Cały mózg myszy w 2 TB

[asteroida2]

Singularityhub pisze o urządzeniu umożliwiającym automatyczne odczytanie struktury mózgu myszy w rozdzielczości 300nm. Za pomocą diamentowego ostrza odkrajane są kolejne warstwy o grubości 0,5 mikrometra i skanowane za pomocą mikroskopu na linii ostrza. Powstałe obrazy są automatycznie łączone w trójwymiarową mapę.
Cały proces dla mózgu myszy trwa około 100 godzin i generuje mapę o wielkości 2 terabajtów.

singularityhub.com/2012/05/01/new-device-automatically-slices-and-scans-brains-then-puts-them-into-a-google-map/
Interesujące byłoby wykorzystanie tej mapy do stworzenia matematycznego modelu działania mózgu myszy. Współczesne superkomputery mogą już sobie z tym poradzić: Blue Brain Project w zeszłym roku symulował mniej więcej 10 razy mniejszy kawałek mózgu szczura na komputerze Blue Gene o mocy obliczeniowej 56 TFLOPS.

Kolejnym krokiem będzie pewnie próba symulowania działania całego mózgu łącznie z jego peryferiami: zmysłami i wysyłanymi przez mózg sygnałami. Wtedy będzie można zweryfikować poprawność używanych modeli, w szczególności np. to czy mysz "zeskanowana" zachowała umiejętności, których nauczyła się przed śmiercią. Jak również to czy zeskanowany mózg można nauczyć nowych rzeczy.

[bimota]

I co im tam wyszlo z tej "symulacji" ? Bajeczki...

[asteroida2]

> I co im tam wyszlo z tej "symulacji" ?

Jeśli pytasz o symulację przeprowadzaną przez Blue Brain Project, to możesz poczytać o tym w artykule w Nature:
www.nature.com/news/computer-modelling-brain-in-a-box-1.10066
Wyszło im kilka interesujących odkryć, ale póki co są one raczej interesujące dla neurobiologów, bo dotyczą struktury i komunikacji w kolumnach neuronalnych.

> Bajeczki...

Masz na myśli to, że "mózg jest siedliskiem duszy i wszelkie badania nad nim są herezją"?

[andrew.wader]

Jeśli metoda ustalanie połączeń neuronów ( i mam nadzieję komórek gleju) polega na zapamiętywaniu "wszystkiego co widać" na kolejnych krojonych warstwach o grubości 0,5 mikrometra to nic dziwnego że potrzeba 2 Terabajty i 56 TeraFLOPy

Konieczne jest sformułowanie metod, która zredukuje potem te różne niepotrzebne informacje histologiczne do mapy połączeń i spowoduje zapamiętanie już samej mapy.. np. tak jak w urządzeniach typu GPS.

Oczywiście osoby które interesują się neurofizjologia "kolumn neuronalnych kory mózgowej" .. (np. Majka Monacka) powinny się "rzucić wręcz" na uzyskane dane.. bo może już sposób działania owych kolumn jest już poznany ?

Prócz informacji o zeskanowaniu mózgu myszy warto zwrócić uwagę na cytowany przez asteroidę2 singularityhub.com/singularity/

Tym nie mniej czytając o tym postępie wiedzy nie sposób nie wziąć pod uwagę wypowiedzi P.T.duma10 z innego wątku forum.gazeta.pl/forum/w,32,134642572,135636873,Re_O_stanie_psychicznym_Heideggera_.html

gdzie napisał on.:

[".. Zmeczony tym wysilkiem wyrzuciwszy boga ze swego serca chce zbudowac nowego,sztuczna inteligencje. Poklada w niej wielkie nadzieje,ze to ona nauczy go rozumiec swiat i wtedy znajdzie to co zgubil,odnajdzie boga. Ale jest juz za pozno.Resentyment (Nietzsche) opanowal juz jak nieuleczelna choroba jego umysl. Ta filozofia ktora jest filozofia czlowieka ktory przegral swoja walke o wartosci zmienila nie tylko jego moralnosc. Nie potrafi juz myslec logicznie.Jego logika ogranicza sie tylko do waskich obszarow swiadomosci gdzie widac sens przyczyny i skutku.Calosc pola widzenia jest jednak zamglona bo nie jest mu juz dane widziec sens absolutny. Wszystko co pozostalo to jedynie meka ducha nasycona resentymentalizmem,filozofia kleski…"]

Ta wypowiedż to tak jak gdyby z innej branży .. tym nie mniej jest prawdą, że nie bardzo potrafimy odpowiedzieć na pytanie po co nam sztuczna inteligencja.. zwłaszcza iż .. ..powtarzam .. Paradoks Fermiego dotyczy także androidów.. Oni także tu nie przybyli ! ~ Andrew Wader

TO coraz bliżej ?

[trino1]

Interesujące, myszki to już całkiem zmyślne bestie, trzeba poznać i "hardware" i potem mieć "software" ale krok po kroku do sztucznej inteligencji dojdziemy.

oby tylko nie zapomnieć o kilku warunkach i groźbie z tej strony czy w ogóle groźby TO

[facet123]

Najwazniejsze czy podczas takiego skanowania nie pomija się jakichś cech które są istotne dla działania mózgu. Czy sporządzona mapa w tych 2 TB mieści wszystko co jest potrzebne do zasymulowania działania żywego mózgu?
2 TB to już zupełnie osiągalna przestrzeń dla symulacji na superkomputerach, więc wyniki moga być ciekawe.

[asteroida2]

> Najwazniejsze czy podczas takiego skanowania nie pomija się jakichś cech które są
> istotne dla działania mózgu. Czy sporządzona mapa w tych 2 TB mieści wszystko
> co jest potrzebne do zasymulowania działania żywego mózgu?

To jest bardzo ciekawe pytanie i pewnie w ciągu najbliższych lat się o tym przekonamy.
Taki skan jest wystarczająco dokładny, żeby opisać wszystkie neurony, wszystkie ich aksony i synapsy (średnica aksonu to około 1 um). Informacja o grubości tych aksonów jest jednak bardzo niedokładna, a to może oznaczać brak informacji o intensywności połączeń. Nie ma też informacji o typie konkretnych synaps, poziomie wzbudzenia błon, aktywności poszczególnych genów itd.
Bardzo możliwe, że dla zbudowania działającego modelu mózgu myszy to jeszcze za mało. Ale postęp jak widać jest bardzo szybki i jeśli nie za kilka, to za kilkanaście lat takie modele pewnie się pojawią.

[majka_monacka]

asteroida2 napisał:

> > Najwazniejsze czy podczas takiego skanowania nie pomija się jakichś cech które są
> > istotne dla działania mózgu. Czy sporządzona mapa w tych 2 TB mieści wszystko
> > co jest potrzebne do zasymulowania działania żywego mózgu?
>
> To jest bardzo ciekawe pytanie i pewnie w ciągu najbliższych lat się o tym prze
> konamy.
> Taki skan jest wystarczająco dokładny, żeby opisać wszystkie neurony, wszystkie
> ich aksony i synapsy (średnica aksonu to około 1 um). Informacja o grubości tych
> aksonów jest jednak bardzo niedokładna, a to może oznaczać brak informacji o
> intensywności połączeń. Nie ma też informacji o typie konkretnych synaps,
> poziomie wzbudzenia błon, aktywności poszczególnych genów itd.

To bardzo obiecujący kierunek badań. Ale dyskusja kolegów i zadawane pytania świadczą o niezrozumieniu procesów " myślenia" w mózgach żywych, mimo prób objaśnienia jak to działa i cytowanej literatury.

Krytyka eksperymentu:
Ponieważ "skanowany" jest mózg martwy, to nie są rejestrowane stany elektryczne mózgu, a i ślady elektrochemiczne są wątpliwe. Dlatego najcenniejsza informacja o przepływie informacji nie może być zarejestrowana. Siec neuronowa nie musi mieć specyficznej budowy i ściśle określonych połączeń. W rzeczywistości sieć w fazie wzrostu tworzy całkiem przypadkowe połączenia (patrz cytowany przeze mnie Edelmanizm neuronowy), które na dodatek w większości zanikają, pozostawiając tak zwaną siec "rzadkich" połączeń. O tym, które pozostają i jakie są stany wzmocnień synaptycznych decydują procedury uczenia, a więc "osobiste" doświadczenia każdej indywidualnej myszy. (Oczywiście większość z nich ma doświadczenia podobne)

Pochwała eksperymentu:
Według teorii kognitywistyki równie ważne jak drzewo połączeń wstępujących istotne są połączenia zstępujące (descedentne), od poziomu pętli sprzężeń poprzez neurony rekurencyjne, aż do potężnych wiązek aksonów schodzących z wyższych pól przetwarzania w korze aż do najniższych (np. w korze wzrokowej z pól V8 -> V6 -> V4 a nawet V1.
Połączenia ascedentne odpowiedzialne są za rozpoznawanie i kategoryzacje obiektów i dlatego skupiały uwagę badaczy, eksperymentatorów i konstruktorów sztucznego rozpoznawania.
Natomiast połączenia descedentne odpowiedzialne są za wzbudzanie wrażeń z pamięci, penetracje zasobów pamięciowych, odtwarzanie scen i widoków z pamięci epizodycznej, asocjacje z innymi modalnościami, skojarzenia, czyli za możliwości porównywania wzorców. Te procesy umożliwiają działanie instynktu ciekawości i zaspokojenie potrzeby "zrozumienia" bodźców (czyli wyszukiwania podobieństw), co jest podstawą świadomości.
Mam nadzieje, że skany mózgu jakichkolwiek ssaków wykażą liczbę i znaczenie tych szlaków przetwarzania informacji i skoncentrują dalsze badania na tych aspektach.
Małe zainteresowanie badaczy wynika z niezrozumienia przez neurologów i psychologów, jak proste jest wytwarzanie świadomości, a nawet "strach" przed odkryciem jak tworzy się świadomość.

Program badawczy:
Dla dokładnego wyjaśnienia, jak siec w korze (działanie reszty mózgu jest bez znaczenia [oczywiście bez znaczenia dla wytworzenia świadomości, ale o zasadniczym znaczeniu dla życia]) tworzy świadomość, bardziej celowe byłoby przebadanie aktywności elektrycznej i elektrochemicznej kolumny korteksu wraz z neuronami rekurencyjnymi oraz fragmentu kory (kilku pól) powiązanego aksonami wstępującymi i zstępującymi. Dotychczas nie jest zrozumiale, w jaki sposób sieć zapewnia równowagę pobudzeń i hamowania, tak aby siec nie ulegała wzbudzeniu (choroby psychiczne).
To pozwoliłoby na sformułowanie heurystyki przetwarzania informacji w sieci i jej symulowanie.
Taka sieć w niewielkim stopniu musiałaby odtwarzać sieć rzeczywistych połączeń u jakiejś wybranej wzorcowej myszy.

Tak wiec pojemność komputerów symulujących nie ma związku z "gęstością" skanowania mózgów żywych. (OK - ma niewielki związek)
Ta pojemność jest związana ze złożonością modelu środowiska, jaki będzie w stanie wytworzyć system w trakcie intensywnego uczenia. Jeśli ten model będzie zbyt ubogi, nie pozwalający na wytworzenie dostatecznie bogatego języka komunikacji, to nie uznamy, że system ma świadomość. Pojemność informacyjna systemu musi być porównywalna z ludzka, abyśmy zaakceptowali tezę, że jest to system samoświadomy.

Przypomnijmy, że ludzie skłonni są uznawać systemy budujące tylko nieznacznie uboższy model rzeczywistości i posiadające nieco tylko uboższy język, za osoby głupie (niższe wykształcenie, krótsze procedury uczenia), debili (osoby niepełnosprawne), niemyślące i nie posiadające uczuć wyższych (małpy, delfiny, inne rasy ludzkie) lub nieświadome (psy, koty, itp.). A przecież różnice tutaj nie przekraczają dwóch rzędów wielkości.

[facet123]

> Ponieważ "skanowany" jest mózg martwy, to nie są rejestrowane stany elektryczne mózgu, a i
> ślady elektrochemiczne są wątpliwe.

Zgadza się, ale nie wiadomo, czy te stany elektryczne są konieczne do "ponownegu uruchomienia". W stanie snu, braku przytomności, śpiączki bądź pod wpływem środków chemicznych daje się przecież wprowadzić mózg w stan wygaszenia i bardzo niskiej aktywności, a potem, po obudzeniu i dostarczeniu bodźców działa on tak jak wcześniej.
Tutaj najbardziej fascynujące było by właśnie dokonać takiego przebudzenia, ale w formie symulacji komputerowej.
Inne pytanie: czy potrafimy obecnie spreparować sygnały nerwowe zakodowane w taki sposób w jaki kodują je narządy zmysów - oczy i wzrok i dotyk na początek? (zakłądam, że smak i zapach to jeszcze wyższa szkoła jazdy, zwłaszcza zapach).

Uwieńczeniem takiego eksperymentu było by stworzenie wirtualnego środowiska, np. labiryntu analogicznego do labiryntu znanego myszy jeszcze z czasów kiedy żyła i doświadczała go w rzeczywistości. Gdyby na podstawie zachowania wirtualnej myszy udało się wykazać, że jest one analogiczne jak myszy żywej byłby to piękny rezultat.

Myślę, że jeszcze trochę na coś takiego poczekamy, ale raczej nie bardzo długo.

[majka_monacka]

facet123 napisał:

> > Ponieważ "skanowany" jest mózg martwy, to nie są rejestrowane stany elekt
> ryczne mózgu, a i
> > ślady elektrochemiczne są wątpliwe.
>
> Zgadza się, ale nie wiadomo, czy te stany elektryczne są konieczne do "ponownego
> uruchomienia". W stanie snu, braku przytomności, śpiączki bądź pod wpływem śr
> odków chemicznych daje się przecież wprowadzić mózg w stan wygaszenia i bardzo
> niskiej aktywności, a potem, po obudzeniu i dostarczeniu bodźców działa on tak
> jak wcześniej.

Te stany elektrochemiczne są najbardziej istotne, bo decydują o wzmocnieniach synaptycznych w których zawarta jest pamięć o przeszłej aktywności sieci. One właśnie tworzą specyficzne szlaki pobudzeń neuronowych, których konfiguracja jest reprezentacją mentalną naszych spostrzeżeń zmysłowych, zawartości pamięci i wyobrażeń, asocjacji, skojarzeń i innych "myśli".

> Tutaj najbardziej fascynujące było by właśnie dokonać takiego przebudzenia, ale
> w formie symulacji komputerowej.

Z powyższych względów, ciekawe ale niemożliwe.

> Inne pytanie: czy potrafimy obecnie spreparować sygnały nerwowe zakodowane w ta
> ki sposób w jaki kodują je narządy zmysów - oczy i wzrok i dotyk na początek?

Tak, potrafimy. Neurony nie wysyłają żadnych zakodowanych sygnałów. Występują tylko w dwóch stanach: pobudzenia/niepobudzenia. Z łatwością potrafimy generować poprzez pobudzenie grup neuronów takie wrażenia zbliżone do wrażeń spowodowanych naturalnymi bodźcami. Stąd próby sztucznego wzroku, słuchu itp.

> (zakładam, że smak i zapach to jeszcze wyższa szkoła jazdy, zwłaszcza zapach).

Wadliwe założenie, bo ośrodki przetwarzające te modalności działają w identyczny sposób jak wzrok, słuch i dotyk.
>
> Uwieńczeniem takiego eksperymentu było by stworzenie wirtualnego środowiska, np.
> labiryntu analogicznego do labiryntu znanego myszy jeszcze z czasów kiedy żyła
> i doświadczała go w rzeczywistości. Gdyby na podstawie zachowania wirtualnej
> myszy udało się wykazać, że jest one analogiczne jak myszy żywej byłby to piękny
> rezultat.
>
Kognitywistyka ma dużo dalej idące ambicje.

> Myślę, że jeszcze trochę na coś takiego poczekamy, ale raczej nie bardzo długo.
>
Zgoda

[facet123]

> Te stany elektrochemiczne są najbardziej istotne, bo decydują o wzmocnieniach s
> ynaptycznych w których zawarta jest pamięć o przeszłej aktywności sieci.

No tak, ale te stany (dotyczące pamięci) muszą być bardziej trwałe niż aktualne pobudzenie (aktualnie przepływający prąd). Inaczej mówiąc, umieszczenie czegoś w pamięci trwałej nie polega (chyba) na tym, że w jakichs synapsach pojawia się stały sygnał elektryczny którego zanik spowoduje bezpowrotną utratę wspomnienia (tak jak by to było w pamięci RAM komputera). Precież gdyby tak było mózg musiałby ciągle zwiększać zapotrzebowanie enegretyczne z powodu rosnącej liczby wspomnień.
Te stany są raczej zapisywane w formie chemicznej, na tyle trwałej żeby dała się zeskanować po smierci myszy.

[majka_monacka]

facet123 napisał:

> > Te stany elektrochemiczne są najbardziej istotne, bo decydują o wzmocnien
> > iach synaptycznych w których zawarta jest pamięć o przeszłej aktywności sieci.
>
> No tak, ale te stany (dotyczące pamięci) muszą być bardziej trwałe niż aktualne
> pobudzenie (aktualnie przepływający prąd). ...
> Te stany są raczej zapisywane w formie chemicznej, na tyle trwałej żeby dała się
> zeskanować po smierci myszy.

Nieprzypadkowo napisałam o śladach elektrochemicznych. Bo zjawiska na błonach i absorpcja neuroprzekaźników, wymaga podtrzymywania różnic potencjałów, co jest możliwe w tkance wilgotnej i prawdopodobnie żywej. Nawet jeśli zeskanujemy pełną sieć połączeń, lecz nie będziemy mieli wiedzy o sile tych połączeń, to funkcjonowanie mózgu pozostanie tajemnicą.
Konieczne jest prześledzenie szlaków transmisji mózgu funkcjonującego. Jest to prawdopodobnie dużo prostsze, niż "connectomics", ponieważ:

• - nie trzeba skanować całego mózgu, a tylko funkcjonalnie spójny fragment
• - ważne są szlaki transmisji, a nie ich położenie przestrzenne
• - metody zobrazowania dają niezwykle kontrastowe obrazy aktywnych neuronów
  

a wiedza o heurystykach stosowanych przez sieć byłaby nieporównywalnie większa, przy niższych kosztach.

Jest jeszcze inny powód bezproduktywności connectome, o którym już wcześniej pisałam.
Każda sieć wykształca w toku procedur uczenia, czyli życiowych doświadczeń, swój własny język wewnętrznych konfiguracji stanów pobudzeń neuronalnych. Wyższe piętra pól kory mózgowej uczą się rozpoznawać te stany i kategoryzować spostrzeżenia. To rozpoznawanie wymaga procedur uczenia. My rejestrując nawet jakąś konfiguracje pobudzeń nie mamy szansy rozpoznać co ona koduje!!! Mało tego, w toku dalszego uczenia, sieć się przekodowuje.
To tak jak gdyby rozebrać "Enigmę" i popatrzeć, który trybik z czym się zazębia. Nawet jeśli dojdziemy do zasady transponowania znanego nam tekstu, to będzie to nieużyteczne, bo każda
inna maszyna ma inne trybiki i inną budowę. A nawet znana nam maszyna po kolejnej probie szyfrowania, pozmienia zazębienia.

[facet123]

Ok, to nawet lepiej, że są rózne podejścia do skanowania/obrazowania mózgu w celu zabrania danych do jego symulacji.

> Każda sieć wykształca w toku procedur uczenia, czyli życiowych doświadczeń, swó
> j własny język wewnętrznych konfiguracji stanów pobudzeń neuronalnych.

Zgadza się, ale w sugerowanym preze mnie eksperymencie nie chodziło by o zrozumienie tego wewnętrznego języka. Przecież wystarczyło by dostarczyć bodźce w postaci symulowanych pobudzeń "na wejściu" i rejestrować pobudzenia "na wyjściu", bez wnikania w to co się dzieje wśrodku - w sesie cały ten środek trzeba zasymulować, ale nie wiedząc dlaczego pośrednie połączenia i pobudzenia są jakie są. Wielkim sukcesem było by odtworzenie w ten sposób jakichś zachowań żywej myszy.
Wracając do Twojej analogii, gdyby rozebrać enigmę na części i bezrozumnie wprowadzić je do komputerowej symulacji, to ta symulowana enigma powinna działać tak samo i to już jest wspaniały efekt i dowód tego, że jej działanie DA się zasymulować, nawet jeżeli nie wiadomo by było jaką formułę matematyczną realizuje enigma.
Inna analogia to obecne sztuczne sieci neuonowe - gdyby zapytać "jak działa sztuczna sieć nauczona np. klasyfikowania kształtów?" to odpowiedź była by bardzo trudna - wiadomo jak działają sztuczne neurony i dlaczego metoda uczenia (np. back propagation) działa i minimanizuje błąd, ale pytanie w jaki sposób kształty (lub inna wiedza) są repreentowane jako sieć wag połączeń pozostaje bez prostej odpowiedzi - zależnie od początkowych, losowych wag inicjujących ostateczne wagi tych samych połąceń w rónych sieciach uczonych tego samego mogą się sporo różnić. Z tego co wiem, to były prace na temat ekstrakcji wiedzy z nauczonych sztucznych sieci neuronowych, ale uwazam, że to osobna bajka i raczej nie jest na nią jeszcze czas. Ogólniej uważam, że w takich dyskusjach nie chodzi o zrozumienie wewnątrznego języka, ale o coś innego i to z kilku powodów:
1. Ta ekstrakcja była bardzo trudna nawet w przypadku sztucznych sieci neuronowych w których mamy pełną informację o wszystkich wagach i połączeniach, a działanie sztucznego neuronu jest skrajnie uproszczone w porównaniu do biologicznego. Taka ekstrakcja w przypadku tkanki biologicznej była by nieporównywalnie trudniejsza.
2. Sukces idei sztucznych sieci neuronowych miał miejsce bez związku z metodami ekstrakcji - sieci dały dobry model radzenia sobie z pewnymi klasami problemów. Nie chodziło o to żeby badać ich wewnętrzny język połączeń, ale aby wykorzystać je w działaniu
3. Istnienie tego wewnętrznego języka może być tylko pozorne. Może być tylko interpretacją obserwatora.
4. Żeby w ogóle zacząć iść w tym kierunku należało by najpierw posiadać działającą cyfrową symulację mózgu.

[majka_monacka]

facet123 napisał:
>
> Zgadza się, ale w sugerowanym przeze mnie eksperymencie nie chodziło by o zrozum
> ienie tego wewnętrznego języka. Przecież wystarczyło by dostarczyć bodźce w pos
> taci symulowanych pobudzeń "na wejściu" i rejestrować pobudzenia "na wyjściu",
> bez wnikania w to co się dzieje w środku - w sensie cały ten środek trzeba zasymu
> lować, ale nie wiedząc dlaczego pośrednie połączenia i pobudzenia są jakie są.

To nie takie proste. Problem w tym, że złożoność mózgów zwierzęcych jest tak duża, że ta metoda podawania bodźców na wejście i badania reakcji niczego się nie osiągnie.
"jeden reaguje nerwowo, a drugiego nic nie rusza..."
Metoda czarnej skrzynki jest wyjątkowo nieskuteczna w badaniu wewnętrznego życia psychicznego a zasady behawioryzmu zostały doszczętnie skompromitowane.

> Wielkim sukcesem byłoby odtworzenie w ten sposób jakichś zachowań żywej myszy.

To nie żaden sukces. Robot uciekający od kota lub płomienia, to prosta zabawka. Kognitywistyka ma dużo większe ambicje.

> Wracając do Twojej analogii, gdyby rozebrać enigmę na części i bezrozumnie wpro
> wadzić je do komputerowej symulacji, to ta symulowana enigma powinna działać
> tak samo i to już jest wspaniały efekt i dowód tego, że jej działanie DA się zasy
> mulować, nawet jeżeli nie wiadomo by było jaką formułę matematyczną realizuje
> enigma.

Tak, ale ta Enigma dynamicznie się zmienia, gdy działa. Badanie niedziałającej nic nam nie da.

> Inna analogia to obecne sztuczne sieci neuonowe - gdyby zapytać "jak działa szt
> uczna sieć nauczona np. klasyfikowania kształtów?" to odpowiedź była by bardzo
> trudna - wiadomo jak działają sztuczne neurony i dlaczego metoda uczenia (np. b
> ack propagation) działa i minimanizuje błąd, ale pytanie w jaki sposób kształty
> (lub inna wiedza) są repreentowane jako sieć wag połączeń pozostaje bez proste
> j odpowiedzi - zależnie od początkowych, losowych wag inicjujących ostateczne w
> agi tych samych połąceń w rónych sieciach uczonych tego samego mogą się sporo r
> óżnić. Z tego co wiem, to były prace na temat ekstrakcji wiedzy z nauczonych sz
> tucznych sieci neuronowych, ale uwazam, że to osobna bajka i raczej nie jest na
> nią jeszcze czas. Ogólniej uważam, że w takich dyskusjach nie chodzi o zrozumi
> enie wewnątrznego języka, ale o coś innego i to z kilku powodów:
> 1. Ta ekstrakcja była bardzo trudna nawet w przypadku sztucznych sieci neuronow
> ych w których mamy pełną informację o wszystkich wagach i połączeniach, a dział
> anie sztucznego neuronu jest skrajnie uproszczone w porównaniu do biologicznego
> . Taka ekstrakcja w przypadku tkanki biologicznej była by nieporównywalnie trud
> niejsza.
> 2. Sukces idei sztucznych sieci neuronowych miał miejsce bez związku z metodami
> ekstrakcji - sieci dały dobry model radzenia sobie z pewnymi klasami problemów
> . Nie chodziło o to żeby badać ich wewnętrzny język połączeń, ale aby wykorzyst
> ać je w działaniu

Do tej pory zgoda w każdym calu.

> 3. Istnienie tego wewnętrznego języka może być tylko pozorne. Może być tylko in
> terpretacją obserwatora.

To nie tylko interpretacja obserwatora. Przesyłanie informacji w sieciach jest faktem. I faktem jest, że jest ona formułowana w języku, ktorego dotychczas nie rozumiemy.

> 4. Żeby w ogóle zacząć iść w tym kierunku należało by najpierw posiadać działaj
> ącą cyfrową symulację mózgu.

To nie jest potrzebne. Pisaliśmy już o tym. Żeby budować odrzutowce nie trzeba posiadać cyfrowej symulacji ptaka czy muchy.

[asteroida2]

> Nawet jeśli zeskanujemy pełną sieć połączeń, lecz nie będziemy mieli wiedzy o sile tych
> połączeń, to funkcjonowanie mózgu pozostanie tajemnicą.

To jest jasne. Nikt nie proponuje skanować połączeń w postaci zerojedynkowej. Kluczem jest właśnie odtworzenie, jak silne są poszczególne połączenia.

> - nie trzeba skanować całego mózgu, a tylko funkcjonalnie spójny fragment

Ale co to znaczy? Przecież to, że jakieś połączenie aktualnie jest niefunkcjonalne, nie oznacza, że nie stanie się funkcjonalne przy jakimś innym pobudzeniu. Jeśli wybierzesz z mózgu tylko "aktualnie wykorzystywane" połączenia i zapomnisz o całej reszcie, dostaniesz sieć neuronową pozbawioną jakiejkolwiek elastyczności i robiącą w kółko to samo.

[majka_monacka]

asteroida2 napisał:

> > Nawet jeśli zeskanujemy pełną sieć połączeń, lecz nie będziemy mieli
>> wiedzy o sile tych połączeń, to funkcjonowanie mózgu pozostanie tajemnicą.
>
> To jest jasne. Nikt nie proponuje skanować połączeń w postaci zerojedynkowej.
> Kluczem jest właśnie odtworzenie, jak silne są poszczególne połączenia.

Oczywiście, ze to jest kluczem. Ale gradienty koncentracji neuroprzekaźników i innych substancji chemicznych oraz zjawiska na błonach komórkowych wymuszane są potencjałami elektrycznymi podtrzymywanymi przez żywy organizm. Należy się obawiać, że po zaniku tych potencjałów w martwej tkance, dyfuzja zniszczy te gradienty i nie pozwoli na odtworzenie właściwości funkcjonalnych synaps, oligodendrocytów, fal jonowych generowanych przez astrocyty itp. Skan będzie wiec małowartościowy, choć nie twierdzę, że całkiem bezwartościowy.
>
> > - nie trzeba skanować całego mózgu, a tylko funkcjonalnie spójny fragment
>
> Ale co to znaczy? Przecież to, że jakieś połączenie aktualnie jest niefunkcjona
> lne, nie oznacza, że nie stanie się funkcjonalne przy jakimś innym pobudzeniu.
> Jeśli wybierzesz z mózgu tylko "aktualnie wykorzystywane" połączenia i zapomnisz
> o całej reszcie, dostaniesz sieć neuronową pozbawioną jakiejkolwiek elastyczn
> ości i robiącą w kółko to samo.

Właśnie w tym miejscu przejawia się głębokie niezrozumienie właściwości sieci. Przyjmij, że cała kora nowa (neocortex), zwana czasem nie bez powodu "isocortex" stanowi całkowicie jednorodna strukturę. Oczywiście istnieją wyspecjalizowane obszary np. móżdżek, hipokamp, gdzie sieć ma inną strukturę i widocznie pełni nieco inne funkcje (ciekawe jakie). Jednakże to czego naprawdę nie wiemy, to jak porównywane sa wzorce pobudzeń docierające równocześnie do układu kolumn z pól "zmysłowych" i z zasobów pamięciowych, generowane poprzez pobudzenia zstępujące do niższych pól w hierarchii przetwarzania. Takie porównanie pozwala na przesyłanie sygnału rozpoznania konfiguracji pobudzeń gdy podobieństwo tych porównywanych konfiguracji jest wysokie, co jest równoważne z rozpoznaniem pobudzenia. To pobudzenie może odpowiadać obiektowi ale też stanom mentalnym, czyli uczuciom. To jest podstawa myślenia i te procesy zachodzące w korze decydują o świadomości.

Skanowanie całego żywego mózgu z wymaganą dokładnością chyba długo jeszcze nie będzie możliwe. Ale gdybyśmy je przeprowadzili, to poznalibyśmy zawartość pamięci myszy zawierającej doświadczenia jej życia. Także stany mentalne miłości do mysiego potomstwa, głodu i marzeń o ulubionych ziarnach, strachów przed kotami i mysimi wrogami. Nie jestem pewna, czy potrafilibyśmy je zrozumieć.

Jeśli zaś zrozumiemy, jak działa pojedyncza kolumna, to możemy zbudować sieć, której będziemy mogli uczyć dowolnych rzeczy. W ciele myszy, stanie się ona mózgiem myszy. Ale w ciele androida, może być ona wytrenowana na wojownika, czyli robić coś naprawdę pożytecznego.

[asteroida2]

> Należy się obawiać, że po zaniku tych potencjałów w martwej tkance, dyfuzja zniszczy
> te gradienty i nie pozwoli na odtworzenie właściwości funkcjonalnych synaps.

Ostatecznie na pewno zniszczy. Ale jak szybko? W końcu nie mówimy o całkowicie ciekłym środowisku. Te gradienty są wymuszane przede wszystkim przez samą strukturę błon komórkowych. Potencjały elektryczne mogą przechowywać informację krótkotrwałą (coś o czym właśnie myślisz), ale pamięć musi być, co już Face123 zaargumentował, zapisana w strukturze. Nie wiemy jak dokładnie tę strukturę trzeba odtworzyć, żeby dało się odzyskać tę pamięć, ale że struktura jest kluczowa, to wiemy.

> Jednakże to czego naprawdę nie wiemy, to jak porównywane sa wzorce pobudzeń
> docierające równocześnie do układu kolumn z pól "zmysłowych" i z zasobów
> pamięciowych, generowane poprzez pobudzenia zstępujące do niższych pól w hierarchii
> przetwarzania.

A jakie są możliwości? Ja widzę tylko jedną: za pomocą struktury. Struktura całej kolumny może stanowić "foremkę", która pewne wzorce rozpoznaje i wzmacnia, a inne blokuje. Struktura może stanowić też źródło wzorca i przy pobudzeniu wysyłać równoczesną i rozproszoną sekwencję impulsów, która może zostać z kolei rozpoznana przez inne struktury.

[majka_monacka]

asteroida2 napisał:

> Struktura całej kolumny może stanowić "foremkę", która pewne wzorce rozpoznaje
> i wzmacnia, a inne blokuje.
> Struktura może stanowić też źródło wzorca i przy pobudzeniu wysy
> łać równoczesną i rozproszoną sekwencję impulsów, która może zostać z kolei roz
> poznana przez inne struktury.

Tak ,ale rozpoznanie heurystyki, według której ten proces przebiega wymaga moim zdaniem śledzenia pobudzeń i reakcji na pobudzenia żywego, funkcjonującego fragmentu sieci a nie skanowania martwych tkanek.

[andrew.wader]

majka_monacka napisała .:
> Oczywiście istnieją wyspecjalizowane
> obszary np. móżdżek, hipokamp, gdzie sieć ma inną strukturę i widocznie pełni
> nieco inne funkcje (ciekawe jakie). ...

Moim zdaniem , współcześnie dość dokładnie już wiadomo w jakich to procesach kognitywnym biorą udział poszczególne pozakorowe ośrodki mózgu.

Należy jedynie zwrócić uwagę na osiągnięcia w siaiadujących dziedzinach badań jakimi sa np. funkcjonalne mapowanie mózgu metodą fMRI i badania dotyczące "functional conectivity" .. Np. vide pod.:

vincijesusbrain.blogspot.com/2007/12/brain-atlas-brodmann-areas-for-fmri.html
www.fmriconsulting.com/brodmann/Introduction.html
scan.oxfordjournals.org/content/2/1/67.full
~ Andrew Wader

[majka_monacka]

andrew.wader napisał:

> majka_monacka napisała .:
> > Oczywiście istnieją wyspecjalizowane obszary
> > np. móżdżek, hipokamp, gdzie sieć ma inną strukturę i widocznie pełni
> > nieco inne funkcje (ciekawe jakie). ...
>
> Moim zdaniem , współcześnie dość dokładnie już wiadomo w jakich to procesach
> kognitywnym biorą udział poszczególne pozakorowe ośrodki mózgu.

Dość dobrze wiadomo o rozmieszczeniu pól senso-motorycznych, bo łatwo śledzić szlaki sygnałów zmysłowych i motorycznych. Dzięki współczesnym metodom zobrazowania pracy mózgu wiadomo w jakie czynności mózgu angażowane sa poszczególne struktury i pola korowe i poza korowe. Jednakże typowy obraz przy najprostszych czynnościach wskazuje zaangażowanie prawie całego mózgu. Nic dziwnego, jeśli dla rozumienia wymagamy szerokich asocjacji. Poniżej cytuje za jedna z prac czynności, w które angażowany jest hipokamp.
"Hippocampus Associated Functions:
Memory
Memory encoding (many articles)
Verbal-semantic (Left) (16831858, 16472901, 16725214, many articles)
Faces (17604351, 15927485, 12498747, many articles)
Picture (15927485, 10739366)
Auditory (15054061)
Emotional (14758364)
Working memory (many articles)
Verbal-semantic (16051547, 15884095, 17403529)
Visual (16949839)
Episodic memory (many articles)
Autobiographical (17548799, 17204823, 16518010, many articles)
Olfactory and gustatory (16414279, 16839610, 17951077, many articles)
Recognition memory / memory recall and retrieval (17696171, 17958471, many articles)
Procedural memory consolidation (18439410, 18387582, 18155926, many articles)
Memory for novel/unexpected stimuli (anterior) (17354068)
Negative priming (18281155)
Emotion
Memory for unpleasant/fearful emotional stimuli (amygdala-hippocampal junction) (many articles)
Facial emotional perception (12099486, 12169250, 11997687, many articles)
Processing disgust-inducing and erotic images (16038771, 15488301)
Experience and regulation of emotional stress (15677422)
Expressing congruent facial movements (mirror neurons) (12738341)
Craving (15589112)
Hunger (12079866)
Embarassment (15528097)
Navigational Skills
Spatial (18240326, 17924521, 17893237, many articles)
Contextual ("landmark retrieval") (parahippocampal) (15506871, many articles)
Other
Novelty discrimination (12457753)
Past (right & left) and future (right) event construction (17126370)
Relational processing during elaboration of future events (18157862)
Anticipating regret (i.e. gambling) (16116457)
Insight in problem solving (12722972)
Informed decision-making (11927193)
Pattern separation (among common episodes) (17848502)
Detection of deviant stimuli (15390157)"

Czy to coś pomoże dla zrozumienia jego pracy? Myślę, że w przyszłości tak. Ale nie jest to przydatne do wyrycia zasady funkcjonowania sieci, która tworzy hipokamp. Droga wiedzie przez badania heurystyki przetwarzania informacji przez sieć kory, co opisywałam w innych watkach.

[andrew.wader]

Majka-monacka pod .:
forum.gazeta.pl/forum/w,32,135548570,135680550,Re_Caly_mozg_myszy_w_2_TB.html napisała m.inn.

[ "… Natomiast połączenia descedentne odpowiedzialne są za wzbudzanie wrażeń z pamięci, penetracje zasobów pamięciowych, odtwarzanie scen i widoków z pamięci epizodycznej, asocjacje z innymi modalnościami, skojarzenia, czyli za możliwości porównywania wzorców. Te procesy umożliwiają działanie instynktu ciekawości i zaspokojenie potrzeby "zrozumienia" bodźców (czyli wyszukiwania podobieństw), co jest podstawą świadomości.
Mam nadzieje, że skany mózgu jakichkolwiek ssaków wykażą liczbę i znaczenie tych szlaków przetwarzania informacji i skoncentrują dalsze badania na tych aspektach.
Małe zainteresowanie badaczy wynika z niezrozumienia przez neurologów i psychologów, jak proste jest wytwarzanie świadomości, a nawet "strach" przed odkryciem jak tworzy się świadomość. …"]

Cieszę się żę coraz częściej Majka_monacka podkreśla znaczenie połączeń descendentnych (reprodukujących, rekurencyjnych) i podkreśla ich znaczenie niezbędność dla wytwarzania wyobrażeń (tworzenia obrazów mentalnych)..

Nareście narasta zrozumienie, że mózg to jest układ działający głównie w oparciu o manipulowanie na wyobrażeniach obrazów percepowanych wcześniej..

Tym bardziej warto podkreślić trudność z "przejściem od informacji" ze warstwowych (anatomiczno – histologicznych ) skanów mózgu do uchwycenia procesu wytwarzania wyobrażenia ..

Intuicyjnie oddaje to rysunek który już kiedyś przytaczałem..


Natomiast fragment wypowiedzi Majki Monackiej .: [" Małe zainteresowanie badaczy wynika z niezrozumienia przez neurologów i psychologów, jak proste jest wytwarzanie świadomości, a nawet "strach" przed odkryciem jak tworzy się świadomość. …"] należy oprotestować !

Zgodziłbym się z tezą iż owi neurolodzy i psychologowie nie zdają sobie sprawy …"jak proste jest zrozumienie i odtworzenie formowania wyobrażeń" .. Natomiast tworzenie świadomości nie jest proste.. Przecież Majka monacka czasami (tak jak i ja) też pisze, że { samoświadomość wymaga wyobrażenia sobie siebie na tle modelu świata .. umiejętności przypomnienia sobie swojej przeszłości ..i rozumienia ..działań także ruchowych, ale co najtrudniejsze … stałej percepcji swojego wnętrza ( informacji płynących niejako z brzucha … )…. rozumienia seksualności .. a do tego wszystkiego sama kora nie wystarczy ..Trzeba mieć ciało ~ Andrew Wader

[majka_monacka]

andrew.wader napisał:
>
>
> .... Natomiast tworzenie świadomości nie jest proste.. Przecież Majka monacka czasami
> (tak jak i ja) też pisze, że { samoświadomość wymaga wyobrażenia sobie siebie
> na tle modelu świata .. umiejętności przypomnienia sobie swojej przeszłości
> ..i rozumienia ..działań także ruchowych, ale co najtrudniejsze … stałej
> percepcji swojego wnętrza ( informacji płynących niejako z brzucha … )
> . rozumienia seksualności .. a do tego wszystkiego sama kora nie wystarczy
> ..Trzeba mieć ciało ~ Andrew Wader

Wielokrotnie pisałam tutaj, że dla uzyskania świadomości nie wystarczy sama sieć, lecz konieczne jest "ucieleśnienie" sieci. I to nie wystarczą same zmysły, ale także konieczne są urządzenia wykonawcze, które pozwolą tak zwanemu, w slangu kognitywistów, "ucieleśnionemu agentowi", manipulować środowiskiem i ewentualnie w tym środowisku się poruszać.
Ta konieczność wynika z wymogu zdolności systemu do samouczenia się. Jeśli agentowi nikt nie dostarcza informacji, to aby ją zdobywać musi on sam penetrować środowisko, badać otoczenie i występujące w nim zjawiska. Aby określić swoją rolę w tym środowisku musi być aktywny, i sprawdzać skutki swojej interakcji z otoczeniem.

Ten wymóg nie jest udowodniony, ale większość kognitywistów ma przekonanie o takiej konieczności. Nie są znane systemy samoświadome nie dysponujące zdolnością interakcji z otoczeniem.

[szymek_50]

Dzięki terapii genowej myszy żyją dłużej.