В кората на вашия главен мозък работят 17 милиарда компютри
.td_uid_42_5c9cbd4701aa1_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_42_5c9cbd4701aa1_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}
В мозъка постъпва информация от външния свят – неговите неврони получават данни на входа, обработват ги и дават някакъв резултат. Това може да е мисъл (искам къри за вечеря), деяние (да си сготвя къри) или смяна на настроението (уха къри!). Каквото и да се получи на изхода, това „нещо“ се е получило посредством превръщане на входните данни (менюто) в някакъв резултат на изхода (Пиле Дансак, моля). И в случай че си представим мозъка като преобразовател с вход и излаз, то аналогията с компютъра е неизбежна.
За някой хора това е риторична хватка, само че за други е сериозна концепция. Но мозъкът не е компютър. Всъщност, компютър е всеки негов неврон. А в кората на основния мозък има 17 милиарда компютри.
Вижте това:
.td_uid_41_5c9cbd4701791_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_41_5c9cbd4701791_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}
Това е изображението на пирамидалния неврон. От тези кафези е формирана по-голямата част от кората на основния мозък. Петното в центъра е тялото на неврона, а на всички страни се вият и протягат дендритите, които наподобяват на извити проводници, получаващи данни от прилежащите близки и далечни неврони. Входните данни могат да постъпват по цялата дължина на всеки дендрит – някои покрай тялото неврона, а другите в самия завършек на дендрита. Има значение, къде тъкмо е постъпил сигналът.
Мнозина не схващат, какъв брой значимо е местоположението на входните данни. Обикновено работата на неврона се отъждествява с работата на елементарния суматор. В тази концепция дендритите са просто устройства за сумиране на входните данни. Активирането на всеки вход леко трансформира величината на напрежението в тази хипотетична електрическа верига. Ако сумираме сигналите, подадени на всички дендрити, то ще се генерира дендритен капацитет на действието, който се подава на аксона и става вход за другите неврони.
Това е комфортен ментален модел, който е в основата на всички компютърни невронни мрежи. Само че този модел е погрешен.
Дендритите не са просто парченца проводници. Те разполагат със лично устройство за генериране на капацитет на деяние. Ако на дребен сектор от дендрита са задействани задоволителен брой входове, то те ще бъдат усилени:
Съотношението сред броя дейни входове и времето на реакция от страна на дребна част на дендрита наподобява по следния метод:
Виждаме, че се е образувал местен пик: неочакван скок от съвсем нулева реакция от няколко входа до мощна реакция при прибавянето на единствено още един вход. Този сектор от дендрита работи „надлинейно“, тук 2+2=6.
От доста години се знае за тези местни пикове в обособени сектори на дендритите. Виждали сме появяването на капацитет на действието в невроните от мозъчните срезове. Виждали сми ги при животните под наркоза, които махат с лапи (да, мозъкът и без съществуването на схващане нещо чувства; единствено че не си прави труда да отговаря). А напълно неотдавна бяха регистрирани капацитети на действието в невроните на движещи се животни (да, Мур и неговите сътрудници записаха съответното електромагнитно поле от няколко микрона от мозъка на тичаща мишка; подлудял е нали?). Нo можем да кажем, че дендритите на пирамидалния неврон в действителност генерират капацитети на действието.
Но за какво този местен пик трансформира нашата визия за мозъка като компютър? Защото дендритите на пирамидалния неврон имат доста огромен брой обособени разклонения. Всяко от тях може да пресметна резултата и да даде въпросния пик. Това значи, че всяко отклонение на дендрита работи като едно малко нелинейно устройство, което сумира входни данни и генерира капацитет на действието, когато има задоволителен брой входни сигнали:
Но чакайте малко, Това нашият модел на неврона ли е? Ако сменяем всяко малко отклонение на дендрита с един дребен детайл на актуалните невронни мрежи, то в този случай пирамидалният смарт телефон ще наподобява по следния метод:
Да, всеки пирамидален неврон е двуслойна невронна мрежа. Всеки един .
Прекрасната научна работа на Поирази и Мел още през 2003 година сподели това. Те сътвориха комплициран компютърен модел на един неврон, в който се имитират всеки дребен пай на дендрита, локалните пикове в дендритите и методът им на прекосяване към тялото на неврона. След това бе направено в детайли съпоставяне на изхода на неврона с изхода на двуслойна невронна мрежа. Резултатите се оказаха идентични.
Необичайната големина на тези местни пикове потвърждава, че всеки неврон е компютър. Дори и един неврон може да пресметна голям брой нелинейни функционалности, в следствие от което също се генерира капацитет на действието. Така да вземем за пример, пирамидалният неврон с четири входа (синьо, море, жълто и слънце) и две разклонения, настоящи като дребни нелинейни устройства, може да пресметна функционалността за „Свързване на признаците“: да реагира на съчетанието синьо и море и жълто и слънце, само че да реагира по напълно различен метод на синьо и слънце и жълто и море. Разбира се, невроните имат доста повече от четири входа и доста повече от две разклонения: по този метод той може да пресметна безусловно астрономичен диапазон от логичен функционалности.
Съвсем неотдавна Ромен Кейз със своите другари (у аз съм му приятел) демонстрираха, че един единствен неврон пресмята изумително огромен брой функционалности, даже и без да генерира местен дендритен пик. А точно съществуването на доста дендритни връзки с опция да правят нелинейно сумиране дават опция на неврона да работи като двуслойна невронна мрежа. Това е двуслойна невронна мрежа, построена от неврони и дендрити, която пресмята разнообразни набори от нелинейни функционалности. И тай като съвсем всеки неврон има дендрити, съвсем всички неврони могат да бъдат двуслойна невронна мрежа.
Да се спрем и на нещо по-различно. Друго изумително разследване от възникването на местни пикове е, че невроните знаят за света доста повече, в сравнение с ни споделят. По-точно, колкото споделят на другите неврони.
Неотдавна зададох въпроса: по какъв метод мозъкът разпределя информацията? Когато следим връзките сред невроните в мозъка, ние можем да проследим пътя на данните от един неврон към различен. Но за какво информацията, явно налична в едната част от мозъка (да кажем миризмата на къри) не се появява в другите елементи на мозъка – да вземем за пример, в зрителната кора?
На този въпрос бяха дадени два противоположни отговора. Първият е, че в някои случаи мозъкът не е разграничен – по този начин да вземем за пример, звуците попадат в региона на мозъка, която дава отговор за ориентирането в разнообразни местности. Другият отговор е, че дендритите разделят мозъка.
Както към този момент разбрахме, локалният капацитет на действието е нелинейно събитие, което дава по-голям подтик спрямо подадените импулси на входовете. И тялото на неврона не може да открие нищо друго, с изключение на тези местни пикове. А това значи, че той пренебрегва по-голямата част от входните данни: мозъчният дял, генериращ подтик за останалата част на мозъка, е изолиран от огромна част на информацията, която получава всеки един неврон. Невронът реагира единствено тогава, когато огромен брой входове са дейни във времето и пространството – т.е., ситуирани са на една и съща област върху дендрита.
Получава се, че дендритите реагират на доста повече неща спрямо неврона. Точно по този начин и става. При нашите многократни лабораторни опити наблюдавахме по какъв начин в зрителната кора на мозъка огромен брой неврони реагират единствено на обекти, движещи се под избран ъгъл. В някои случаи невроните генерират капацитет на деяние при придвижване на обекта под ъгъл 60°, а други реагират на 90° или 120°. Но дендритите реагират на всички ъгли без изключение. Дендритите знаят доста повече за околния свят от невроните.
Също по този начин, те виждат доста повече. Невроните на зрителната кора реагират на разположението на обектите: един неврон може да реагира на обектите, които се намират горе вляво, а различен – на обектите долу вдясно. Наскоро Соня Хофър със своите сътрудници потвърди, че пиковете на невроните се появяват единствено като отговор на обектите с тъкмо несъмнено местонахождение, само че дендритите реагират на всичко, като неведнъж тяхната реакция е прекомерно надалеч от специализацията на съответния неврон. Ясно е, че невроните реагират единствено на дребна част от получената информация, а останалите данни остават скрити в дендритите.
Защо е значимо това? Всичко това значи, че всеки неврон в кората на основния мозък може коренно да промени своята функционалност, като единствено смени няколко входа. Някои входове са станали по слаби? И ненадейно цялата верига на дендрита замлъква.
Невронът, който до момента е харесвал котките да вземем за пример, тъй като тази верига е реагирала позитивно на котките, стопира да реагира по този начин интензивно, когато вашата котка скочи на клавиатурата на работещия компютър. По този метод могат да се разградят някои връзки в мозъка и реакцията към котките да стане по-различна. Няколко входа се усилват и ненадейно цяла верига неврони стартира да реагира: невронът, който в никакъв случай не е реагирал на усета на маслините, радостно генерира нови пикове, когато усети данните за цялостна уста с добре приготвени зелени маслини. Според мен, тези невронни връзки стартират да се реализират откакто човек навърши 20 години, само че да не се отвличаме. Ако входовете просто се сумираха, то новите входове биха се сражавали за старите за отнемане функционалностите на неврона. Но нищо сходно не се случва – всеки сектор на дендрита работи без значение и с лекост се трансферира към нов вид калкулации.
Това значи, че мозъкът прави доста калкулации. Не може невронът да се сита за суматор на входните данни и генератор на капацитети на действието. Само че безусловно по същия метод са направени детайлите в изкуствените невронни мрежи. И това ни подсказва, че дълбокото машинно образование и другите системи с изкуствен интелект въобще не са се и доближили до изчислителната мощ на действителния мозък.
В кората на основния мозък се намират към 17 милиарда неврона. За да разберем какво тъкмо вършат тези неврони, ние постоянно вършим прилика с компютрите. Някои учени употребяват сходни аналогии като крайъгълни камъни за своите причини. Разбира се, има и други отзиви. Но най-често като образец се показват компютърните невронни мрежи – те правят калкулации и се състоят от дребни детайли. Но тогава би трябвало да приемем, че мозъкът също пресмята. А в случай че считаме, че мозъкът е компютър, тъй като прекалено много наподобява на невронна мрежа, то би трябвало да признаем, че обособените неврони също са компютри. Всичките 17 милиарда в кортекса. А може би и всичките 86 милиарда в мозъка?
Натрапва се изводът, че кортексът – кората на основния мозък не е просто невронна мрежа. Това е невронна мрежа, формирана от невронни мрежи.
.td_uid_43_5c9cbd4701d04_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_43_5c9cbd4701d04_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}
В мозъка постъпва информация от външния свят – неговите неврони получават данни на входа, обработват ги и дават някакъв резултат. Това може да е мисъл (искам къри за вечеря), деяние (да си сготвя къри) или смяна на настроението (уха къри!). Каквото и да се получи на изхода, това „нещо“ се е получило посредством превръщане на входните данни (менюто) в някакъв резултат на изхода (Пиле Дансак, моля). И в случай че си представим мозъка като преобразовател с вход и излаз, то аналогията с компютъра е неизбежна.
За някой хора това е риторична хватка, само че за други е сериозна концепция. Но мозъкът не е компютър. Всъщност, компютър е всеки негов неврон. А в кората на основния мозък има 17 милиарда компютри.
Вижте това:
.td_uid_41_5c9cbd4701791_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_41_5c9cbd4701791_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}
Това е изображението на пирамидалния неврон. От тези кафези е формирана по-голямата част от кората на основния мозък. Петното в центъра е тялото на неврона, а на всички страни се вият и протягат дендритите, които наподобяват на извити проводници, получаващи данни от прилежащите близки и далечни неврони. Входните данни могат да постъпват по цялата дължина на всеки дендрит – някои покрай тялото неврона, а другите в самия завършек на дендрита. Има значение, къде тъкмо е постъпил сигналът.
Мнозина не схващат, какъв брой значимо е местоположението на входните данни. Обикновено работата на неврона се отъждествява с работата на елементарния суматор. В тази концепция дендритите са просто устройства за сумиране на входните данни. Активирането на всеки вход леко трансформира величината на напрежението в тази хипотетична електрическа верига. Ако сумираме сигналите, подадени на всички дендрити, то ще се генерира дендритен капацитет на действието, който се подава на аксона и става вход за другите неврони.
Това е комфортен ментален модел, който е в основата на всички компютърни невронни мрежи. Само че този модел е погрешен.
Дендритите не са просто парченца проводници. Те разполагат със лично устройство за генериране на капацитет на деяние. Ако на дребен сектор от дендрита са задействани задоволителен брой входове, то те ще бъдат усилени:
Съотношението сред броя дейни входове и времето на реакция от страна на дребна част на дендрита наподобява по следния метод:
Виждаме, че се е образувал местен пик: неочакван скок от съвсем нулева реакция от няколко входа до мощна реакция при прибавянето на единствено още един вход. Този сектор от дендрита работи „надлинейно“, тук 2+2=6.
От доста години се знае за тези местни пикове в обособени сектори на дендритите. Виждали сме появяването на капацитет на действието в невроните от мозъчните срезове. Виждали сми ги при животните под наркоза, които махат с лапи (да, мозъкът и без съществуването на схващане нещо чувства; единствено че не си прави труда да отговаря). А напълно неотдавна бяха регистрирани капацитети на действието в невроните на движещи се животни (да, Мур и неговите сътрудници записаха съответното електромагнитно поле от няколко микрона от мозъка на тичаща мишка; подлудял е нали?). Нo можем да кажем, че дендритите на пирамидалния неврон в действителност генерират капацитети на действието.
Но за какво този местен пик трансформира нашата визия за мозъка като компютър? Защото дендритите на пирамидалния неврон имат доста огромен брой обособени разклонения. Всяко от тях може да пресметна резултата и да даде въпросния пик. Това значи, че всяко отклонение на дендрита работи като едно малко нелинейно устройство, което сумира входни данни и генерира капацитет на действието, когато има задоволителен брой входни сигнали:
Но чакайте малко, Това нашият модел на неврона ли е? Ако сменяем всяко малко отклонение на дендрита с един дребен детайл на актуалните невронни мрежи, то в този случай пирамидалният смарт телефон ще наподобява по следния метод:
Да, всеки пирамидален неврон е двуслойна невронна мрежа. Всеки един .
Прекрасната научна работа на Поирази и Мел още през 2003 година сподели това. Те сътвориха комплициран компютърен модел на един неврон, в който се имитират всеки дребен пай на дендрита, локалните пикове в дендритите и методът им на прекосяване към тялото на неврона. След това бе направено в детайли съпоставяне на изхода на неврона с изхода на двуслойна невронна мрежа. Резултатите се оказаха идентични.
Необичайната големина на тези местни пикове потвърждава, че всеки неврон е компютър. Дори и един неврон може да пресметна голям брой нелинейни функционалности, в следствие от което също се генерира капацитет на действието. Така да вземем за пример, пирамидалният неврон с четири входа (синьо, море, жълто и слънце) и две разклонения, настоящи като дребни нелинейни устройства, може да пресметна функционалността за „Свързване на признаците“: да реагира на съчетанието синьо и море и жълто и слънце, само че да реагира по напълно различен метод на синьо и слънце и жълто и море. Разбира се, невроните имат доста повече от четири входа и доста повече от две разклонения: по този метод той може да пресметна безусловно астрономичен диапазон от логичен функционалности.
Съвсем неотдавна Ромен Кейз със своите другари (у аз съм му приятел) демонстрираха, че един единствен неврон пресмята изумително огромен брой функционалности, даже и без да генерира местен дендритен пик. А точно съществуването на доста дендритни връзки с опция да правят нелинейно сумиране дават опция на неврона да работи като двуслойна невронна мрежа. Това е двуслойна невронна мрежа, построена от неврони и дендрити, която пресмята разнообразни набори от нелинейни функционалности. И тай като съвсем всеки неврон има дендрити, съвсем всички неврони могат да бъдат двуслойна невронна мрежа.
Да се спрем и на нещо по-различно. Друго изумително разследване от възникването на местни пикове е, че невроните знаят за света доста повече, в сравнение с ни споделят. По-точно, колкото споделят на другите неврони.
Неотдавна зададох въпроса: по какъв метод мозъкът разпределя информацията? Когато следим връзките сред невроните в мозъка, ние можем да проследим пътя на данните от един неврон към различен. Но за какво информацията, явно налична в едната част от мозъка (да кажем миризмата на къри) не се появява в другите елементи на мозъка – да вземем за пример, в зрителната кора?
На този въпрос бяха дадени два противоположни отговора. Първият е, че в някои случаи мозъкът не е разграничен – по този начин да вземем за пример, звуците попадат в региона на мозъка, която дава отговор за ориентирането в разнообразни местности. Другият отговор е, че дендритите разделят мозъка.
Както към този момент разбрахме, локалният капацитет на действието е нелинейно събитие, което дава по-голям подтик спрямо подадените импулси на входовете. И тялото на неврона не може да открие нищо друго, с изключение на тези местни пикове. А това значи, че той пренебрегва по-голямата част от входните данни: мозъчният дял, генериращ подтик за останалата част на мозъка, е изолиран от огромна част на информацията, която получава всеки един неврон. Невронът реагира единствено тогава, когато огромен брой входове са дейни във времето и пространството – т.е., ситуирани са на една и съща област върху дендрита.
Получава се, че дендритите реагират на доста повече неща спрямо неврона. Точно по този начин и става. При нашите многократни лабораторни опити наблюдавахме по какъв начин в зрителната кора на мозъка огромен брой неврони реагират единствено на обекти, движещи се под избран ъгъл. В някои случаи невроните генерират капацитет на деяние при придвижване на обекта под ъгъл 60°, а други реагират на 90° или 120°. Но дендритите реагират на всички ъгли без изключение. Дендритите знаят доста повече за околния свят от невроните.
Също по този начин, те виждат доста повече. Невроните на зрителната кора реагират на разположението на обектите: един неврон може да реагира на обектите, които се намират горе вляво, а различен – на обектите долу вдясно. Наскоро Соня Хофър със своите сътрудници потвърди, че пиковете на невроните се появяват единствено като отговор на обектите с тъкмо несъмнено местонахождение, само че дендритите реагират на всичко, като неведнъж тяхната реакция е прекомерно надалеч от специализацията на съответния неврон. Ясно е, че невроните реагират единствено на дребна част от получената информация, а останалите данни остават скрити в дендритите.
Защо е значимо това? Всичко това значи, че всеки неврон в кората на основния мозък може коренно да промени своята функционалност, като единствено смени няколко входа. Някои входове са станали по слаби? И ненадейно цялата верига на дендрита замлъква.
Невронът, който до момента е харесвал котките да вземем за пример, тъй като тази верига е реагирала позитивно на котките, стопира да реагира по този начин интензивно, когато вашата котка скочи на клавиатурата на работещия компютър. По този метод могат да се разградят някои връзки в мозъка и реакцията към котките да стане по-различна. Няколко входа се усилват и ненадейно цяла верига неврони стартира да реагира: невронът, който в никакъв случай не е реагирал на усета на маслините, радостно генерира нови пикове, когато усети данните за цялостна уста с добре приготвени зелени маслини. Според мен, тези невронни връзки стартират да се реализират откакто човек навърши 20 години, само че да не се отвличаме. Ако входовете просто се сумираха, то новите входове биха се сражавали за старите за отнемане функционалностите на неврона. Но нищо сходно не се случва – всеки сектор на дендрита работи без значение и с лекост се трансферира към нов вид калкулации.
Това значи, че мозъкът прави доста калкулации. Не може невронът да се сита за суматор на входните данни и генератор на капацитети на действието. Само че безусловно по същия метод са направени детайлите в изкуствените невронни мрежи. И това ни подсказва, че дълбокото машинно образование и другите системи с изкуствен интелект въобще не са се и доближили до изчислителната мощ на действителния мозък.
В кората на основния мозък се намират към 17 милиарда неврона. За да разберем какво тъкмо вършат тези неврони, ние постоянно вършим прилика с компютрите. Някои учени употребяват сходни аналогии като крайъгълни камъни за своите причини. Разбира се, има и други отзиви. Но най-често като образец се показват компютърните невронни мрежи – те правят калкулации и се състоят от дребни детайли. Но тогава би трябвало да приемем, че мозъкът също пресмята. А в случай че считаме, че мозъкът е компютър, тъй като прекалено много наподобява на невронна мрежа, то би трябвало да признаем, че обособените неврони също са компютри. Всичките 17 милиарда в кортекса. А може би и всичките 86 милиарда в мозъка?
Натрапва се изводът, че кортексът – кората на основния мозък не е просто невронна мрежа. Това е невронна мрежа, формирана от невронни мрежи.
.td_uid_43_5c9cbd4701d04_rand.td-a-rec-img{text-align:left}.td_uid_43_5c9cbd4701d04_rand.td-a-rec-img img{margin:0 auto 0 0}
Източник: kaldata.com
КОМЕНТАРИ