Agymodell

Az agymodell  minden olyan elméleti rendszer , amely az agy fiziológiai funkcióit igyekszik megmagyarázni a fizika és a matematika ismert törvényei , valamint a neuroanatómia és neurofiziológia ismert tényei segítségével [1] . Az agy működésének elméletében legalább két alapfeltevés játszik alapvető szerepet, amelyekhez a legtöbb modern teoretikus véleménye megegyezik:

• 1. Az agy főbb tulajdonságait az idegsejtek (neuronok) hálózatának topológiai szerkezete és az impulzusok terjedésének dinamikája határozza meg ebben a hálózatban.
• 2. A biológiai hálózatok információfeldolgozási képessége nem függ semmilyen különleges, emberi kéz által létrehozott eszközzel nem reprodukálható vitalisztikus erőtől.

Fontos megjegyezni, hogy az ideghálózat egyes elemeiben vagy sejtjeiben még senki sem tudott kimutatni semmilyen specifikus pszichológiai funkciót, mint például a memória , az öntudat vagy az ész . Ez arra utal, hogy az ilyen tulajdonságok nem az egyes elemekben rejlenek, hanem az ideghálózat egészének szerveződéséhez és működéséhez kapcsolódnak. Ha a fenti kérdésekben a tudósok véleménye alapvetően megegyezik, akkor abban a kérdésben lényegesen eltérnek egymástól, hogy az agyi információtárolási, -keresési és -feldolgozási módszerek hogyan felelnek meg a modern technikában alkalmazott módszereknek. Egyrészt van egy olyan álláspont, amely szerint az agy előre meghatározott algoritmusok szerint működik, közel a digitális gépekben használt algoritmusokhoz (monotipikus modellek), másrészt az a vélemény, hogy az agy nem működik A determinisztikus algoritmusok alapja, funkciói kevéssé hasonlítanak a digitális gépekben ismert logikai és matematikai algoritmusokhoz, a legjelentősebbek pedig a valószínűségi módszerek és adaptációs mechanizmusok (genotipikus modellek).

Monotype modellek

A neurális tulajdonságokkal rendelkező egyszerű logikai elemekből modellek létrehozásának ötlete a következő forrásokból kapta az első impulzusokat:

• 1. Turing "A kiszámítható számokról" című munkája ( 1936 ), valamint a programozható digitális gépek későbbi fejlesztése von Neumann és más tudósok által a 40-es években.
• 2. Rashevsky "Matematikai biofizika" ( 1938 ) munkája kezdetét vette annak a kérdésnek a vizsgálatának, hogy hogyan lehetséges pszichológiai funkciók megvalósítása formalizált neuronokból és kapcsolatokból álló "ideghálózatok" segítségével.
• 3. McCulloch és Pitts munkája "Az idegi tevékenységgel kapcsolatos eszmék logikai számítása" ( 1943 ).

A monotipikus megközelítéssel a neurális hálót alkotó elemek (neuronok) tulajdonságai axiomatikusan teljesen meghatározottak, valamint a hálózatok topológiája. A monotípus-modell jellemzőinek elemzésére propozicionális számítást alkalmazunk, mivel egy különálló teljesen determinisztikus rendszert veszünk figyelembe. Ebben az esetben a funkcionális tulajdonságokat általában kiindulási adatként posztulálják.

Genotipikus minták

Míg a monotípusos irány spontán módon a számítástechnika és az automatikus vezérlés elméleteinek rohamos fejlődésének hatására alakult ki, addig a genotípus irányt a műszaki tudományok kevésbé, sokkal inkább az élettan és az anatómia befolyásolta:

• 1. A 19. század leíró anatómiája megnyitotta az utat az agyi funkciók lokalizációjának tanulmányozása előtt, és a neurológusok, mint például J. H. Jackson, megállapították a rendszer egyértelmű plaszticitását, amely abban nyilvánul meg, hogy a szomszédos régiók képesek átvenni az agy funkcióit. sérült területek;
• 2. Pavlov és más tudósok megvitatták a központi idegrendszer adaptív módosulásának lehetséges mechanizmusait, és különféle hipotéziseket állítottak fel az „emlékezetnyomok” elhelyezkedésével kapcsolatban.
• 3. Lashley az agykéreg legtöbb részének teljes felcserélhetőségét hirdette. Az "elosztott memóriára" vonatkozó adatok fokozatos felhalmozódásával egyre egyértelműbb jelek mutatkoznak arra, hogy a "memórianyomok" többé-kevésbé egyenletesen oszlanak el a kérgi szövetben.
• 4. Bár az itt említett idegtudósok sokat írtak az agy megfigyelt és hipotetikus szerveződéséről, egyáltalán nem foglalkoztak a modellek közvetlen felépítésével kapcsolatos kérdésekkel részletes elméleti sémák formájában, amelyek lehetővé tennék a pontos következtetések levonását. . A spekulatív érvelésre hajlamosabb pszichológusok és filozófusok voltak az elsők, akik megpróbálták részletesen elképzelni, milyen módon fejlődnek a pszichológiai funkciók a már agymodellnek nevezhető rendszerekben. Hebb és Hake megkísérelték bemutatni, hogy egy organizmus az egyéni érés folyamatában hogyan tehet szert észlelőképességre.
• 4.1. Hake számára az inger tulajdonságainak felismerése elvileg osztályozás kérdése. Uttley ezt követően kidolgozta az osztályozó automata elméletét.
• 4.2. Biológiai részében a Hebb modell került kidolgozásra a legrészletesebben. Hebb feltételezte egy olyan folyamat létezését, amelynek során a gyakran egyidejűleg gerjesztett neuronok funkcionális struktúrákká, úgynevezett "sejtszövetségekké" és "fázissorokká" kapcsolódnak, amelyek megfelelő inger hatására elemi képet hoznak létre. vagy szenzáció. De Hebb munkája túlságosan deklaratív és laza a definícióit illetően, ezért inkább annak leírásaként kell tekinteni, hogy milyennek kell lennie egy kielégítő modellnek.
• 5. Ashby „The Design of the Brain” (1952) című munkája nem definiál egy konkrét agyi modellt, hanem a zárt rendszerek elemzésének alapjait dolgozza ki, amelyeknek tanulmányi tárgyként ezen túlmenően ki kell terjedniük. a reagáló szervezetre, a külső környezetre és a szervezet és a környezet kölcsönhatásának szabályaira is [2] .
• 6. A perceptronok elméletének alapjait 1957-ben fektették le, és Rosenblatt, Joseph és mások ezt követő munkáiban számos eltérő tulajdonságú modellt vettek figyelembe. A perceptronokat nem úgy tervezték, hogy egy adott idegrendszer pontos másolatai legyenek. Ezek leegyszerűsített hálózatok, amelyeket arra terveztek, hogy tanulmányozzák a rendszeres kapcsolatokat egy neurális hálózat felépítése, környezetének szerkezete és az adott hálózat "pszichológiai" tulajdonságai között.

Lásd még

• Mesterséges intelligencia

Jegyzetek

1. ↑ Frank Rosenblatt. A neurodinamika alapelvei: perceptronok és az agyi mechanizmusok elmélete. - M . : "Mir", 1965.
2. ↑ W. Ross Ashby agyépítés. Az adaptív viselkedés eredete. - M.: IL, 1962. - S. 398.

Irodalom

• Frank Rosenblatt. A neurodinamika alapelvei: perceptronok és az agyi mechanizmusok elmélete. - M . : "Mir", 1965.
• L. B. Emelyanov-Jaroszlavszkij . Intelligens kvázi-biológiai rendszer (Induktív automata) / L. B. Emelyanov-Yaroslavsky. — M.: Nauka, 1990. — 112 p. — ISBN 5-02-006670-2.
• Saveljev A. V. A mesterséges intelligencia filozófiájától az agymodellezés filozófiájáig // Az V. Orosz Filozófiai Kongresszus anyagaiban. Novoszibirszk. — 2009. 1. évf. 193-194.
• Petrunin Yu. Yu., Ryazanov MA Saveliev AV A mesterséges intelligenciától az agymodellezésig. Moszkvai Állami Egyetem M. V. Lomonoszov, MAKS Press. 2015. - 108 p.; 21 cm - 500 példány. — Tudományos monográfia. - ISBN 978-5-317-04879-2 .

Linkek

• Ascoli, G. A. (szerk.). (2002). Számítógépes neuroanatómia: alapelvek és módszerek. Totowa, New Jersey: Humana Press.
• Sterratt, D., Graham, B., Gillies, A. és Willshaw, D. Ch 9 (2011). Principles of Computational Modeling in Neuroscience, 9. fejezet Cambridge, UK: Cambridge University Press.
• Rumelrhart, D., McClelland, JL és a PDP Research Group (1986). Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition, 1. kötet: Alapok. Cambridge: Az MIT Press.