Русская культура 16 века
<<  История книги: от глиняной таблички до электронной бумаги «Шаги в историю»: подведение итогов заочного этапа XVI турнира им. М.В. Ломоносова  >>
XVI Международная конференция МАТЕМАТИКА
XVI Международная конференция МАТЕМАТИКА
http://ecology
http://ecology
Елена Вениаминовна Будилова
Елена Вениаминовна Будилова
Каковы общие принципы работы нервной, эндокринной, иммунной и генной
Каковы общие принципы работы нервной, эндокринной, иммунной и генной
Терехин А.Т., Будилова Е.В. Сетевые механизмы биологической регуляции
Терехин А.Т., Будилова Е.В. Сетевые механизмы биологической регуляции
Нейронная сеть Хопфилда
Нейронная сеть Хопфилда
Функция Ляпунова (функция энергии)
Функция Ляпунова (функция энергии)
Функция энергии для сети Хопфилда является суммой двух членов:
Функция энергии для сети Хопфилда является суммой двух членов:
Функция энергии для сети из двух нейронов
Функция энергии для сети из двух нейронов
Увеличение глубины аттракторов при увеличении числа запомненных
Увеличение глубины аттракторов при увеличении числа запомненных
Увеличении глубины аттрактора при увеличении параметра крутизны G
Увеличении глубины аттрактора при увеличении параметра крутизны G
Уменьшение числа аттракторов сети из 81 нейрона при уменьшении G (по
Уменьшение числа аттракторов сети из 81 нейрона при уменьшении G (по
Модель старения мозга С возрастом в мозге происходит множество
Модель старения мозга С возрастом в мозге происходит множество
Поскольку, как было показано, уменьшение параметра G приводит к
Поскольку, как было показано, уменьшение параметра G приводит к
Когнитивный эффект возрастного сглаживания функции энергии сети
Когнитивный эффект возрастного сглаживания функции энергии сети
«Я думаю, что сейчас я более успешно работаю в науке, чем когда был
«Я думаю, что сейчас я более успешно работаю в науке, чем когда был
Глобальный аттрактор нейронной сети мозга – какому понятию он
Глобальный аттрактор нейронной сети мозга – какому понятию он
Развитие мозга В период младенчества и раннего детства, наоборот,
Развитие мозга В период младенчества и раннего детства, наоборот,
Процент элиминированных межнейронных связей и значения функции энергии
Процент элиминированных межнейронных связей и значения функции энергии
Таким образом, в период младенчества, детства, отрочества и юности
Таким образом, в период младенчества, детства, отрочества и юности
Телескопический эффект автобиографической памяти
Телескопический эффект автобиографической памяти
Таким образом, в молодости рельеф функции энергии нейронной сети
Таким образом, в молодости рельеф функции энергии нейронной сети

Презентация: «Применение функций Ляпунова в исследовании когнртивных прцессов и физиологии человека». Автор: *. Файл: «Применение функций Ляпунова в исследовании когнртивных прцессов и физиологии человека.ppt». Размер zip-архива: 1591 КБ.

Применение функций Ляпунова в исследовании когнртивных прцессов и физиологии человека

содержание презентации «Применение функций Ляпунова в исследовании когнртивных прцессов и физиологии человека.ppt»
СлайдТекст
1 XVI Международная конференция МАТЕМАТИКА

XVI Международная конференция МАТЕМАТИКА

КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ Пущино, 19 – 24 января 2009 г. ПРИМЕНЕНИЕ ФУНКЦИЙ ЛЯПУНОВА В ИССЛЕДОВАНИИ КОГНИТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ И ФИЗИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА А.Т. Терехин, Е.В. Будилова Биологический факультет МГУ Институт когнитивной нейрологии СГА

1

2 http://ecology

http://ecology

genebee.msu.ru/3_SOTR/CV_Terekhin.htm

2

3 Елена Вениаминовна Будилова

Елена Вениаминовна Будилова

Старший научный сотрудник кафедры общей экологии Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, кандидат технических наук Адрес: 119992, Россия, Москва, Ленинские горы 1, строение 12, Биологический факультет МГУ, кафедра общей экологии Телефон: +7(495)939-32-51 E-mail: evbudilova@mail.ru

3

4 Каковы общие принципы работы нервной, эндокринной, иммунной и генной

Каковы общие принципы работы нервной, эндокринной, иммунной и генной

систем регуляции организма? Каковы общие возрастные тенденции изменения характера когнитивной деятельности и физиологии человека? Каковы общие принципы возможного воздействия на регуляторную систему организма с целью повышения эффективности ее функционирования? В данном сообщении мы пытаемся ответить на эти вопросы, рассматривая регуляторную систему организма как нейроподобную сеть и анализируя свойства ее функции Ляпунова.

4

5 Терехин А.Т., Будилова Е.В. Сетевые механизмы биологической регуляции

Терехин А.Т., Будилова Е.В. Сетевые механизмы биологической регуляции

Успехи физиологических наук, 1995, т. 26(4), 75-97. Карпенко М.П., Качалова Л.М., Будилова Е.В, Терехин А.Т. Когнитивные преимущества третьего возраста: нейросетевая модель старения мозга. Журнал высшей нервной деятельности, 2009, №2. Терехин А.Т., Будилова Е.В., Карпенко М.П., Качалова Л.М., Савко Т.Г., Чмыхова Е.В.. Онтогенетическая эволюция и инволюция когнитивной деятельности мозга: нейросетевой подход. Круглый стол «Теория развития: дифференционно-интеграционная парадигма» Москва, 12-13 февраля 2009 г.

5

6 Нейронная сеть Хопфилда

Нейронная сеть Хопфилда

Динамика состояний:

Динамика весов (правило Хебба):

Hopfield J.J. Neurons with graded response have collective computational properties like those of two-state neurons. PNAS, 1984, v. 81, 3088–3092.

6

7 Функция Ляпунова (функция энергии)

Функция Ляпунова (функция энергии)

Для рассматриваемой сети можно построить соответствующую ей функцию Ляпунова (функцию энергии, потенциальную функцию), обладающую тем свойством, что состояние сети всегда изменяется в направлении уменьшения функции энергии.

7

8 Функция энергии для сети Хопфилда является суммой двух членов:

Функция энергии для сети Хопфилда является суммой двух членов:

При больших G преобладающее значение имеет первый член:

При малых G преобладает второй член:

8

9 Функция энергии для сети из двух нейронов

Функция энергии для сети из двух нейронов

E1

E2

E1+E2

9

10 Увеличение глубины аттракторов при увеличении числа запомненных

Увеличение глубины аттракторов при увеличении числа запомненных

образов

10

11 Увеличении глубины аттрактора при увеличении параметра крутизны G

Увеличении глубины аттрактора при увеличении параметра крутизны G

При уменьшении G сначала исчезают самые мелкие аттракторы, а затем все более и более глубокие

11

12 Уменьшение числа аттракторов сети из 81 нейрона при уменьшении G (по

Уменьшение числа аттракторов сети из 81 нейрона при уменьшении G (по

результатам моделирования)

12

13 Модель старения мозга С возрастом в мозге происходит множество

Модель старения мозга С возрастом в мозге происходит множество

нейроанатомических и нейрохимических изменений, способствующих ослаблению межнейронных связей. Например, начиная с 20-летнего возраста постоянно снижается плотность многих постсинаптических рецепторов, вследствие чего снижается чувствительность нейронов к входящим сигналам. Соответственно, процесс старения мозга можно ассоциировать с уменьшением величины параметра крутизны G сигмоидной кривой:

13

14 Поскольку, как было показано, уменьшение параметра G приводит к

Поскольку, как было показано, уменьшение параметра G приводит к

сглаживанию рельефа функции энергии нейронной сети и уменьшению числа аттракторов, то можно сделать вывод о том, что при старении мозга наряду с отрицательными, на первый взгляд, изменениями его когнитивных свойств, такими как ослабление памяти, у человека появляется ценная способность видеть проблемные ситуации с более общей точки зрения, выделять в них главное и, в конечном итоге, находить стратегически более эффективные решения, т.е. возникает способность, которую можно рассматривать как составляющую часть мудрости – когнитивного свойства, ассоциируемого традиционно с пожилым возрастом.

14

15 Когнитивный эффект возрастного сглаживания функции энергии сети

Когнитивный эффект возрастного сглаживания функции энергии сети

Терехин А.Т., Будилова Е.В, Качалова Л.М. Когнитивные преимущества третьего возраста. Материалы конференции "Третий возраст: старшее поколение в современной информационной среде", Москва, СГА, 30 января 2008 г.

15

16 «Я думаю, что сейчас я более успешно работаю в науке, чем когда был

«Я думаю, что сейчас я более успешно работаю в науке, чем когда был

молод. В науке очень важна проницательность (judgement), а я теперь лучше понимаю, какие проблемы важны, а какие – нет.» Эрик Кандел, лауреат Нобелевской премии по медицине 2000 г. 77 лет

16

17 Глобальный аттрактор нейронной сети мозга – какому понятию он

Глобальный аттрактор нейронной сети мозга – какому понятию он

соответствует? Может быть, это солженицинское «изображение вечности»? «В такие минуты весь смысл существования — его самого за долгое прошлое и за короткое будущее, и его покойной жены, и его молоденькой внучки, и всех вообще людей представлялся ему не в их главной деятельности, которою они постоянно только и занимались, в ней полагали весь интерес и ею были известны людям. А в том, насколько удавалось им сохранить неомутненным, непродрогнувшим, неискаженным — изображение вечности, зароненное каждому. Как серебряный месяц в спокойном пруду.» А.И. Солженицын. Раковый корпус. Глава 30 - Старый доктор. М., Новый мир, 1991.

17

18 Развитие мозга В период младенчества и раннего детства, наоборот,

Развитие мозга В период младенчества и раннего детства, наоборот,

усложненяется рельеф функции и увеличивается число ее аттракторов, поскольку растет число межнейронных связей и их интенсивность увеличивается. Однако в последующие годы детства, отрочества и юности значительная часть межнейронных связей (до 40%) элиминируется. Казалось бы, рельеф функции энергии должен сглаживаться. Однако наши расчеты показывают, что при не слишком больших масштабах элиминации наиболее слабых межнейронных связей локальные минимумы функции энергии, наоборот, углубляются – происходит как бы контрастирование сформировавшихся образов (понятий).

18

19 Процент элиминированных межнейронных связей и значения функции энергии

Процент элиминированных межнейронных связей и значения функции энергии

сети из 200 нейронов в локальном минимуме k = 100 при G = 72?10-5.

19

20 Таким образом, в период младенчества, детства, отрочества и юности

Таким образом, в период младенчества, детства, отрочества и юности

рельеф функции Ляпунова нейронной сети мозга усложняется, а ее локальные минимумы углубляются. Развитие мозга в направлении от простого к сложному имеет принципиальное значение. Сложный неструктурированный мозг не способен эффективно усвоить захлестывающий его поток слабо структурированной внешней информации. Он должен быть сначала простым, чтобы уловить наиболее общие внешние закономерности, и только после этого постепенно усложняясь, усвоить детали. На уровне компьютерного моделирования эта «важность начинания с малого» была показана Дж. Элманом на примере спонтанного усвоения правил грамматики искусственной нейронной сетью [Elman 1993].

20

21 Телескопический эффект автобиографической памяти

Телескопический эффект автобиографической памяти

21

22 Таким образом, в молодости рельеф функции энергии нейронной сети

Таким образом, в молодости рельеф функции энергии нейронной сети

усложняется, а в пожилом возрасте сглаживается, как бы приближаясь к его детскому состоянию. Кроме того, с возрастом растет доля вспоминаний о далеком прошлом. Учитывая также, что все регуляторные системы организма образуют единую нейрогеногуморальную сеть, следует сделать вывод о том, что в пожилом возрасте должен наблюдаться не только ментальный, но и эмоциональный возврат к прошлому, т.е. происходить как бы обратное движение во времени. Можно сказать, что, в некотором смысле, жизнь это долгое возвращение в детство – к тому «изображению вечности», которое было «заронено» в нас при рождении.

22

«Применение функций Ляпунова в исследовании когнртивных прцессов и физиологии человека»
http://900igr.net/prezentacija/istorija/primenenie-funktsij-ljapunova-v-issledovanii-kognrtivnykh-prtsessov-i-fiziologii-cheloveka-229307.html
cсылка на страницу

Русская культура 16 века

12 презентаций о русской культуре 16 века
Урок

История

150 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по истории > Русская культура 16 века > Применение функций Ляпунова в исследовании когнртивных прцессов и физиологии человека