Модель мозку
Модель мозку - будь-яка теоретична система, яка прагне пояснити фізіологічні функції мозку за допомогою відомих законів фізики і математики, а також відомих фактів нейроанатомії та нейрофізіології [1]. Існують щонайменше два основних положення, які грають фундаментальну роль в теорії функціонування мозку, щодо яких сходиться думка більшості сучасних теоретиків:
- Основні властивості мозку визначаються топологічною структурою мережі нервових клітин (нейронів) і динамікою розповсюдження імпульсів у цій мережі.
- Здібності біологічних мереж переробляти інформацію не залежать від яких-небудь особливих віталістичних сил, які не можуть бути відтворені пристроєм чи створеним руками людини.
Важливо відзначити, що ще нікому не вдалося виявити в окремих елементах або клітинах нервової мережі будь-яку специфічну психологічну функцію, таку, як пам'ять, самосвідомість або розум. Це дає підстави припускати, що такі властивості притаманні не окремим елементам, а пов'язані з організацією та функціонуванням нервової мережі в цілому. Якщо по цим питанням думки вчених в основному сходяться, то вони істотно розходяться в питанні про те, наскільки методи зберігання, відшукання і обробки інформації в мозку відповідають методам, які використовуються в сучасній техніці. З одного боку, є точка зору, відповідно до якої мозок працює за заздалегідь заданими алгоритмами, близьким до алгоритмів, що застосовуються в цифрових машинах (монотипні моделі), з іншого ж боку, висловлюється думка, що мозок функціонує не на основі детермінованих алгоритмів, і функції його мало схожі з відомими логічними та математичними алгоритмами в цифрових машинах, а найістотнішими є імовірнісні методи і механізми адаптації (генотипні моделі).
Монотипні моделі. Ідея створення моделей з простих логічних елементів з нейроподібними властивостями отримала перші імпульси з таких джерел
ред.- 1. Робота Тюрінга «Про обчислювальні числах» (1936 рік) і подальша розробка фон Нейманом та іншими вченими в 40-х роках програмованих цифрових машин.
- 2. Робота Рашевського «Математична біофізика» (1938 рік) поклала початок дослідженню питання про те, як можна за допомогою «нервових мереж», що складаються з формалізованих нейронів і зв'язків, реалізувати психологічні функції.
- 3. Робота Маккаллок і Піттса «Логічне числення ідей, що відносяться до нервової активності» (1943 рік).
При монотипному підході властивості елементів (нейронів), які утворюють нервову мережу повністю задані аксіоматично, так само як і топологія мереж. Для аналізу характеристик монотипної моделі використовується числення висловлювань, оскільки розглядається окрема повністю детермінована система. При цьому, функціональні властивості звичайно постулюються як вихідні дані.
Генотипні моделі
ред.У той час як монотипний напрямок виник стихійно під впливом бурхливого зростання обчислювальної техніки і теорій автоматичного регулювання, генотипний напрямок випробував на собі менший вплив технічних наук, і швидше за перебував під впливом фізіології та анатомії:
- 1. Описова анатомія 19 століття підготувала ґрунт для досліджень локалізації функцій мозку.Нейрологи, наприклад Дж. Х. Джексон, відзначали явну пластичність системи, що виражається у здатності сусідніх областей приймати на себе функцію пошкоджених ділянок;
- 2. Павлов та інші вчені обговорювали можливі механізми адаптивної модифікації центральної нервової системи та висували різні гіпотези щодо місцезнаходження «слідів пам'яті».
- 3. Лешлі проголосив повну взаємозамінність більшості частин кори головного мозку. З поступовим накопичення даних щодо «розподіленої пам'яті» з'явилися всі більш явні вказівки на те, що «сліди пам'яті» більш-менш рівномірно розподілені по всій тканині кори.
- 4. Хоча нейрологи, про які тут згадувалося, багато писали про гіпотетичну організацю мозку, вони зовсім не займалися питаннями, пов'язаними з безпосередньою побудовою моделей у вигляді деталізованих теоретичних схем, які дозволяли б робити точні висновки. Психологи і філософи, більш схильні до умоглядних міркувань, першими спробували уявити собі в деталях шляхи розвитку психологічних функцій у системах, які вже можна назвати моделями мозку. Хебб і Хейкі спробували показати, яким шляхом організм в процесі індивідуального дозрівання може набувати здатність до сприйняття.
- 4.1. Для Хейкі розпізнавання властивостей стимулу є в принципі питанням класифікації. Аттлі згодом розробив теорію класифікуючого автомату.
- 4.2. У своїй біологічній частині найбільш детально розроблена модель Хебба. Хебб припускав наявність процесу, завдяки якому нейрони, які часто збуджуються одночасно, зв'язуються у функціональні структури, так звані «асоціації клітин» і «фазові послідовності», які під впливом відповідного стимулу викликають елементарний образ або відчуття. Але робота Хебба занадто декларативна і нестрога у своїх визначеннях, тому її скоріше варто розглядати як опис того, як повинна в кінцевому підсумку виглядати задовільна модель.
- 5. Робота Ешбі «Конструкція мозку» (1952 рік) не визначає конкретну модель мозку, але зате в ній розробляються основи аналізу замкнених систем, які як предмет дослідження повинні включати, крім реакції організму, також зовнішнє середовище і правила взаємодії організму із ним.
- 6. Основи теорії перцептронів були закладені в 1957 році і в наступних роботах Розенблатта, Джозефа та інших було розглянуто велику кількість моделей з різними властивостями. Перцептрони не призначені служити точною копією будь-якої конкретної нервової системи. Вони являють собою спрощені мережі, створені для вивчення закономірних взаємозв'язків між організацією нервової мережі, структурою навколишнього її середовища і «психологічними» властивостями, якими може мати дана мережа.
Див. також
ред.Примітки
ред.- ↑ F. Rosenblatt, Principles of Neurodynamic: perceptrons and the theory of brain mechanisms, 1965