню форму так і внутрішній зміст. Зовнішня форма — це те, що саме ми, наприклад, побачили або почули. Сенс — це те, яку інтерпретацію цього ми дали. І зовнішня форма, і зміст можуть бути описами, складеними з певних понять.

Було показано, що якщо опису задовольняють ряду умов, то давати їм інтерпретацію можна, просто замінюючи поняття вихідного опису на інші поняття, застосовуючи певні правила.

Правила трактування залежать від тих супутніх обставин в яких ми намагаємося дати інтерпретацію інформації. Ці обставини прийнято називати контекстом, в якому трактується інформація.

Кора мозку складається з нейронних миниколонок. Ми припустили, що кожна миниколонка кори — це обчислювальний модуль, який працює зі своїм інформаційним контекстом. Тобто кожна зона кори містить мільйони незалежних обчислювачів сенсу в яких одна і та ж інформація отримує свою власну трактування.

Був показаний механізм кодування і зберігання інформації, який дозволяє кожній миниколонке кори мати свою повну копію пам'яті про всіх попередніх подіях. Наявність власної повній пам'яті дозволяє кожній миниколонке перевірити наскільки її інтерпретація поточної інформації узгоджується з усім попереднім досвідом. Ті контексти, в яких трактування виявляється «схожа» на щось раніше знайоме складають набір смислів, що містяться в інформації.

Читати далі →

Логіка свідомості. Частина 6. Кора мозку як простір обчислення смислів

Що таке інформація, як знайти прихований в ній сенс, що взагалі є сенс? У більшості тлумачень информацию зіставляють з повідомленням або з даними, використовуючи ці слова як синоніми. Повідомлення зазвичай передбачає конкретну форму. Наприклад, усна мова, текстове послання, сигнал світлофора тощо. Термін «повідомлення» найчастіше використовують, коли говорять про інформацію у зв'язку з її передачею. Під даними зазвичай мають на увазі інформацію, для якої визначена форма її зберігання або передачі. Наприклад, ми говоримо про даних, коли згадуємо запису в базі даних, масиви в пам'яті комп'ютера, мережеві пакети тощо. Сам термін «інформація» ми воліємо використовувати, коли немає необхідності загострювати увагу на способі її передачі або формою подання.

Інформація, щоб бути використаною, повинна отримати інтерпретацію. Наприклад, червоний сигнал світлофора можна інтерпретувати як заборона їхати, посмішку як сигнал гарного розташування тощо. Конкретна інтерпретація називається змістом інформації. Принаймні, такого трактування дотримується міжнародна організація по стандартизації: «knowledge concerning objects, such as facts, events, things, processes, or ideas, including concepts, that within a certain context has a particular meaning».

Читати далі →

Логіка свідомості. Частина 5. Смисловий підхід до аналізу інформації


Відомий всім тест Тюрінга говорить про те, що зрозуміти: мислить машина чи ні, можна по тому відрізнити ми її в розмові від людини чи ні. При цьому мається на увазі, що буде вестися не світська бесіда, а, по суті, допит з пристрастю в якому ми будемо всіляко намагатися загнати машину в глухий кут. Що ми при цьому будемо перевіряти? Тільки одне — розуміє машина суть поставлених нами питань. Чи намагається вона, просто, формально маніпулювати словами або вона може правильно інтерпретувати значення слів, використовуючи при цьому знання, отримані раніше в бесіді, або, взагалі, загальновідомі людям знання.

Мабуть, під час тесту не особливо цікаво питати у машини: коли була Куликовська битва. Набагато цікавіше що вона скаже, наприклад, про те, навіщо ми натискаємо сильніше на кнопки пульта, у якого сідають батарейки?

Відмінність людського мислення і більшості комп'ютерних алгоритмів пов'язано з питанням розуміння сенсу. Як правило, в комп'ютерну програму закладаються досить жорсткі правила, які визначають те, як програма сприймає і інтерпретує вхідну інформацію. З одного боку, це обмежує вільність спілкування з програмою, але, з іншого боку, дозволяє уникнути помилок, пов'язаних з неправильним трактуванням нечітко сформульованих висловлювань.

Читати далі →

Логіка свідомості. Частина 4. Секрет пам'яті мозку

Коли з нами щось відбувається наш мозок фіксує це, створюючи спогади. Зміни, які при цьому відбуваються з мозком, прийнято називати энграммами або слідами пам'яті.

Цілком природно, що розуміння того, як виглядають сліди пам'яті – основне питання вивчення мозку. Без цього неможливо побудувати жодну біологічно достовірну модель його роботи. Розуміння будови пам'яті безпосередньо пов'язане з розумінням того, як мозок кодує інформацію і як він їй оперує. Все це, поки що, — нерозгадана загадка.

Ще більшу інтригу в загадку пам'яті вносять дослідження по локалізації спогадів. Ще в першій половині двадцятого століття Карл Лешлі поставив дуже цікаві досліди. Спочатку він навчав щурів знаходити вихід у лабіринті, а потім видаляв їм різні частини мозку і знову запускав у той же лабіринт. Так він намагався знайти ту частину мозку, яка відповідає за пам'ять про здобутий навику. Але виявилося, що пам'ять щоразу зберігалася, незважаючи на часом значні порушення моторики. Пацюки завжди пам'ятали де шукати вихід і наполегливо прагнули до нього.

Читати далі →

Логіка свідомості. Частина 3. Голографічна пам'ять на клітинному автоматі

Раніше ми описали клітинний автомат, в якому можуть виникати хвилі, що мають хитрий внутрішній візерунок. Ми показали, що такі хвилі здатні поширювати інформацію по поверхні автомата. Виявилося, що будь-яке місце автомата може бути, як приймачем, так і джерелом хвиль. Щоб прийняти хвилю в якому-небудь місці, досить подивитися, який візерунок виходить в ньому в момент проходження хвилі. Якщо цей візерунок запам'ятати і згодом відтворити в тому ж місці, то від цього візерунка пошириться хвиля, повторює на своєму шляху візерунок вихідної хвилі.

Все це сильно нагадує радіозв'язок. В будь-якому місці землі можна прийняти повідомлення і запам'ятати. Потім з будь-якого місця, його можна знову запустити в ефір. При цьому трансляція на увазі не конкретного одержувача, а доступність сигналу для всіх.

Автомат, який ми описуємо володіє пам'яттю. Точніше, пам'яттю володіють всі його елементи. Пам'ять елемента специфічна. Єдине, що бачить елемент автомата – це візерунок, складений з активності своїх сусідів. Єдине, як елемент може відреагувати на той чи інший візерунок – це або самому стати активним, або, навпаки, вимкнутися. Пам'ять елемента – це набір запам'ятованих їм візерунків із зазначенням, як на них реагувати: включатися чи виключатися.

Читати далі →