Джеф Хокинс - Об интеллекте

Строго заученные паттерны предсказываются внизу иерархии, и, наоборот, чем более новой является информация, тем выше она должна распространиться вверх по иерархии. Должно быть возможно разработать эксперимент для детектирования этих различий. Например, человек мог бы слушать незнакомую, но простую мелодию. Если он слышит ноту, которая хотя и неожиданна, но удовлетворяет стилю музыки, неожиданная нота должна вызвать изменения в активности слухового кортекса, вверх до некоторого уровня по кортикальной иерархии. Однако, если вместо того, чтоб услышать ноту, удовлетворяющую стилю музыки, он слышит совершенно абсурдный звук, например, треск, мы должны ожидать, что изменения активности от этого звука пройдут до самого верха иерархии. Результаты должны переключиться, если он ожидает услышать треск, но вместо этого слышит ноту. Должно быть возможным протестировать предсказание с помощью фМРТ на человеке.

Неожиданное понимание должно привести к целому каскаду предсказательной активности, которая распространяется вниз по кортикальной иерархии.

Момент «ага», когда головоломный сенсорный паттерн наконец то узнается — такое как узнавание далматинца на рисунке 12 — начинается, когда область кортекса пробует сопоставить новую информацию. Если соответствие идет в локальной области — предсказание передается вниз в быстрой последовательности по всем нижестоящим областям. Если это корректная интерпретация стимула, то каждая нижестоящая область иерархии уляжется в корректное предсказание в быстрой последовательности. Тот же самый эффект должен возникать при рассмотрении картинки с двумя интерпретациями, такие как силуэт вазы, похожий на два лица, или куб Неккера (изображение куба, которое можно интерпретировать в двух ориентациях). Каждый раз, когда восприятие такого изображения изменяется, мы должны видеть распространение нового предсказующего потока вниз по иерархии. На самом нижнем уровне, скажем, в области V1, колонка, представляющая линейный сегмент изображения, должна оставаться активной при любом восприятии картинки (предполагая, что глаза не двигаются). Однако, мы могли бы увидеть, что некоторые нейроны в этих колонках переключают свое состояние. То есть, один и тот же низкоуровневый элемент существует в каждой картинке, но внутри колонки могут быть активными разные нейроны при различных интерпретациях. Основной момент в том, что мы должны увидеть распространение предсказующего потока вниз по иерархии, когда изменяется высокоуровневое восприятие.

Аналогичное распространение предсказания должно возникать при каждой саккаде по известному визуальному объекту.

Модель «память-предсказание» требует, чтобы пирамидальные нейроны могли детектировать точное совпадение синаптических импульсов на тонких дендритах.

Многие годы считалось, что нейроны могли бы быть просто интеграторами, суммирующими информацию со всех синапсов для определения того, должен ли нейрон возбудиться. Сегодня в нейрофизиологии много неопределенности относительно того, как ведет себя нейрон. Некоторые люди до сих пор придерживаются идеи, что нейрон просто интегратор, и большинство моделей нейронных сетей построены на нейронах, которые работают именно таким образом. Есть также множество моделей нейронов, предполагающих, что нейрон ведет себя так, как если бы каждая дендритная секция оперировала бы независимо. Модель «память-предсказание» требует, чтобы нейроны были способны обнаруживать совпадения только на нескольких активных синапсах в узком временном промежутке. Модель могла бы работать даже с единственным синапсом, потенциированным достаточно, чтоб вызвать возбуждение нейрона, но более вероятно, что должно быть два или больше активных синапсов, расположенных рядом на тонком дендрите. Таким образом нейрон с тысячами синапсов может научиться возбуждаться на множество различных более точных паттернов. Это не новая идея, и есть основания поддержать ее. Это, однако, радикальное отклонение от стандартной модели, используемой многие годы. Если будет показано, что нейрон не возбуждается на точные паттерны, будет сложно удержать модель «память-предсказание» нетронутой. Синапсы на толстых дендритах или вблизи тела нейрона не обязаны работать таким образом, только множественные синапсы на тонких дендритах.

Представление продвигается вниз по иерархии по мере обучения.