Модель мозга

Ученый Крис Элиасмит (Chris Eliasmith) провел несколько лет, исследуя структуру головного мозга и взаимодействия между различными функциональными его частями. И в феврале следующего года будет издана книга под названием «Как построить мозг», которая описывает структуру «серого вещества», древовидные связи и другие мелкие анатомические тонкости мозга. В виде демонстрации для этой книги Крис Элиасмит создал «Spaun», наиболее сложную на сегодняшний день модель функционирования мозга.

Модель «Спаун» («Spaun», расшифровывается как «Semantic Pointer Architecture Unified Network» «Семантический Указатель Архитектуры Единой Сети) представляет собой компьютерную модель, которая может распознавать цифры и запоминать их, чтобы впредь определить последовательность и даже записать их на бумаге, с использованием симулятора руки. Создание такой модели является огромным скачком в развитии методов моделирования мозга в связи с тем, что теперь модели могут имитировать фактическое поведение человека, воссоздавая физиологические процессы, которые происходят в реальных нейронах и синапсах.

Касательно программной части модели, нужно заметить, что она состоит из 2,5 миллионов уникальных математических нейронов (формально их аналогов), организованных в подсистемы, которые отвечают своими характеристиками функциональным частям мозга, таламусу, пред фронтальной коре, и т.д. Так же, модель мозга имеет виртуальные глаза и руку-манипулятор, с помощью которой он может выполнять некоторые действия, на которые не одна предыдущая модель мозга не была способна.

Модель мозга

Модель Спаун имеет существенные отличия от других «искусственных мозгов», например таких как IBM Watson, в том, что она предназначена первоначально для того, что бы имитировать поведение, а не просто находить решения задач, аналогичным способом, как бы это делал человеческий мозг. Когда эксперты создавали Watson то они делали уклон, на эффективную борьбу с проблемами решения определенного класса задач, таких как поиск, анализ и принятие решений, но на самом деле методы решения этих проблем не похожи на те процессы, которые происходят в недрах человеческого мозга. Другая математическая модель мозга от IBM, под названием «Blue Brain Project» («Проект Синий Мозг»), является остроумным образцом для подражания пространственной структуре головного мозга и структуре его внутренних связей, но тем не менее эта модель не может имитировать поведение реальных мозгов — по крайней мере, так Крис Элиасмит сказал в интервью.

Но хочу успокоить тех, кто уже начал подумывать о восстании машин из «Терминатора», эти искусственные мозги на самом деле ничего не видят, и ничего не помнят, и даже не признают объектов, утверждает Элиасмит. Они попросту сидят в глубинах своих компьютерных систем и производят ряд сложных расчетов, которые никак не похожи на поведение реального мозга.

Сама же математическая модель, выполняется на суперкомпьютере в Университете Ватерлоо в Канаде. Модель имеет две основные части, одна из которых является моделью коры головного мозга, а вторая — основных ганглиев. Модель нейронов связанных реалистичными с физиологической точки зрения методами, и создана математическая модель взаимодействия таким образом, что с точки зрения современной науки, она похожа на часть реального мозга.

Представьте себе, что искусственный мозг видит, да подчеркну — именно видит, ряд чисел 1 2 3, и 5 6 7 а так же 3 4. В это время искусственные нейроны успешно обрабатывают эти визуальные данные, извлекая изображения цифр. Эта визуальная информация, поступает в кору головного мозга, которая может выполнять различные манипуляции с этими данными, сопоставляя их с изображениями из памяти, и обрабатывая. На основании предварительно обработанных данных, модель может сделать самостоятельно, даже определенные логические выводы и найти свои собственные ответы на некоторые вопросы.

«Вот в зависимости от типа информации и области в коре головного мозга, где эта информация изначально появилась, модель будет передавать информацию в другую часть коры головного мозга. Всякий раз, когда это происходит, строение коры обновляется и изменяется для формирования лучшего и более эффективного способа обработки полученной информации», — объясняет Элиасмит. А основные ганглии головного мозга являются своего рода маршрутизаторами, которые контролируют поток информации в коре головного мозга, решая проблему совершенно другого плана.

Эта модель старается быть гибкой и информативной, как реальные мозги. Для того чтобы полностью решить различные проблемы в нашей голове, часто параллельно, мы используем те же участки мозга. Тем не менее, модель Спаун все же математическая модель и имеет некоторые ограничения. Она сравнительно простая по сравнению с реальной нейронной сетью, так что ей не хватает пластичности и приспособляемости реального мозга. Но создатель Спауна уже работает над программной модернизацией, что бы модели не нужно было больше давать четких инструкций, а было достаточно указать, что она выполняет действие хорошо или, что она выбрала неверный путь и начала исправлять текущее решение, или же искала новые стратегии, чтобы найти решение.

«Способность модели имитировать физиологию и связанное с ней поведение мозга служит высоким целям в области неврологии, а также в области информатики», — сказал Элиасмит. Принципы модели Спауна могут помочь другим компьютерным системам более точно имитировать функции мозга, используя модель, мы пытаемся найти алгоритмы, созданные природой, которая, как известно, решает задачи как можно более эффективно.

Вот видео о моделировании мозга:


источник