{а}дон Хахам (xaxam) wrote,
{а}дон Хахам
xaxam

Categories:

Подражая Асе Казанцевой

Где в телевизоре прячется картинка

Давеча давали в нашей ешиве полулярную (в смысле, полу-популярную, но для широкой научной общественности) лекцию про то, чем мы думаем. Поп-звезда из Коламбии рассказывал про то, как и что у нас в голове мигает, когда мы смотрим и слушаем.

В 2016 году поставили (забыл, кто, но см. ниже) эксперимент на живом человеке. Уткнулись ему в конкретный нейрон из visual cortex и стали смотреть, при виде каких картинок он возбуждается. Почему-то этот конкретный нейрон возбуждался ("выстреливал", говоря ихним языком, а не то, что можно было бы подумать) при виде Эйфелевой башни, а ни на что другое не реагировал, в частности, совершенно индифферентно относился к портрету президента Обамы. Пока испытуемому не показали пару раз фотошоп Обамы на фоне Эйфелевой башни: после этого нейрон стал возбуждаться уже от одного вида Обамы, безотносительно к тому, есть ли на картинке башня или нет.

Современная наука считает, что в нашем мозгу хранятся образы, картинки, слова, запахи и т.д., которые мы "запомнили": каждый такой "мем" состоит из нескольких нейронов, связанных синапсами. Для сложных понятий нужно больше нейронов и больше включенных связей, простые ("коленные реакции") обходятся меньшими. Обучение (в частности, возникновение ассоциации между башней и Обамой) состоят в том, что соответствующие "хранилища" расширяются и появляются и общие нейроны, и лишние связи.

В такой картинке всё было бы радужно и просто, если б не вычислительная сложность. В условном мозгу находится примерно триллион нейронов (10^12), связанных априорно между собой в граф синапсами. Граф этот очень "разреженный": количество ребер, сходящихся в одном узле, порядка тысячи. Соответственно, процесс обучения описывается поиском сильно связанных подграфов в слабо связанном мире ("клик", cliques). Однако же поиски клики большого размера, - задача, экспоненциально сложная (грубо говоря, не допускающая иного решения, кроме полного перебора, что совершенно нереально при таких колоссальных размерах). Тем не менее мы всё же учимся. Как? хороший вопрос...

По дороге слушатели узнали интересные вещи. Картинки (двухмерные, трёхмерные и даже "четырёхмерные" клипы) хранятся примерно так же, как одномерные слова, хотя и в разных частях головы. Как человек анализирует речь? Испытуемому зачитывают длинный нудный список односложных (английских) слов, - существительные, прилагательные, глаголы, ... Иногда в такой последовательности появляются осмысленные сочетания слов, а иногда - осмысленные пары складываются в короткие осмысленные предложения. Замеряется частота "стрельбы" разных нейронов, - она составляет порядка десятка герц. Когда появляются осмысленные пары, начинает регистрироваться вдвое меньшая частота, четвёрки ещё уполовинивают её. Зная параметры нейрохимии, можно посчитать, сколько нейронов задействовано в "распознании" одного такого слова. Оказалось, 11-12. Довольно экономно (сколько бит в слове надо иметь, чтобы закодировать сто тысяч слов естественного языка)? При этом, однако ж, оказалось, что одно и то же существительное запоминается отдельно как подлежащее (субъект действия), и отдельно как дополнение (объект). А что, логично. Кажется, такое разделение присутствует во всех языках, может, оно в самом деле генетически запрограммировано архитектурой мозга.

Вообще приведённые цифры интересно покатать туда-сюда, чтоб они обрели смысл. Скажем, теоретически можно было бы себе залудить какую-нибудь гигантскую программу планетарного масштаба по brain mapping, подобную программе секвенирования генома человека. Расшифровка человеческого гена прошла от совершенно безнадёжной задачи до рядовой медицинской процедуры всего за одно поколение. Но с составлением карты мозга затык в размерах: длина ДНК в нуклеотидах - порядка миллиарда (10^9), а число синапсов в мозгу - (10^12)*(10^3)=10^15, на шесть порядков больше (в миллион раз). Правда, картографией можно заниматься по частям: очертания континентов уже хорошо известны (см. илл.).

С другой стороны, конечно, поразительно: архитектура мозга "в общем", - какие-то patterns, которые там генетически заложены, - порождается "программой", в миллион раз более короткой, чем та структура, которую она в конце концов формирует. А то, что генетически очень много там заложено, - несомненно. Я вот за собой на старости лет стал замечать, что эффект "лошадиной фамилии" становится персистентным. Теорема, ну, как его там, - что нули производной полинома находятся в выпуклой оболочке нулей полинома, - у неё ещё есть очень красивое доказательство, - чёрт, чьего она имени? совершенно из головы вылетело... Актёр, ну как его, он в этом фильме снимался, и ещё в этом, и скандал был, когда он разводился, - забыл, как его зовут. И так вплоть до случайно встреченных во время вечерней прогулки людей, - приподнимаешь шляпу, кланяешься, обмениваешься парой фраз, - ну, мужик с биологии, знаю его двадцать лет, он тем-то и тем-то занимается, а как же его звать-то? неловко...

Оказалось, - статистически значимое явление, не только у меня. Что-то неестественное наш мозг видит в наклеивании ярлыков, и с возрастом, когда надо экономить на оперативной памяти, эти знания из неё выгружаются в первую очередь. Через сутки-другие всплывает, конечно: на жёстком диске информация сохранилась, всё нормально. Теорема Гаусса-Лукаса.

И в конце - снова про триллион. Примерно такое число поколений сменилось на Земле с момента возникновения жизни. Алгоритм, создавший разумный мозг в процессе слепого естественного отбора, умудрился сделать это за число шагов, сопоставимое с числом нейронов у нас в голове.

П.С. Я, как мог, попытался напеть то, что позавчера от Паваротти услышал. Не судите строго, лучше поправьте ошибку, если заметите.

♣ Когда вы не сможете прочесть эту надпись здесь, вы сможете всегда её прочесть тут. Комментируйте где хотите, на Дриме уже comment count unavailable таких осторожных комментаторов набралось.

А Оккам... да хрен с ним, с Оккамом!

Subscribe

  • Энергетический охранник

    Кадры решают всёСтарина Бидон назначил нового представителя Америки на переговорах о разделе нефтеносного шельфа между Израилем и Ливаном. Нового…

  • Вертикаль власти

    Иисус Навин и Моисей в одном флаконе ❝Хочу напомнить, что ещё в рамках Послания Президента Федеральному Собранию Владимир Владимирович давал…

  • Дезигн на службе медицины

    IQ tester for convalescentНа картинке - пульсоксиметр, гаджетик, который меряет насыщение крови кислородом и одновременно частоту пульса. А вот…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 89 comments

  • Энергетический охранник

    Кадры решают всёСтарина Бидон назначил нового представителя Америки на переговорах о разделе нефтеносного шельфа между Израилем и Ливаном. Нового…

  • Вертикаль власти

    Иисус Навин и Моисей в одном флаконе ❝Хочу напомнить, что ещё в рамках Послания Президента Федеральному Собранию Владимир Владимирович давал…

  • Дезигн на службе медицины

    IQ tester for convalescentНа картинке - пульсоксиметр, гаджетик, который меряет насыщение крови кислородом и одновременно частоту пульса. А вот…