Вадим Осмоловский - Воспитание Нейросетей

Если описывать процесс приобретения навыков и в тоже время максимально упрощая механизм взаимодействия нейронов со средой, то картина выглядит следующим образом. Во-первых, информация, которую нужно запомнить, должна не совпадать с предыдущим опытом. Это связано с тем, что в спокойном состоянии, когда информационные потоки коррелируют с уже сформировавшимся к ним отношением, большинство генов, отвечающих за обучение, находятся в спящем состоянии. Ситуация меняется, когда поступают новые и, главное, значимые данные. Из за рассогласования существующего опыта и новых неожиданных воздействий, возрастает уровень стресса. Как следствие, специальными клетками выделяются вещества – вне-синаптические медиаторы. На поверхности большого количества других нейронов находятся специальные молекулы рецепторы. Сигнальные молекулы, связываясь с рецепторами, расположенными на поверхности, передают сигнал о данном событии внутрь клетки. В самом нейроне, получившем стрессовый сигнал, происходит активация части днк, ответственной за процессы, которые отвечают за процесс научения. В частности, получив такой толчок, нейрон запускает программу ускоренного развития. Он начинает увеличивать количество отростков и связываться с другими нейронами формируя синапсы – базовые блоки нейросетей, и объединяясь в нейро-группы. Также внутри клетки формируются белковые макромолекулы молекулы, так называемые энграммы, предположительно отвечающие за запоминание и интерпретацию полученных сигналов, поступающих в данный нейрон. Ведь нейрон учится не только получать и отправлять сигналы, но и их интерпретировать. С этим помогают соседние нейроны, которые избирательно стимулируют различные отростки, в зависимости от кодирования тех или иных данных. Такая регуляция позволяет шлифовать внутреннюю молекулярную среду конкретной нервной клетки, позволив ей реагировать на определенную конфигурацию сигнала с заданным значением. Т.о образом нейрон или небольшая их группа (нейро группа) может научиться распознавать, например, конкретную увиденную букву. А группа, распознающая слово, будет соединена с группами, знающими составные буквы в отдельности.

Необходимо обратить пристальное внимание на то, что нейроны остро реагируют именно на новизну значимой информации. Если данные не новы, то реакция для их обработки более непосредственна, и соответственно количество веществ-триггеров для нейрогенеза гораздо меньше или вообще отсутствует. Этот факт необходимо учитывать, формируя учебную программу и занятия.

Следующей любопытной особенностью физиологии научения будет демонстрация удивительной положительной обратной связи. При обучении растет количество нервных клеток.!!! Вместе с тем растет число и тех из них, в чью специализацию входит производство меж синаптических нейромедиаторов, запускающих процесс, так и клеток с рецепторами. Таким образом, чем богаче нейро-субстрат, тем больше вероятность найти новизну в информационных потоках. Ведь, например нейроны, которые научились распознавать слова и собирать их в предложения, будут генерировать различные сигналы, в зависимости от содержания текста. А смысл текста может захватить ничуть не меньше, чем машинальное чтение. Таким образом, попав в струю развития, мозг поддерживает динамику самостоятельно. Ведь чем больше мы знаем, тем больше мы знаем что многого не знаем. Это в свою очередь стимулирует любопытство(и разумный стресс для нейронов), чтоб узнать еще больше. И в результате количество серого вещества увеличивается. Ведь знания должны же где-то храниться. Пространство в черепной коробке ограничено, поэтому поверхность больших полушарий собирается в складки, чтобы вместить все больше и больше нервных клеток и связей между ними. К сожалению не удалось найти работ, где бы рассмотрели корреляцию глубины и длины складок относительно уровня интеллекта.

Также необходимо упомянуть и этапы усвоения знаний. В норме новая информация сначала попадает в так называемую кратковременную память. Вначале происходит запуск “ранних генов”, тех, чья реакция на новизну возникает в момент поступления новой информации. Активация этих генов приводит к формированию белковых молекул, которые, спустя некоторое время (3-6 часов) запускают вторую фазу. На этом этапе происходит реконсолидация клеток и усвоение опыта на более глубоком уровне. Можно сказать, что информация перемещается из кратковременной в долговременную память.