С одной стороны, еще Резерфорд говорил: «Если учёный не может объяснить уборщице, которая убирается у него в лаборатории, смысл своей работы, то он сам не понимает, что он делает». С другой стороны, короткое объяснение порой способно запутать сильнее, чем что-либо прояснить. Я занимаюсь искусственным интеллектом. В этой области есть два основных направления: одно — придумать алгоритмы как что-либо сделать и другое — объяснить, как это делает человеческий мозг. И если первое направление может похвастаться грандиозными успехами, то второе пока только фонтанирует идеями разного уровня здравости. Понимание работы мышления усложняется тем, что все алгоритмические идеи должны быть соотнесены с возможностями реального мозга и пройти тест на биологическую достоверность. Так вот, мое направление – второе.
Сейчас сложилась очень интересная ситуация. Пожалуй, наконец удалось вплотную приблизится к пониманию того, как устроен и работает мозг. Это значит, что стало понятно, как устроена память, как осуществляется оперирование информацией, как формируется поведение и мышление. Слово «понятно» означает, что стали ясны как биологические механизмы, так и то, как полностью воспроизвести все это на компьютере. Сказанное звучит нескромно, вызывающе и попахивает шарлатанством. Скорее всего я именно так бы и отнесся к такого рода заявлениям читай бы я, а не пиши эти строки.
Если в двух словах (чтобы запутать или заинтриговать, тут как получится), это звучит так. Удалось показать механизм того, как информация может распространяться по мозгу не только между нейронами, непосредственно связанными между собой, а в произвольных направлениях путем передачи возмущений со специфическими внутренними узорами. Интерференция возмущений позволила описать механизм памяти на метаботропных рецептивных кластерах, который оказался удивительно похож на принципы оптической голографии. Получилось обосновать, что информация которой оперирует мозг имеет природу, аналогичную природе квантовых систем. То есть информационные понятия не имеют определенного смысла, а только спектр возможных значений. В момент выбора смысла происходит процедура аналогичная коллапсу волновой функции квантовой системы, при которой выбирается одно из возможных (наиболее уместных) состояний. Удалось понять, как за счет самоорганизации в коре возникает механизм, который позволяет за один такт проверить все возможные состояний «квантовой системы». То есть как на биологическом уровне в точности реализуется квантовый компьютер и квантовые вычисления. Иначе говоря, как мозгу удается так распараллелить вычисления, что оказываются задействованы не отдельные группы нейроны, а сразу все пространство коры, проверяя одновременно все пространство возможных гипотез. Ну а уж на все на это удалось наложить механизм обучения с подкреплением, включающий механизм формирования эмоциональных оценок и обучения с отложенным результатом.
Из того что сказано, скорее всего, ничего толком понять невозможно (я бы не понял). Но можно составит общее представление о направлении исследований. В среду, 16 сентября 2015 года, я буду обо всем этом подробно рассказывать в институте физиологии имени Павлова, что в городе Санкт-Петербурге. Ниже текст рассылки:
Уважаемые коллеги!
16 сентября (среда) в 12.00 в конференц-зале Института физиологии им. И.П. Павлова состоится семинар.
С докладом «Как мозг реализует голографическую память и выполняет квантовые вычисления» выступит Алексей Дмитриевич Редозубов.
Автор расскажет о паттерно-волновой модели в которой, используя уже известные биологические механизмы, удалось показать принципы распределенной памяти, свойственной мозгу, и то как с ее помощью в пространстве кортикальных мини-колонок коры осуществляются супер-параллельные вычисления, создающие достаточно точный аналог квантовых систем.
Адрес: наб. Макарова, д.6, конференц-зал.
Приглашаются все желающие!
Зал там большой, места точно будут. Если у кого будет желание и возможность – приглашаю. Выступление попробую записать и выложить отдельной статьей. Посмотрим, удастся ли мне самому понять, чем я занимаюсь.
P.S. Пост родился спонтанно после того, как не далее чем сегодня прочитал здесь на Гиктайме статью, которая начиналась со слов: «Теория основана на анализе имеющейся информации о биологическом нейроне и нервной системе из современной нейробиологии и физиологии мозга». Далее описывались воззрения, которые имели место быть уже более полувека назад. Наука не стоит на месте, понимание того как работает нейрон и вообще кора мозга давно ушли вперед. Формальные нейроны, используемые в нейронных сетях, не имеют ничего общего с реальными нейронами, что прекрасно понимают все те, кто в теме. Собственно, рассказ на семинаре и пойдет о современном представлении о работе биологических нейронов и нервной системы.
UPD
Запись выступления и статья о том почему мозг похож на вселенную.
Комментарии (41)
aigame
14.09.2015 06:37+1«Формальные нейроны, используемые в нейронных сетях, не имеют ничего общего с реальными нейронами» — для меня это главная пречина, почему столь плачевные результаты в биологическом подходе.
За 50 лет морфология нейрона не изменилась, как в общем за последние миллионы лет.
Starnger
14.09.2015 09:08+1Алексей, скажите пожалуйста, как специалист занимающийся данной проблематикой, как вы относитесь к гипотезам, высказанным Р. Пенроузом в его книгах «Новый Ум Короля» и «Тени Разума»?
В них он как-раз таки рассуждает о квантово-механической природе явления сознания, строки этого поста показались мне очень близко перекликающимися с данными книгами.
Однако, хочу заметить, что Пенроуз в своей книге предлагает рассматривать отдельный нейрон скорее как уже небольшую вычислительную систему, чем как отдельно взятый простейший логический элемент, аналогичный транзистору.
Данные книги произвели на меня большое впечатление, и не смотря на свою давнюю публикацию изобилуют идеями пока не принятыми широкими массами, зачастую в постах посвященных тематике искусственного интеллекта я встречаю информацию и точки зрения противоречащие простым, в принципе, доводам этих книг, поэтому захотелось услышать ваше мнение на этот счет.
AlexeyR
14.09.2015 13:18Книги потрясающие. «Новый Ум Короля» перечитывал дважды. Мои идеи, навеянные Пенроузом есть тут. Пенроуз считал, что квантовые процессы ответственны за сознание. Я так не считаю, мое мнение, что сознание — это самостоятельная сущность. У меня есть достаточно серьезное обоснование природы сознания, но это отдельная тема. Мне удалось показать не то, как квантовая механика используется мозгом, а то, как биологически мозг создает систему, которая ведет себя аналогично квантовой.
elingur
14.09.2015 10:22+1То есть как на биологическом уровне в точности реализуется квантовый компьютер и квантовые вычисления.
Может быть вы имели в виду нейрокомпьютер? Квантовый компьютер основан на некоторых явлениях микромира, а нейроны мозга — все таки макромир. Хотя полностью согласен, что аналогия с некоторыми квантовомеханическими явлениями безусловно есть. Но не более чем аналогия, как мне кажется.AlexeyR
14.09.2015 13:33Квантовый компьютер достаточно легко моделируется на обычном, например вот замечательная демонстрация. Главная проблема в том, что чтобы выбрать состояние в момент измерения надо просчитать значение вероятности для всех возможных состояний квантовой системы. Это элементарно для 10-20 кубитов, но для 60 и более начинается комбинаторный взрыв. Физическая квантовая система позволяет получить решение за один такт за счет своих свойств. Это как водяной компьютер позволяет решить систему диффиренциальных уравнений без вычислений, а за счет того что поток воды сам принимает нужные свойства. Мне удалось показать как мозг реализует одновременную проверку всех возможных гипотез, избегая при этом комбинаторного взрыва. То что получилось — аналогия квантовых систем, но при этом реализация квантовых вычислений.
stepik777
14.09.2015 18:50+2Мне удалось показать как мозг реализует одновременную проверку всех возможных гипотез, избегая при этом комбинаторного взрыва. То что получилось — аналогия квантовых систем, но при этом реализация квантовых вычислений.
Без использования квантового компьютера нельзя произвести квантовые вычисления на нормальной скорости (без комбинаторного взрыва). Так что, либо это не квантовые вычисления, либо в мозгу квантовый компьютер.AlexeyR
14.09.2015 19:33В том-то и фокус, что оказалось можно. И более того, оказалось, что вся архитектура мозга под это заточена. Подробности будут в выступлении.
faiwer
14.09.2015 19:40+1Фантастика какая-то. Очень ждём записи выступления ;)
artemonster
14.09.2015 22:51+1Начал следить за его лекциями с первых циклов, когда ещё восторгался всем и вся и мало чего сам понимал. Прошло пару лет, разобрался, познакомился с толковыми людьми, трезво посмотрели на выдающиеся заключения Алексея и рукой махнули. Там давно чел уже в космический бред улетел :)
stepik777
14.09.2015 21:25+1То есть, по-вашему, можно построить компьютер, который будет работать как квантовый, но при этом не используя никакие квантовые эффекты? Сколько архитектуру под это не затачивай, это невозможно, если только вы не открыли какие-то новые, неизвестные физические явления, что, вероятно, не так.
Я вижу тут несколько вариантов:
1. То, о чём вы говорите, не является на самом деле квантовыми вычислениями.
2. Это действительно квантовые вычисления, но мозг их производит обычными методами. То есть так, как мы можем выполнять квантовые алгоритмы на обычном компьютере, то есть только в достаточно простых случаях. Так как в мозгу очень много нейронов, работающих параллельно, он может быть в этом деле гораздо быстрее наших компьютеров, но принципиальной разницы нет.
3. Это действительно квантовые вычисления и мозг производит их с помощью квантовых эффектов, то есть по сути является квантовым компьютером (вероятно, с архитектурой весьма отличной от того, что люди обычно понимают под квантовым компьютером, но основывающейся на тех же принципах).
4. (самый невероятный вариант, на котором настаиваете вы) Действительно существует способ эффективно производить квантовые вычисления без непосредственного использования квантовых эффектов. Но ещё раз повторюсь, с точки зрения современной физики это невозможно.Centimo
14.09.2015 21:54Можете написать, почему это невозможно? Я примерно представляю как работает квантовый компьютер. Почему нельзя спутанность реализовать за счёт системы N тел со взаимодействующими полями, например электромагнитным? Думается, AlexeyR как раз собирается описать что-то подобное.
artemonster
14.09.2015 22:54«производить квантовые вычисления без непосредственного использования квантовых эффектов. » для этого нужно уметь разрешать реальные числа до N знаков после запятой. Даже для маленьких и простых систем решение будет в таком маленьком сигнале, что на порядки меньше планковской длины.
Centimo
14.09.2015 23:03Можете поподробнее разжевать или дать ссылку на что-то по теме? Для чего «нужно уметь разрешать реальные числа до N знаков после запятой» и что значит «решение будет в таком маленьком сигнале...»?
artemonster
14.09.2015 23:15arxiv.org/abs/quant-ph/0502072
Очень знаментиая статья и ооочень интересное чтиво.
AlexeyR
14.09.2015 23:32Квантовые эффекты реализуются только в квантовых системах. Но все то же можно сделать на компьютере, но только медленно если число возможных состояний слишком велико. Если распараллеливать, то можно значительно ускорится. Но есть способы как можно ускориться еще сильнее, причем существенно сильнее. Сочетание огромного распараллеливания и хитрой оптимизации способно творить чудеса. При этом есть очень веские основания полагать, что мозг работает именно так. Подробности будут в среду.
Centimo
15.09.2015 00:13+1«Но есть способы как можно ускориться еще сильнее, причем существенно сильнее. Сочетание огромного распараллеливания и хитрой оптимизации способно творить чудеса.»
Очень сомнительно. Будет интересно послушать ваше выступление, но если Вы используете в модели устройство (мозг), за разумное время моделируемое на машине Тьюринга, то откуда взяться волшебному приросту скорости? Впрочем, будем ждать доклада.AlexeyR
15.09.2015 00:23Идея проста. Для реальной системы за счет ранее накопленного опыта можно сильно уменьшить пространство возможных состояний, отбросив те, которые крайне маловероятны. Оказывается что для очень многих сфер типа зрения и слуха это дает невероятное уменьшение вариантов перебора. Самое трудное былло понять как это можно изящно сделать.
grekmipt
18.09.2015 11:44фактически вот в этом посте в смысле такой общей логики шахматная программа так и действует — углубляется брутфорсом (перебором) только в те ветки дерева решений где есть повышенные шансы профита, а прочие игнорирует. Ну т.е. по сути это просто умный брутфорс — т.е. брутфорс с алгоритмом вычисления вероятности ценности, который умеет самообучаться и копить базу знаний позволяющую всё более эффективно отсекать ветки с низкой вероятностной ценностью.
Конечно, квантовый компьютер тут ни при чем (он то перебирает именно все варианты полностью), но с точки зрения практического конечного результата, в очень большом % случаев реальной внешней среды разницы действительно не будет.
Zava
14.09.2015 10:37Живу в Петербурге, ни черта не понимаю в биологии и химии, но после вашего анонса очень хочу послушать! Увы, работа не позволит. Не подкачайте с записью, пожалуйста! ;)
whileNotFalse
14.09.2015 13:58+1P.S. Пост родился спонтанно после того как не далее чем сегодня прочитал здесь на Гиктайме статью, которая начиналась со слов: «Теория основана на анализе имеющейся информации о биологическом нейроне и нервной системе из современной нейробиологии и физиологии мозга». Далее описывались воззрения, которые имели место быть уже более полувека назад.
Зря кидаете камень в огород человека, который так же как и вы пытается разобраться в функционировании мозга.
artemonster
14.09.2015 14:21+1«Удалось показать механизм того, как информация может распространяться по мозгу не только между нейронами, непосредственно связанными между собой, а в произвольных направлениях путем передачи возмущений со специфическими внутренними узорами. Интерференция возмущений позволила описать механизм памяти на метаботропных рецептивных кластерах, который оказался удивительно похож на принципы оптической голографии. Получилось обосновать, что информация которой оперирует мозг имеет природу, аналогичную природе квантовых систем. То есть информационные понятия не имеют определенного смысла, а только спектр возможных значений. В момент выбора смысла происходит процедура аналогичная коллапсу волновой функции квантовой системы, при которой выбирается одно из возможных (наиболее уместных) состояний. Удалось понять, как за счет самоорганизации в коре возникает механизм, который позволяет за один такт проверить все возможные состояний «квантовой системы». То есть как на биологическом уровне в точности реализуется квантовый компьютер и квантовые вычисления. „
Источник, пожалуйста.
omikad
14.09.2015 14:26Если принципы стали ясны, так значит и до алгоритмов с интересными результатами недалеко, верно? Есть ли что показать уже сейчас и что в планах? Мне кажется, хороший алгоритм, демонстрирующий нечто, недоступное классическим подходам, был бы существенным аргументом в пользу выдвигаемых идей
AlexeyR
14.09.2015 14:34Я рассуждаю точно так же. Показать работающий алгоритм в миллион раз убедительнее чем объяснять теоретическую модель. Но модель не так проста, чтобы получилось быстро запрограммировать на коленке. Моделированием мы усиленно занимаемся. Рассказать об этом подробнее проще после выступления.
artemonster
14.09.2015 22:57+1Уже как лет 5 моделируете. Кроме корявой хрени на бейсике и обещаний ничего нет. А ну да, популяристические лекции на темы «вокруг да около» для неподоговленной публики.
denticulus
14.09.2015 22:06Ура! Я знал! Я догадывался, что тупая работа через синапсы и связи не может полноценно реализовать то, что мы называем памятью. Мне всегда казалось, что это всё служебная система, а на самом деле все операции проходят на квантовом уровне. Но никогда бы не подумал, что до этого удастся докопаться уже в этом десятилетии! Огромное Вам спасибо за исследования!
Как, по Вашему, происходит долговременное запоминание? Может быть, информация сохраняется в белковых структурах, которые могут при необходимости генерировать те самые возмущения? (Я не про ионные каналы)AlexeyR
15.09.2015 15:40Механизм памяти будет подробно описан в лекции. Но это не квантовые физические эффекты. Это биология, которая воспроизводит квантовые принципы.
qbertych
Традиционный вопрос: видео/стенограмма будет?
AlexeyR
Видео записать постараюсь, собственно о нем и анонс. Стенограмма навряд ли.
Halt
Обязательно сделайте запись! Про других не скажу, но я точно бы послушал.
evr1ka
Поддерживаю.
grekmipt
Когда примерно/прогнозно можно ожидать видео? Обязательно посмотрю.