Научно-практическая конференция «Теория развития: дифференционно-интеграционная парадигма» Москва, МГППУ, 24-25 февраля 2009 г. ОНТО

Содержание

Слайд 2


Каковы общие возрастные тенденции изменения характера когнитивной деятельности и физиологии человека?
В данном

Каковы общие возрастные тенденции изменения характера когнитивной деятельности и физиологии человека? В
сообщении мы пытаемся ответить на эти вопросы, рассматривая мозг как динамическую систему - сеть взаимодействующих друг с другом нейронов и анализируя свойства ее функции Ляпунова.

Слайд 3

Нейронная сеть Хопфилда

Динамика состояний:

Hopfield J.J. Neurons with graded response have collective computational

Нейронная сеть Хопфилда Динамика состояний: Hopfield J.J. Neurons with graded response have

properties like those of two-state neurons. PNAS, 1984, v. 81, 3088–3092.

Динамика весов (правило Хебба):

Слайд 4

Функция Ляпунова (функция энергии)

Для рассматриваемой сети можно построить соответствующую ей функцию Ляпунова

Функция Ляпунова (функция энергии) Для рассматриваемой сети можно построить соответствующую ей функцию
(функцию энергии, потенциальную функцию),  обладающую тем свойством, что состояние сети всегда изменяется в направлении уменьшения функции энергии.

Слайд 5

Функция энергии для сети Хопфилда является суммой двух членов:

При больших G преобладающее

Функция энергии для сети Хопфилда является суммой двух членов: При больших G
значение имеет первый член:

При малых G преобладает второй член:

Слайд 6

Функция энергии для сети из двух нейронов

E1

E2

E1+E2

Функция энергии для сети из двух нейронов E1 E2 E1+E2

Слайд 7

Увеличение глубины аттракторов при увеличении числа запомненных образов

Увеличение глубины аттракторов при увеличении числа запомненных образов

Слайд 8

Увеличении глубины аттрактора при увеличении параметра крутизны G

При уменьшении G сначала исчезают

Увеличении глубины аттрактора при увеличении параметра крутизны G При уменьшении G сначала
самые мелкие аттракторы, а затем все более и более глубокие

Слайд 9

Уменьшение числа аттракторов сети из 81 нейрона при уменьшении G (по результатам

Уменьшение числа аттракторов сети из 81 нейрона при уменьшении G (по результатам моделирования)
моделирования)

Слайд 10

Модель старения мозга
С возрастом в мозге происходит множество нейроанатомических и нейрохимических изменений,

Модель старения мозга С возрастом в мозге происходит множество нейроанатомических и нейрохимических
способствующих ослаблению межнейронных связей. Например, начиная с 20-летнего возраста постоянно снижается плотность многих постсинаптических рецепторов, вследствие чего снижается чувствительность нейронов к входящим сигналам.
Соответственно, процесс старения мозга можно ассоциировать с уменьшением величины параметра крутизны G сигмоидной кривой:

Слайд 11

Поскольку, как было показано, уменьшение параметра G приводит к сглаживанию рельефа функции

Поскольку, как было показано, уменьшение параметра G приводит к сглаживанию рельефа функции
энергии нейронной сети и уменьшению числа аттракторов, то можно сделать вывод о том, что при старении мозга наряду с отрицательными, на первый взгляд, изменениями его когнитивных свойств, такими как ослабление памяти, у человека появляется ценная способность видеть проблемные ситуации с более общей точки зрения, выделять в них главное и, в конечном итоге, находить стратегически более эффективные решения, т.е. возникает способность, которую можно рассматривать как составляющую часть мудрости – когнитивного свойства, ассоциируемого традиционно с пожилым возрастом.

Слайд 12

Когнитивный эффект возрастного сглаживания функции энергии сети

Терехин А.Т., Будилова Е.В, Качалова Л.М.

Когнитивный эффект возрастного сглаживания функции энергии сети Терехин А.Т., Будилова Е.В, Качалова

Когнитивные преимущества третьего возраста.
Материалы конференции "Третий возраст: старшее поколение в современной информационной среде", Москва, СГА, 30 января 2008 г.

Слайд 13

«Я думаю, что сейчас я более успешно
работаю в науке, чем когда

«Я думаю, что сейчас я более успешно работаю в науке, чем когда
был молод.
В науке очень важна проницательность
(judgement), а я теперь лучше понимаю,
какие проблемы важны, а какие – нет.»
Эрик Кандел,
лауреат Нобелевской премии
по медицине 2000 г.
77 лет

Слайд 14

Глобальный аттрактор нейронной сети мозга – какому понятию он соответствует? Может быть,

Глобальный аттрактор нейронной сети мозга – какому понятию он соответствует? Может быть,
это солженицинское «изображение вечности»?
«В такие минуты весь смысл существования — его самого за долгое прошлое и за короткое будущее, и его покойной жены, и его молоденькой внучки, и всех вообще людей представлялся ему не в их главной деятельности, которою они постоянно только и занимались, в ней полагали весь интерес и ею были известны людям. А в том, насколько удавалось им сохранить неомутненным, непродрогнувшим, неискаженным — изображение вечности, зароненное каждому. Как серебряный месяц в спокойном пруду.»
А.И. Солженицын. Раковый корпус.
Глава 30 - Старый доктор.
М., Новый мир, 1991.

Слайд 15

Развитие мозга
В период младенчества и раннего детства, наоборот, усложненяется рельеф функции и

Развитие мозга В период младенчества и раннего детства, наоборот, усложненяется рельеф функции
увеличивается число ее аттракторов, поскольку растет число межнейронных связей и их интенсивность увеличивается. Однако в последующие годы детства, отрочества и юности значительная часть межнейронных связей (до 40%) элиминируется. Казалось бы, рельеф функции энергии должен сглаживаться. Однако наши расчеты показывают, что при не слишком больших масштабах элиминации наиболее слабых межнейронных связей локальные минимумы функции энергии, наоборот, углубляются – происходит как бы контрастирование сформировавшихся образов (понятий).

Слайд 16

Процент элиминированных межнейронных связей и значения функции энергии сети из 200 нейронов

Процент элиминированных межнейронных связей и значения функции энергии сети из 200 нейронов
в локальном минимуме k = 100 при G = 72×10-5.

 

Слайд 17

Таким образом, в период младенчества, детства, отрочества и юности рельеф функции Ляпунова

Таким образом, в период младенчества, детства, отрочества и юности рельеф функции Ляпунова
нейронной сети мозга усложняется, а ее локальные минимумы углубляются. Развитие мозга в направлении от простого к сложному имеет принципиальное значение. Сложный неструктурированный мозг не способен эффективно усвоить захлестывающий его поток слабо структурированной внешней информации. Он должен быть сначала простым, чтобы уловить наиболее общие внешние закономерности, и только после этого постепенно усложняясь, усвоить детали. На уровне компьютерного моделирования эта «важность начинания с малого» была показана Дж. Элманом на примере спонтанного усвоения правил грамматики искусственной нейронной сетью [Elman 1993].

Слайд 18

Телескопический эффект автобиографической памяти

М.П. Карпенко, Е.В. Чмыхова, А.Т. Терехин
МОДЕЛЬ ВОЗРАСТНОГО ИЗМЕНЕНИЯ

Телескопический эффект автобиографической памяти М.П. Карпенко, Е.В. Чмыхова, А.Т. Терехин МОДЕЛЬ ВОЗРАСТНОГО
ВОСПРИЯТИЯ ВРЕМЕНИ. Вопросы психологии, 2009
Имя файла: Научно-практическая-конференция-«Теория-развития:-дифференционно-интеграционная-парадигма»-Москва,-МГППУ,-24-25-февраля-2009-г.-ОНТО.pptx
Количество просмотров: 130
Количество скачиваний: 0