Объявление

Свернуть
Пока нет объявлений.

Запоминание числовой информации.

Свернуть
X
  • Фильтр
  • Время
  • Показать
Очистить всё
новые сообщения

  • Запоминание числовой информации.

    Я обращаюсь к тем, кто интересуется алгоритмом обработки сенсорной информации в нейронной сети. Самые простые сигналы по объему запоминаемой информации – звуковые. Информация о частоте тона (слышимая высота тона определяется в «мелах») прямопропорциональна порядковому номеру внутренней волосковой клетки(ВВК), которая расположена в середине общей группы возбужденных клеток. ВВК расположены упорядоченно на одинаковом расстоянии одна от другой вдоль основной мембраны улитки. В середине общей группы возбужденных клеток поперечные колебания мембраны имеют наибольшую амплитуду. Эта точка мембраны называется ТГВМ – точка главного возбуждения мембраны. Эти числа легко определяются при комплексном анализе результатов известных психоакустических экспериментов из книги Цвикера и Фельдкеллера «Ухо как приемник информации» (1971)(1). Слышимая громкость измеряется в «сонах» -- прямопропорциональна суммарной плотности импульсации в волокнах слухового нерва (ВСН), которые иннервируют 146 ВВК, расположенных в середине общей группы возбужденных клеток.
    Для любой частоты до 8000 Гц отношение порядкового номера ВВК к слышимой высоте одинаково и примерно равно:
    K = NIHC / Z = 1,4
    Постоянство отношения (K = Nввк / Z) не может быть случайным совпадением, т.к. Цвикер и Фельдкеллер проводили эти эксперименты в разное время, с разными испытуемыми и по разным методикам. Результаты расчетов обсуждались с некоторыми специалистами по слуховой системе. Единственное замечание – «Это не может быть так просто».
    Разрешающая способность определения порядкового номера зависит от длительности сигнала и изменяется от 48 ВВК для тональных посылок длительностью 5 мс до 2 ВВК при увеличении длительности посылки до 200 мс. И не зависит от частоты тона. Это доказывает эксперимент Цвикера и Фельдкеллера по определению зависимости минимально различаемого изменения частоты тона от длительности тональной посылки.
    2. Предположим, что человек слушает гласный звук А. При этом он одновременно слышит три тона с частотами 720 Гц (NIHC = 970), 1320 Гц (NIHC = 1496) и 2500 Гц (NIHC = 2117). Слуховая система запоминает информацию о частоте как три параллельных числа: 970—1496—2117.
    3. Возможный алгоритм определения NIHC довольно прост. Числа запоминаются в параллельном двоичном коде, транслируются в разные отделы слуховой системы в последовательном двоичном коде (это проявляется в физиологических экспериментах как последовательности импульсов с разными МИИ). Простейшая ячейка памяти для запоминания 1 или 0 – нейрон, у которого отросток аксона соединяется с собственным синапсом. Или два последовательных нейрона с положительной обратной связью.
    4. Человек одновременно может различать 24 разных по высоте звуков. Максимальный порядковый номер ВВК – 3500. Следовательно, для запоминания полного объема информации о частоте слышимых звуков достаточно в кратковременной памяти иметь 24 группы из 12-ти разрядов упорядоченно расположенных нейронов. Это составляет всего 288 нейронов.
    Если этот материал кого-нибудь заинтересует, то я могу подробно ответить на все вопросы. Главная цель моего сообщения – показать реальные числа, с которыми работает мозг.
    Последний раз редактировалось Рита; 19.07.2008, 05:52 PM.

  • #2
    Re: Запоминание числовой информации.

    Эх, если б все было так просто :(

    Комментарий


    • #3
      Re: Запоминание числовой информации.

      Все действительно гораздо проще, чем думают биологи. Чтобы понимать, как работает мозг, надо знать вычислительную технику и не бояться мыслить нестандартно. Моя основная специальность -- радиоизмерительная техника. Имею несколько изобретений. Запомнить частоту и громкость -- все равно что их измерить. Мои выводы основаны на изучении результатов известных экспериментов. Просто я вижу связи, которые биолог не замечает. Спасибо за ответ. Рита.

      Комментарий


      • #4
        Re: Запоминание числовой информации.

        Сообщение от Рита Посмотреть сообщение
        Просто я вижу связи, которые биолог не замечает. Спасибо за ответ. Рита.
        Жаль, что Вы не видите других условий. 1.Вспомните Ваш разговор с подругой на улице. 2. Вспомните звуки, сопровождающие Ваш разговор (шум машин, разговоры прохожих, крики птиц).
        Убедились, что второе намного сложней вспомнить, если вообще возможно. Это потому, что стимулы запечатлеваются в зависимости от степени их значимости. А звуки являющиеся фоном, а не стимулами - нет. Сделайте звукозапись и прослушайте её. Сопровождающие звуки удивляют? О, тож! 3. По прошествии определенного времени Вы и разговор дословно вспомнить не сможете, а тему разговора - может быть. Припомните какую-либо лекцию.
        У животных звуки являются стимулами в большей степени, т.к. не надо конкурировать со словами, но они конкурируют меж собой (Шум ветра в камыше и треск камыша - две большие разницы).
        В монографии Бехтерева приводила, как иллюстрацию, микроэлектродные показатели активности нейрона на понятийные стимулы. Реакция на слова: стол, диван, мебель отличалась незначительно; а вот на слово ствол - совсем другая. Заметьте, что слово слова: стол и ствол - созвучны. Учитывая вышесказанное, извините, что не могу привести первоисточник.
        P.S.
        А Вашим успехам мы все рады. Развивайте их.

        Комментарий


        • #5
          Re: Запоминание числовой информации.

          Рита. Если Вы будете заниматься этой темой креативно лет десять, то Вы поймете, что Вы не правы :)

          Комментарий


          • #6
            Re: Запоминание числовой информации.

            Ответ Владимиру и Вадиму.
            Владимир, спасибо за Ваши примеры. Я могу предположить, как преобразуется в число сенсорная информация. Но понять работу мозга в полном объеме, как отражается в сознании человека вся вселенная, конечно, невозможно. Надо начинать разматывать клубок с самых простых операций. В кратковременной памяти, когда человек слышит последовательно эти 4 слова, каждое слово он запомнит как параллельный набор нескольких последовательностей чисел. Причем определить реальные значения этих чисел – задача выполнимая. Как организовано хранение этой информации в высших отделах слуховой системы – мы знать не можем. Сегодня, когда не поняты принципы работы мозга при решении элементарных задач, исследования процессов в коре головного мозга дают мало информации. Каждый нейрон выполняет определенную функцию. Из тех функций, которые мы можем себе представить, это: передача импульсного потока в следующие блоки, запоминание фактов реагирования нейрона на стимул после затухания стимула, генерация управляющих сигналов для организации процесса, сравнение плотности импульсации в разных последовательностях (которые подаются на возбуждающий и тормозной синапсы одного нейрона), триггерные схемы для подсчета количества импульсов, запоминание числовой информации, буферные каскады из интернейронов, командные нейроны и т.п. В нейрофизиологических экспериментах с вживленными электродами специалисты обычно такой вопрос не ставят: какую функцию выполняет нейрон, у которого исследуется импульсация. Без этого расшифровать значение увиденной импульсации одиночного нейрона возможности нет. В компьютере есть генераторы управляющих сигналов с разными параметрами, микросхемы и блоки памяти, оперирующие нулями и единицами. И преобразователи входной информации в число и выходной информации в удобный для восприятия вид. Если подключиться к контакту какой-либо микросхемы, то понять смысл ее работы совершенно невозможно. Придется разрабатывать специальную программу тестирования, чтобы определить, в каких операциях и при каких условиях данная микросхема функционирует. В нейронной сети также есть генераторы спайков с разными параметрами и огромная память для хранения информации, получаемой извне через сенсорные системы и от внутренних датчиков о состоянии самого организма. Обсуждают ли нейробиологи в своей среде способы кодирования сенсорной информации (как наиболее наглядной и доступной для изучения) в нижних отделах головного мозга? Где можно найти материалы на эту тему? Я читала только о предположениях известных специалистов о том, что «информация передается исключительно через возбуждение группы нейронов. Ансамбль нейронов есть основной способ кодирования и передачи информации». Я с этим полностью согласна и предлагаю искать непосредственную связь между частотой звука и изменением состояния в соответствующей группе нейронов.
            Рита.

            Комментарий


            • #7
              Re: Запоминание числовой информации.

              Сообщение от Рита Посмотреть сообщение
              Все действительно гораздо проще, чем думают биологи. Чтобы понимать, как работает мозг, надо знать вычислительную технику и не бояться мыслить нестандартно. Моя основная специальность -- радиоизмерительная техника. Имею несколько изобретений. Запомнить частоту и громкость -- все равно что их измерить. Мои выводы основаны на изучении результатов известных экспериментов. Просто я вижу связи, которые биолог не замечает. Спасибо за ответ. Рита.
              Биологи это обычные люди, Рита...бывают очень разные во взлядах.
              Амосов,- "Я знаю про мозг все!"
              Бехтерева,- "..есть факты о работе мозга, которые никак не вяжутся с существующими представлениями..."
              Анохин,- мозг безнадежно сложное устройство. Нужна некая система изучения.... Для этого он обобщил основные принципы работы нервной системы в Теории функциональных систем.
              -что касается голоса, то Фурье анализ здесь ограниченно применим.
              нелинейная динамика и динамический хаос, бёноть!

              Комментарий


              • #8
                Re: Запоминание числовой информации.

                Вадим! Рите понадобится менее десяти лет для дельного предложения (ИМХО). Во всяком случае, попытка детализировать процесс восприятия раздражителя мне нравится, как и попытка функциональной классификации нейронов в модели, в соответствии с их принадлежностью к различным отделам головного мозга. А упоминание о нейронных ансамблях - явный показатель принадлежности Риты к школе А.Б.Когана.
                Рита! Предположим, что зрительный и слуховой анализатор имеют сходные принципы работы. Но, по многим причинам, при изучении зрительного анализатора результаты электрофизиологических исследований более воспроизводимы. Тогда Вам прямая выгода ознакомиться с работой зрительного анализатора. Тенденция одна - при переходе к вышележащим отделам мозга, сложность стимула вызывающего специфическую реакцию нейрона возрастает, а специфичность стимулов уменьшается. Показательно и то, что при создании интерфейса компьютер-мозг в ткани возникают структуры, напоминающие зрительные колонки; вероятно, что такие морфологические образования чем-то удобны для обработки информации.

                Комментарий


                • #9
                  Re: Запоминание числовой информации.

                  Для Владимир! Дак я чего. Я только рад буду, ежели меньше десяти лет. В принципе многие положения Риты выглядят обнадеживающе, на фоне многих :)

                  Рита. А что Вы имеете в виду под краткосрочной памятью и под "огромной памятью для хранения информации"? ;)

                  Кстати, совет Владимира о том, что сейчас есть смысл работать со зрительным анализатором я поддерживаю: по нему гораздо больше данных выше от входа, есть первые успехи по реализации программно-аппаратных моделей сетчатки, НКТ и первых слоев стриатума. На кроликах опять же удобно все проверять :) Я сам то далек от первичных сенсорик, мне по наивности все время кажется, что там более-менее ясно :)

                  И если сочтете возможным, представьтесь, чем занимаетесь, почему интересуетесь. Можно здесь можно в личное сообщение.

                  Комментарий


                  • #10
                    Re: Запоминание числовой информации.

                    С удовольствием отвечаю на Ваши замечания. До ухода на пенсию я занималась разработкой радио-измерительных приборов (с применением микропроцессоров) для дальней связи. В 1995 г. прочитала книгу Н.П. Бехтеревой «О мозге человека». Все изложенное поняла. Спроектировала (на бумаге) схему прибора для измерения частоты, который мог бы работать в нейронной сети. О слухе не знала вообще ничего. Когда открыла первую книгу по физиологии слуха, оказалось, что ухо именно так и устроено, как в моем приборе предполагалось. Потом было несколько случаев, что я сначала предполагала возможность реализации какого-то действия в слуховой системе, а потом именно такие структуры находила в литературе. Я не работаю ни в каком учреждении. Читаю доступную литературу и изредка общаюсь с ведущими специалистами по слуховой системе.
                    1. Очевидность запоминания числа в двоичном коде. Нейрон может быть только в двух состояниях – возбуждения или без активности. Нейроны с замкнутой формой пороговой х-ки хорошо известны физиологам. Например, такие нейроны формируют основной выходной пучок из Дорсального Ядра (Бибиков). Такой нейрон очень похож на запоминающий (1 или 0). Для запоминания в двоичном коде любого числа от 2 до 3500 достаточно иметь ансамбль из 12-ти нейронов, упорядоченно расположенных. Конкурировать могут только такие варианты, при которых одно и то же действие выполняется при меньших затратах биоэнергии. Принимаю любые предложения для обсуждения. Человек запоминает частоту тона с точностью 4%, если тон длится 10 мс. О каком анализе импульсных потоков можно говорить, если за это время по одному волокну СН может пройти не более 2-х спайков? Точность запоминания частоты зависит от длительности сигнала, но не принципиально. При 5 мс – 5%, 200 мс и более – 0,5%. В 1997г. об этом я писала Н.П. Бехтеревой и получила ответ о необходимости проводить эксперименты на животных. Так как проводить эксперименты я не могу, то выбрала для себя новую тактику: изучаю опубликованные результаты известных экспериментов и на этой основе обдумываю возможные алгоритмы восприятия.
                    2. Классификацию нейронов надо проводить внутри каждого отдела головного мозга. Разные нейроны находятся рядом: через один нейрон подключается к возбуждающему синапсу тестирующий сигнал, второй нейрон запоминает положительный ответ, через 3-ий нейрон подается тормозной импульс при повторном запуске процесса.
                    3. Слух и зрение. С физиологией зрения я знакома, но в малом объеме. Слухом занимаются специалисты двух разных направлений – психоакустики и физиологи. Очень редко в одной работе эксперименты обсуждаются с двух сторон. поэтому и сложилось обманчивое мнение, что слуховая система сложнее зрительной. Слуховое восприятие гораздо проще зрительного. Приведу пример. Черное пятно на белом фоне запоминается в зрительной системе по состоянию контурных нейронов. Зрительное поле – плоскость, надо запомнить не менее 2-х координат для каждой точки. Частотная шкала слуха – линия из расположенных на одинаковом расстоянии 3500 ВВК. Предположим, что человек слышит тон с частотой 1000 Гц и средней громкостью. Одновременно возбуждаются примерно 800 ВВК, но информацию о частоте и громкости слуховая система выделяет по анализу степени возбуждения 146-ти ВВК, расположенных в середине общей группы возбужденных клеток (Цвикер и Фельдкеллер). Каждую ВВК иннервируют примерно 6—7 волокон СН. Окончания ВСН, которые иннервируют одну ВВК, объединяются на синапсах одного нейрона в АВЯ, и так образуется 1-ая проекция частотной шкалы улитки (ПЧШУ) в ККЯ. В разных отделах слуховой системы есть 13 проекций ЧШУ. На 1-ой ПЧШУ из общей группы возбужденных нейронов выделяются 146 нейронов с наибольшей плотностью импульсации по принципу: в эталонном нейроне устанавливается такая пороговая плотность импульсации, чтобы только 146 нейронов имели более высокую плотность. В этой выделенной группе информация о частоте есть порядковый номер центрального нейрона. Информация о громкости – пороговая плотность импульсации плюс суммарная плотность превышения. Контуром этой группы являются 2 крайних нейрона. Я могу предложить очень простой механизм для выделения центрального нейрона в группе за любое время от 2 мс до 200 мс. Изменяться будет точность локализации центра. При восприятии звука слуховая система должна следить только за состоянием 2-х крайних нейронов слева и справа:1-ого и 146-ого. Если изменится частота, то вся группа смещается влево или вправо и в правом крайнем нейроне импульсация увеличится, а в левом – уменьшится (или наоборот). Если изменится громкость, то в крайних нейронах импульсация изменится одинаково. Любое изменение импульсации в крайних нейронах есть сигнал для запуска нового цикла сбора информации о частоте и громкости. Одновременно человек может различать только 24 тональных сигнала. При этом максимальное количество анализируемых нейронов: 146 х 24 = 3500. На ПЧШУ упорядоченно расположены колонки из отдельных групп нейронов. Думаю, что для записи информации о частоте (по длине ПЧШУ) и о громкости (глубина колонки).
                    4. Краткосрочная память для меня – запоминание информации в процессе восприятия. Дальше мои гипотезы не распространяются.
                    5. Цитата из книги Дж. Сомьена «Кодирование сенсорной информации в нервной системе млекопитающих» (1975), с.365: «… физиологи «загипнотизированы» потенциалами действия. … Полезно иногда остановиться и задуматься, не оказались ли мы в плену наших привычных идей, как это и в самом деле не раз бывало в истории науки? Действительно ли нервные импульсы так важны?» Это предположение кажется мне весьма обоснованным. Когда человек начинает слышать звук, слуховая система не знает, сколько времени этот звук будет продолжаться. Процесс определения частоты и громкости запускается параллельно с разными периодами измерения: от 2 до 256 мс. Анализировать импульсные потоки за столь короткое время возможно ли?
                    Рита (для личных сообщений: stef36@mail.ru).

                    Комментарий


                    • #11
                      Re: Запоминание числовой информации.

                      Я считаю, что долговременная память - это то, что не меняется, даже после ретроградной амнезии, а то, что стирается - кратковременная мнемограмма. Временной промежуток более часа, или до часа.
                      Считается, что в это время мнемограмма существует в виде циклов реверберации между нейронными ансамблями. Подтверждается реакцией десинхронизации электроэнцефалограммы, в ответ на ориентировочный рефлекс ("Что такое?"). Степень и длительность десинхронизации - коррелирует с новизной и интенсивностью стимула.
                      ИМХО. Мнемонистические процессы при восприятии стимула - вредны, поскольку исказят прием последующей информации. Роль первичной сенсорики на временных промежутках до 0,5 сек - формирование нейронных ансамблей. А вот когда нейронные ансамбли начинают взаимодействовать между собой - тогда и выясняется физиологическая значимость стимула, и потребность в его запоминании. Эта стадия хорошо модулируется нейропептидами и внесинаптическими концентрациями нейромедиаторов, имеющими пространственно-локализованную специфику воздействия.
                      Рита! Электрофизиологические исследования дают представления об активности нейронов в нескольких точках мозга, но морфология показывает - что, синаптических связей во много крат больше и, следует иметь ввиду, что по ним возбуждение передается, а в каком виде не ясно, поскольку микроэлектродов, как всегда, не хватает.
                      А тут еще фенотипические вариации и предшествующий опыт, индивидуальные для каждого организма...
                      Может, я Вас неправильно понял, но, похоже, что Вы утверждаете что: «Запомнив звук в слове «мама», и вспомнив звук в слове «бомба» можно извлечь какую-то пользу»?

                      Комментарий


                      • #12
                        Re: Запоминание числовой информации.

                        Владимир, формирование нейронных ансамблей на выходе сенсорных преобразователей и есть запоминание числа в двоичном коде. Например, упорядоченно расположены 12 запоминающих нейронов (у которых аксон имеет возвратные коллатерали или по 2 последовательных нейрона с положительной обратной связью). Это – 12 разрядов. Числа при запоминании информации о частоте: 50 Гц – 73; 1000 Гц – 1243; 2000 Гц – 1888 (из книги Цвикера и Фельдкеллера «Ухо как приемник информации). Слуховое ощущение высоты тона зависит от того, какие нейроны в данной группе переходят в состояние возбуждения. При восприятии звука акустическая волна «катится» вдоль основной мембраны улитки. В зависимости от частоты максимум поперечных колебаний улитки расположен в определенном месте по длине улитки. Волна находит это место по резонансу (мембрана откликается на частоту волны). Скорость распространения бегущей волны до точки резонанса составляет для 5 кГц – 0,5 мс, 1 кГц – 1,5 мс, 400 Гц – 3 мс. Число как информация о частоте – порядковый номер ВВК в точке резонанса. Когда человек слышит слово «мама», то формируется группа из нескольких параллельных чиселовых последовательностей и транслируется в последовательном двоичном коде (в экспериментах это видно как вариации МИИ при изменении частоты сигнала) в следующие отделы мозга. Для этого числового кода в долговременной памяти отыскиваются «мама» как образ, как понятие, как написанное слово. Как будто в Толковом словаре ищешь значение определенного слова. Компьютер ищет нужную ячейку памяти, как мы перелистываем страницы словаря. Мозг это делает совсем по другому принципу. Я читала статью, где обсуждается организация сознания по голографическому принципу. Иначе нельзя объяснить, как мозг находит ответ за столь короткое время при огромном объеме хранимой информации. Например, время от произнесения согласной до ее осознания составляет 80 мс – для (с,з), 150 мс – (л,н), 250 мс – (т). Или Вы слышите строку из знакомого стихотворения, и продолжаете его через мгновенье. Голографический принцип устройства отличается тем, что нужная ячейка памяти сама идет навстречу вопросу, как резонанс сам «хватает» свою частоту. В организации работы головного мозга есть (я предполагаю несколько) экономичные алгоритмы реализации отдельных операций, общие для разных сенсорных систем. Для них можно составить схему из последовательного соединения нейронов. Где-нибудь занимаются этим вопросом?

                        Комментарий


                        • #13
                          Re: Запоминание числовой информации.

                          http://www.matbio.org/article.php?ar..._id=9&lang=rus
                          Может это? Но как избавиться в модели от амплитудной модуляции?
                          Резонанс - это хорошо, но временная последовательность потенцилалов действия модулированна по частоте, но никак не по амплитуде.

                          Комментарий


                          • #14
                            Re: Запоминание числовой информации.

                            О статье Цукермана «Математическая модель фазового кодирования событий в мозге». Автор обсуждает ситуацию на примере речевого общения. Ситуация состоит из нескольких отдельных операций: 1.слушаю – 2.преобразование речи в группу числовых последовательностей – 3.запоминание чисел в группе упорядоченно расположенных нейронов – 4.осмысление – 5.придумывание ответа – 6.генерация кода управления речевым трактом. Я могу представить себе операции 1-2-3 и 6. Приведу пример запоминания числа в группе нейронов. Человек слушает тон с частотой 600 Гц и запоминает информацию о частоте как число «840». Для частоты 2000 Гц – число 1888. Запомнить любое число до 3500 можно в группе из 12-ти нейронов: от 2(в 11 степени) до 2(в 0 степени).
                            Обозначим нейрон в состоянии 1 как «В» и в состоянии 0 как «Т». Группа нейронов запомнит число 840, если 0 и 1 распределятся так: Т-Т-В-В-Т-В-Т-Т-В-Т-Т-Т. Всего 4 нейрона будут в состоянии возбуждения, частота и амплитуда значения не имеют. Для числа 1888: Т-В-В-В-Т-В-В-Т-Т-Т-Т-Т. Подобный сигнал передается из Дорсального Ядра в следующие отделы слуховой системы. Что может быть проще такого сигнала? Для управления речевым аппаратом, как я предполагаю, должен быть командный нейрон для произнесения каждого звука. Предположим, что таких командных нейронов 50 (с учетом мягких согласных). Аксон командного нейрона (КН) для определенного звука соединяется с синапсами нейронов, передающих возбуждение необходимым мышцам речевого тракта. Человек выбрал слово, которое он хочет сказать. Для каждого слова есть свой числовой код. Мозг посылает управляющий сигнал на КН для первого звука. Как реализуются операции осмысления и выбора ответа, я судить не могу. Но в статье мне нехватает связи между простым входным кодом и простым выходным кодом, которая реализуется за очень малое время.
                            Последовательный двоичный код для разных чисел имеет вид последовательности импульсов с одинаковой общей длительностью, но с разными МИИ. Количество импульсов в последовательности равно количеству "1".

                            Комментарий


                            • #15
                              Re: Запоминание числовой информации.

                              Дополнение к анализу статьи Цукермана.
                              Автор ориентируется на входной сигнал в виде импульсов стандартной длительности и с разной амплитудой. Кодирование информации с использованием амплитудной модуляции кажется мне маловероятным. Возможно, что АМ является побочным результатом определенных операций (м.б. синхронизирующих), когда на синапсы одного нейрона одновременно поступает волна с частотой 10—30 Гц и пачка импульсов. В таком случае АМ будет присутствовать, но не будет являться информативным параметром полезного сигнала. Это надо дополнительно проверять. Например, изменить один параметр входного сенсорного сигнала (например, только частоту звука) и проверить, что изменится во входном паттерне.

                              Комментарий

                              Обработка...
                              X
                              yobit.net вход wp super cache