Нейронний шум допомагає вчитися. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

Нейронний шум допомагає вчитися

30.03.2015

Двадцять років тому нейробіологи зі Стенфорда виявили у деяких нейронів мозку дивну шумову активність: вони реагували на такі стимули, які, здавалося, не мали до них жодного відношення. І така активність виникала саме тоді, коли мозок ухвалював якесь рішення. А сам експеримент полягав у наступному: піддослідні тварини мали визначити, як рухаються точки на екрані, праворуч наліво чи зліва направо; у разі правильної відповіді видавалась нагорода. За допомогою такої моделі можна вивчати, які процеси у мозку супроводжують формування категорій. Категоризація об'єктів та явищ - одна з найзагальніших особливостей психіки, що лежить в основі навчання, і справді було б цікаво дізнатися, що в цей момент відбувається у мозку. В даному випадку, як легко зрозуміти, потрібно було виділити два класи об'єктів: ті, що рухаються в один бік, і ті, що рухаються в протилежний бік.

В результаті вдалося виявити групу нейронів, що реагують на рух, причому серед них були такі, що ставали особливо активними саме в момент ухвалення рішення. Однак активність їх виглядала так, ніби одні клітини у відповідь на точку кричали "праворуч наліво!", а інші у відповідь на ту саму точку - "зліва направо!", незалежно від того, куди насправді точка рухається. Рівень шуму знижувався за допомогою винагороди за правильну відповідь - вона налаштовувало нейрони, роблячи їх більш розбірливими і менш галасливими, тому вони починали реагувати здебільшого лише на точки якоїсь однієї, "своєї" категорії. Причому особливо дивно було те, що нейронний шум відбувався зовсім не на тих ділянках кори, які зазвичай пов'язані з прийняттям рішення.

Навіщо шумлять нейрони в "непрофільному" відділі мозку, вдалося частково з'ясувати тільки зараз, за допомогою комп'ютерної моделі, розробленої Тетяною Енгіл (Tatiana Engel) та її колегами; результати їхньої роботи опубліковані в Nature Communications. Модель імітувала роботу нейронних ланцюгів, що зв'язують сенсорні ділянки мозку з категоріюючими. Віртуальні нейрони "спостерігали" точки, які рухалися в різні боки і які потрібно було розподілити за такими ж двома класами, "правим" і "лівим" - як і у вихідному експерименті з тваринами.

Змодельований нейронний ланцюг, на відміну від реальної, можна позбавити можливості шуміти, що дослідники і зробили. Але виявилося, що без нейронного шуму, що супроводжує вибір, неможливе формування категорій. Іншими словами, для того, щоб в умі сформувався клас точок, що рухаються праворуч наліво, мозок повинен робити вибір у "галасливих" умовах, коли частина нейронів одночасно "агітуватимуть" за неправильну відповідь. Якщо відволіктися від точок і підібрати більш життєвий приклад, то уявімо, що ви щоранку вибираєте між чашкою кави та чашкою чаю. Ви робите вибір щодня протягом тижня, двох тижнів, місяця, півроку, і зрештою приходьте до думки, що ранкова чашка кави – саме те, що треба. Але якщо раптом трапиться так, що ваш мозок робитиме вибір без жодного шуму, то у вас просто не сформується зв'язок між ранковим годинником і кавою, саме поняття ранкової кави не буде.

Звичайно, тут є велика спокуса інтерпретувати нейронний шум як "сумнів", або як "необхідність розглядати всі варіанти рішення з можливих". Втім, такі формулювання відносяться, швидше, до галузі філософії, яку ми навряд чи можемо співвіднести з конкретними нейрофізіологічними феноменами. Однак цілком можливо, що нові дані в майбутньому дозволять створити якісь апаратні методи, що покращують когнітивні здібності - через управління нейронним шумом. Але поки що доведеться з'ясувати, звідки він, власне, береться: чи це сенсорні відділи його генерують, чи його виробляють інші області мозку, які безпосередньо пов'язані з прийняттям рішень, або тут задіяні і сенсорний, і когнітивний відділи разом.

<< Назад: Звукові процесори xCORE-Audio 30.03.2015

>> Вперед: Дистанційне сканування відбитків пальців 29.03.2015

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Доведено існування правила ентропії для квантової заплутаності 09.05.2024

Квантова механіка продовжує дивувати нас своїми таємничими явищами та несподіваними відкриттями. Нещодавно Бартош Регула із Центру квантових обчислень RIKEN та Людовіко Ламі з Амстердамського університету представили нове відкриття, яке стосується квантової заплутаності та її зв'язку з ентропією. Квантова заплутаність відіграє важливу роль у сучасній квантовій інформатиці та технологіях. Однак складність її структури робить розуміння та керування нею складними завданнями. Відкриття Регулу та Ламі показує, що для квантової заплутаності справедливе правило ентропії, подібне до того, що існує для класичних систем. Це відкриття відкриває нові перспективи в галузі квантової інформатики та технологій, поглиблюючи наше розуміння квантової заплутаності та її зв'язку з термодинамікою. Результати дослідження вказують на можливість оборотності перетворень заплутаності, що може спростити їх використання в різних квантових технологіях. Відкриття нового правила е ...>>

Міні-кондиціонер Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Літо - час відпочинку та подорожей, але часто спека може перетворити цей час на нестерпне борошно. Зустрічайте новинку від Sony – міні-кондиціонер Reon Pocket 5, який обіцяє зробити літо комфортнішим для своїх користувачів. Sony представила унікальний пристрій - міні-кондиціонер Reon Pocket 5, який забезпечує охолодження тіла у спекотні дні. З його допомогою користувачі можуть насолоджуватися прохолодою у будь-який час та в будь-якому місці, просто носячи його на шиї. Цей міні-кондиціонер оснащений автоматичним налаштуванням режимів роботи, а також датчиками температури та вологості. Завдяки інноваційним технологіям, Reon Pocket 5 регулює свою роботу залежно від активності користувача та умов довкілля. Користувачі можуть легко настроювати температуру за допомогою спеціальної мобільної програми, підключеної через Bluetooth. Крім того, для зручності доступні спеціально розроблені футболки та шорти, до яких можна прикріпити міні-кондиціонер. Пристрій може ох ...>>

Енергія з космосу для Starship 08.05.2024

Виробництво сонячної енергії в космосі стає все більш реальним з появою нових технологій та розвитком космічних програм. Керівник стартапу Virtus Solis поділився баченням використання Starship від SpaceX для створення орбітальних електростанцій, здатних забезпечувати енергією Землю. Стартап Virtus Solis представив амбітний проект створення орбітальних електростанцій, використовуючи Starship від SpaceX. Ця ідея може значно змінити сферу виробництва сонячної енергії, зробивши її доступнішою та дешевшою. Основою плану стартапу є зниження вартості запуску супутників у космос із використанням Starship. Передбачається, що завдяки цьому технологічному прориву виробництво сонячної енергії у космосі стане конкурентоспроможнішим порівняно з традиційними джерелами енергії. Віртуальна Solis планує створити великі фотоелектричні панелі на орбіті за допомогою Starship для доставки необхідного обладнання. Однак одним із ключових виклик ...>>

Новий метод створення потужних батарей 08.05.2024

З розвитком технологій та розширенням використання електроніки стає все більш актуальним питання створення ефективних та безпечних джерел енергії. Дослідники з Квінслендського університету представили новий підхід до створення потужних батарей на основі цинку, який може змінити пейзаж енергетичної індустрії. Однією з головних проблем традиційних батарей, що перезаряджаються, на водній основі була їх низька напруга, що обмежувало їх застосування в сучасних пристроях. Але завдяки новому методу, розробленому вченими, цей недолік успішно подолано. В рамках свого дослідження вчені звернулися до спеціального органічного з'єднання – катехолу. Воно виявилося важливим компонентом, здатним покращити стабільність роботи батареї та збільшити її ефективність. Цей підхід призвів до значного збільшення напруги цинк-іонних акумуляторів, що зробило їх конкурентоспроможнішими. За словами вчених, такі батареї мають кілька переваг. Вони мають б ...>>

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Випадкова новина з Архіву

Позашляховик Ford Everest 2022 08.03.2022

Новий Ford Everest офіційно представлений в Австралії. Позашляховик третього покоління почнуть продавати цієї весни.

Ford Everest 2022 зберігає рамну конструкцію – платформою з ним поділився новий пікап Ford Ranger. Семимісний позашляховик став більшим, його колісна база збільшена на 50 мм - до 2900 мм.

Дизайн Ford Everest також виконаний у дусі Ranger – у нього високий капот, широкі грати радіатора та С-подібні світлодіодні фари. У дорожчих версіях оптика матрична.

У салоні вперше з'явилися віртуальна панель приладів та великий 12-дюймовий сенсорний дисплей портретного формату. Задні сидіння отримали горизонтальне регулювання.

Базова комплектація Ford Everest тепер включає 9 подушок безпеки, адаптивний круїз-контроль, автоматичне гальмування, контроль розмітки та сліпих зон. Топовий варіант Platinum додає електропривід сидіння водія, вентиляцію передніх крісел та паркувальний автопілот.

Позашляховик запропонують із турбодизелями об'ємом 2,0 та 3,0 л, але їх характеристики поки не повідомляють. Всі версії отримають 10-ступінчасту автоматичну КПП, а повний привід доповнять знижувальною передачею та блокуванням заднього диференціала. Ford Everest зберіг хороші позашляхові якості та може подолати брід глибиною до 80 см.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт