Заседание семинара по социофизике состоялось во вторник на химическом факультет МГУ, ауд. 337.
Повестка дня
1. к.ф.-м.н. Сергей Александрович Шумский (Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН)
Моделирование работы мозга. Состояние и перспективы (60 мин.)
Аннотация доклада
Попытка описать на системном уровне взаимодействие друг с другом основных подсистем мозга – коры, базальных ганглий и мозжечка. Как и чему они учатся? Как формируется целенаправленное поведение с большим горизонтом планирования?
Л.М.: В новом МГУ все по-старому. В комнатах, где я работал 50 лет назад, теперь почти то же – лаборатория оргсинтеза. В аудитории та же привычная доска для мела и те же парты по типу школьных, сделанные специально для МГУ 60 лет назад. На партах нацарапано Бога нет. На другой – рисуночек листа каннабиса с указанием номера комнаты.
Координатор семинара д.х.н., проф. Юрий Словохотов сообщил что семинар существует полтора года, таких в Москве несколько. Следующий семинар 14 апреля доклад Вадим Малышев Аксиомы распространения хаоса, самоорганизация и устойчивость математической физики.
Шумский рассказал что литература о мозге гигантская. Шумский занимался плазмой потом увлекся нейронными сетями. Что мы знаем о мозге? Эксперимент – что умеем измерять? Теория – что умеем моделировать? Практика – как использовать?
Измерения: революция в диагностике, сравнимая с изобретением телескопов и микроскопов во времена Галилея. Сейчас мы получили свой микроскоп-телескоп для мозга. Есть модельные эксперименты на кошках-мышках. На человеке при повреждениях все равно что пытаться понять как устроен радиоприемник внимая детали. Появились неинвазивные методы прижизненного изучения. Видны тракты, которые в данный момент используются. Или структуры, которые работают. Построена карта со связями. Имеет параметры малого мира, каждая структура мозга связана со всеми другими несколькими рукопожатиями. Есть несколько крупных хабов системы связанные крупными связями. Не вся она в коре. Как кора так и подкорка связана. Принимают участие в мышление.
Как только нейрон зажигается, рядом расширяется сосудик. На это требуется кровоток.
Есть моды как работает мозг. Для сна хорошо изучено. Энцефалограф не обманешь. В каком-то смысле можно судить, о чем думает. Не спрашивая человека, по вспышке активности можно видеть что он увидел треугольник. Моно попытаться воспроизвести что человек видит. Можно отличить женщину от мужчины, лысого от нелысого.
Отличия сознательного от бессознательного. В прошлом запретная тема. Бессознательное 50-100 миллисекунд мимолетные ассоциации. Подсознательное 100-200 предметы вне зоны внимания. Сознательное 300-500, быстрее мысль не может возникнуть. Предмет в зоне внимания, решение задач. Возникают стоячие волны. Система хабов включается и работает синхронно. Каждая часть отвечает за свое, работают синхронно. Сознание как удар мозга когда мозг переходит в когерентное состояние. Мышление гроза. Такие озарения у нас случаются несколько раз в секунду.
Три типа обучения:
Unsupervised learning кора
Reinforcement learning таламус
Supervised learning мозжечок обучение с подкреплением
Большая часть мозга занята обучением.
Системные компоненты мозга.
Большая часть нейробиологов занимается клеточными процессами, потому что это нужно для лекарств. Мне интересен взгляд сверху.
Мозг средство выживания. Две задачи что происходит и что делать. Люди чемпионы по работе с временными рядами. Пианист запоминает все ноты симфонии на сорок минут.
Археология мозга.
Новая кора: млекопитающие память интеллект. Модели мира и поведения. Та часть обоняния которая отвечает за половое поведение разрослась в кору, там интеллект. Внизу в бункере часть рептилии в нас которая принимает решения.
Древний мозг рептилии эмоции воля Выбор и преследование цели
Действующие лица: неокортекс таламус базальные ганглии мозжечок.
В мозжечке сознания нет.
Неокортекс: что происходит и что делать? Кора относительно проста однородная ткань два мм мятая салфетка. Человеческий мозг разросся за счет коры быстро за три млн лет. Не эволюционировала и масштабировалась. Там шесть слоев клеток. Кора построена по одному плану у всех млекопитающих. У человека 4/5 мозга. Единый алгоритм ассоциативного мышления с предсказанием. Информация разная приходит. Модель коры сеть обучающихся детекторов. Каждая ячейка распознает свой входной сигнал. Если зрительную информацию направлять на слуховую часть возникает изображения. Распространяет активность на соседей. В основном кора смотрит сама на себя, лишь малая часть вовне. Каждая ячейка десятая доля мм.
Обучение без учителя: связи между активными ячейками укрепляются. Сигнал идет электрический, передача между нейронами химическая. Ячейки коры детекторы последовательностей. Микроколонка сотня нейронов на одном сосуде. Колонка 10 тыс микроколонок. Всего таких ячеек несколько миллионов. Этого очень простого механизма обучения достаточно. В физике называется спонтанным нарушением симметрии.
На этом построено все наше умение работать с временными рядами. Победитель захватывает все. Зона возбуждения 0,3 мм разрастается до 1-3 мм. На 4 возбуждающихся нейрона приходится один тормозной. Работает единовременно не более процента коры. Признаки ситуации, компоненты действия. Гены начинают работать и виден синтез белков.
Лурия, Поляков 1962. Мышление иерархично. Первичные вторичные третичные области коры.
Модель: сначала учится без учителя один слой. Реагируют на наклонные штрихи. Второй слой комбинации ухо нос. На третьем этапе появляется лицо. На более высоком уровне есть нейрончик который реагирует на кошечку. Есть область которая помнит все лица которые мы знаем. Дисфункция в зоне хранения лиц все люди на одно лицо.
Мозг это гигантский контроллер. Восприятие – осмысление – действие. Стратегии разворачиваются в планы.
Моделей сложного иерархического контроллера нет, это качественная модель.
Целесообразное поведение: восприятие – осмысление – действие. Лобные доли отвечают за планирование поведение. За мотивацию посредине.
Кора может в принципе объяснить целенаправленное поведение.
Обучение цели не м.б. в одной коре. Кто-то должен задавать цель.
Обучение с подкреплением: сравнение вариантов действий. Рабочая память несколько вариантов которые мы перебираем. Это не кора, а таламус и базальные ганглии.
Связь коры с древним мозгом.
Таламус: фокус внимания, связь ощущений – слово понятие форма и цвет. Вся сенсорная информация кроме обонятельной, из которой вся кора. Кора и таламус усилительный контур, возникают автоколебания. У каждого свой ритм.
Базальные ганглии основная часть тормозных нейронов. Дофаминовая система нейронов. Контроль поведения: кора. Striatum оценка ситуации. Тормозит кору и растормаживает таламус мысли. Pallidus. Substantia nigra брызгает дофамин на группу нейронов Striatum.
Мозг потребляет энергии как 7-8 сердец, т.е. мы качаем мысли быстрее чем кровь на порядок.
Дофамин сигнал к обучению гормон радости. Все наше обучение строится чтобы больше внутреннего наркотика получить. Функция ценности V (s, a) – оценка поведения a в состоянии s.
Если вас укусила собака будете бояться всех собак. Гипоталамус связан с амигдалой, она со всем остальным мозгом.
Дофамин это выпить рюмку водки. Для спирта мозг прозрачен. Первое опьянение радость.
Striatum помнит все прошлые удовольствия. Функция ценности интегральная оценка будущего. Это заставляет учиться, хотя сначала м.б. неинтересно. Азартные игры подсаживают на дофамин. Учиться в среднем приятно даже если вы не получаете того на что вы надеялись.
На этой концепции построена теория музыки David Huron 2006 Sweet anticipation
Горизонт предсказания все время осциллирует. Есть участки где вы ничего не можете предсказать. Узнаваемое вызывает всплеск.
Неокортекс анализ ситуации варианты действий
Базальные ганглии оценка ситуации принятие решений
Таламус концентрация внимания
В конце принимается какое-то решение которое идет в жизнь.
Мозжечок автопилот у человека десятая доля объема, но там 3/4 всех нейронов.
Из глаза в мозг идет миллион волокон. В мозжечок сто миллионов волокон. 60 млрд Granular, 15 млн клеток Purkinje самые крупные клетки мозга.
Мозжечок делает все то же самое что и кора только очень быстро.
Внимание концентрируется на вещах которых не ожидал. Если все идет как ожидалось не включаются обратные связи.
Базальные ганглии оценка ситуации. Таламус концентрация внимания новизна. Мозжечок привычные действия рутина.
Вопросы
Эволюция идет снизу вверх. Ствол. Мозжечок есть уже у рыб. Базальные ганглии рептилий разрослись у птиц. А у млекопитающих зона отвечающая за феромоны разрослась в кору. Свойство коры предсказание временных рядов оказался настолько важным что разросся. Это находка млекопитающих. Рептилии были очень быстрые, роль коры средние части им некуда было расти. У крокодила череп большой а мозг яичко.
Операционная система? – BIOS операционная система ствол. Дальше начинается загрузка. Теория обучения.
У насекомых другая система мамиллярное тело на груди (?). Обучение тоже есть, но больше постоянного. У человека сложно абстрактная система с чьей женой можно переспать
Мозг живота небольшой.
Гамма-ритм колебательный контур между корой и таламусом. Альфа и бета ритмы возбуждаются той же гамма-аминомасляная кислота. Если гамма частота поползла то и бета альфа.
Во сне у вас нет глобальных связей, только локальные корреляции. Глубину комы, вернется человек оттуда или нет можно определить очень просто по реакции энцефалограммы на простые слова представьте вы на пляже.
Этнические отличие существуют. Отличие восточного и западного мышления связано с языком. Китайцы и японцы выросшие в США они мыслят так же. Мозг это самая вариабельная часть тела.
Лавров владеет и английским и русским языком, Керри только английским. – Л.М.: Вы попробуйте врать десятки лет и посмотрите что будет с вашими мозгами.
Правое полушарие учится быстрее но на грубых вещах.
Человек сам себя одомашнил, мозг стал меньше. Неандертальцу надо было больше знать. – Л.М.: Нет, мозг стал более эффективным.
Мозг сложная система. Для изучения мозга нужны новые теории? – Разум это часть природы научившаяся учиться. Моделировать на компьютере это не есть новое знание.
Вопросы Л.М.: Что такое когерентность в отношении мышления.
Что известно про специфическую для нейрогенеза генетическую нестабильность регуляторного типа, как при иммунитете? Своеобразная память о будущем, по минимуму параметров предсказать максимум ситуаций.
Ощущение красоты как генерируется и чем отличается от омерзения?
Мозг человека как совокупность нейронов похож на человеческий коллектив? Почему мозг неандертальца был больше?
Информация организаторов
Семинар по социофизике
Проникать в тайны поведения людей – довольно рискованное занятие.
Как физик, я использую физическую методологию в новом разделе общественных наук – но как добропорядочный гражданин, я должен разъяснить всю потенциальную опасность такого подхода.
Серж Галам (Serge Galam)
Sociophysics: a physisist’s modeling of psycho-political phenomena
Understanding Complex Systems, DOI 10.1007/978-1-4614-2032-3 1,
© Springer Science+Business Media, LLC 2012)
Цели семинара
1. Информировать научную общественность Московского университета, сотрудников, аспирантов и студентов МГУ о новой области науки, быстро развивающейся в мире в последние десятилетия.
2. Представить обзор методов моделирования и прогнозирования социальных процессов, перенесенных из теоретической физики, и средств управления социумом как физической системой для всех интересующихся современным состоянием наук об обществе.
3. Формировать научно-преподавательский актив для развития социофизического направления в Московском университете.
Анонс
Первая российская междисциплинарная конференция
«СОЦИОФИЗИКА И СОЦИОИНЖЕНЕРИЯ»
Москва, физфак МГУ, 8-11 июня 2015 года
Координатор семинара д.х.н., проф. Юрий Словохотов yurislovo@yandex.ru
Секретарь семинара д.ф.-м.н., в.н.с. Анна Абрамович anna-abramovich2013@yandex.ru
Сайт семинара: http://www.soc-phys.chem.msu.ru
Повестка дня
1. к.ф.-м.н. Сергей Александрович Шумский (Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН)
Моделирование работы мозга. Состояние и перспективы (60 мин.)
Аннотация доклада
Попытка описать на системном уровне взаимодействие друг с другом основных подсистем мозга – коры, базальных ганглий и мозжечка. Как и чему они учатся? Как формируется целенаправленное поведение с большим горизонтом планирования?
Л.М.: В новом МГУ все по-старому. В комнатах, где я работал 50 лет назад, теперь почти то же – лаборатория оргсинтеза. В аудитории та же привычная доска для мела и те же парты по типу школьных, сделанные специально для МГУ 60 лет назад. На партах нацарапано Бога нет. На другой – рисуночек листа каннабиса с указанием номера комнаты.
Координатор семинара д.х.н., проф. Юрий Словохотов сообщил что семинар существует полтора года, таких в Москве несколько. Следующий семинар 14 апреля доклад Вадим Малышев Аксиомы распространения хаоса, самоорганизация и устойчивость математической физики.
Шумский рассказал что литература о мозге гигантская. Шумский занимался плазмой потом увлекся нейронными сетями. Что мы знаем о мозге? Эксперимент – что умеем измерять? Теория – что умеем моделировать? Практика – как использовать?
Измерения: революция в диагностике, сравнимая с изобретением телескопов и микроскопов во времена Галилея. Сейчас мы получили свой микроскоп-телескоп для мозга. Есть модельные эксперименты на кошках-мышках. На человеке при повреждениях все равно что пытаться понять как устроен радиоприемник внимая детали. Появились неинвазивные методы прижизненного изучения. Видны тракты, которые в данный момент используются. Или структуры, которые работают. Построена карта со связями. Имеет параметры малого мира, каждая структура мозга связана со всеми другими несколькими рукопожатиями. Есть несколько крупных хабов системы связанные крупными связями. Не вся она в коре. Как кора так и подкорка связана. Принимают участие в мышление.
Как только нейрон зажигается, рядом расширяется сосудик. На это требуется кровоток.
Есть моды как работает мозг. Для сна хорошо изучено. Энцефалограф не обманешь. В каком-то смысле можно судить, о чем думает. Не спрашивая человека, по вспышке активности можно видеть что он увидел треугольник. Моно попытаться воспроизвести что человек видит. Можно отличить женщину от мужчины, лысого от нелысого.
Отличия сознательного от бессознательного. В прошлом запретная тема. Бессознательное 50-100 миллисекунд мимолетные ассоциации. Подсознательное 100-200 предметы вне зоны внимания. Сознательное 300-500, быстрее мысль не может возникнуть. Предмет в зоне внимания, решение задач. Возникают стоячие волны. Система хабов включается и работает синхронно. Каждая часть отвечает за свое, работают синхронно. Сознание как удар мозга когда мозг переходит в когерентное состояние. Мышление гроза. Такие озарения у нас случаются несколько раз в секунду.
Три типа обучения:
Unsupervised learning кора
Reinforcement learning таламус
Supervised learning мозжечок обучение с подкреплением
Большая часть мозга занята обучением.
Системные компоненты мозга.
Большая часть нейробиологов занимается клеточными процессами, потому что это нужно для лекарств. Мне интересен взгляд сверху.
Мозг средство выживания. Две задачи что происходит и что делать. Люди чемпионы по работе с временными рядами. Пианист запоминает все ноты симфонии на сорок минут.
Археология мозга.
Новая кора: млекопитающие память интеллект. Модели мира и поведения. Та часть обоняния которая отвечает за половое поведение разрослась в кору, там интеллект. Внизу в бункере часть рептилии в нас которая принимает решения.
Древний мозг рептилии эмоции воля Выбор и преследование цели
Действующие лица: неокортекс таламус базальные ганглии мозжечок.
В мозжечке сознания нет.
Неокортекс: что происходит и что делать? Кора относительно проста однородная ткань два мм мятая салфетка. Человеческий мозг разросся за счет коры быстро за три млн лет. Не эволюционировала и масштабировалась. Там шесть слоев клеток. Кора построена по одному плану у всех млекопитающих. У человека 4/5 мозга. Единый алгоритм ассоциативного мышления с предсказанием. Информация разная приходит. Модель коры сеть обучающихся детекторов. Каждая ячейка распознает свой входной сигнал. Если зрительную информацию направлять на слуховую часть возникает изображения. Распространяет активность на соседей. В основном кора смотрит сама на себя, лишь малая часть вовне. Каждая ячейка десятая доля мм.
Обучение без учителя: связи между активными ячейками укрепляются. Сигнал идет электрический, передача между нейронами химическая. Ячейки коры детекторы последовательностей. Микроколонка сотня нейронов на одном сосуде. Колонка 10 тыс микроколонок. Всего таких ячеек несколько миллионов. Этого очень простого механизма обучения достаточно. В физике называется спонтанным нарушением симметрии.
На этом построено все наше умение работать с временными рядами. Победитель захватывает все. Зона возбуждения 0,3 мм разрастается до 1-3 мм. На 4 возбуждающихся нейрона приходится один тормозной. Работает единовременно не более процента коры. Признаки ситуации, компоненты действия. Гены начинают работать и виден синтез белков.
Лурия, Поляков 1962. Мышление иерархично. Первичные вторичные третичные области коры.
Модель: сначала учится без учителя один слой. Реагируют на наклонные штрихи. Второй слой комбинации ухо нос. На третьем этапе появляется лицо. На более высоком уровне есть нейрончик который реагирует на кошечку. Есть область которая помнит все лица которые мы знаем. Дисфункция в зоне хранения лиц все люди на одно лицо.
Мозг это гигантский контроллер. Восприятие – осмысление – действие. Стратегии разворачиваются в планы.
Моделей сложного иерархического контроллера нет, это качественная модель.
Целесообразное поведение: восприятие – осмысление – действие. Лобные доли отвечают за планирование поведение. За мотивацию посредине.
Кора может в принципе объяснить целенаправленное поведение.
Обучение цели не м.б. в одной коре. Кто-то должен задавать цель.
Обучение с подкреплением: сравнение вариантов действий. Рабочая память несколько вариантов которые мы перебираем. Это не кора, а таламус и базальные ганглии.
Связь коры с древним мозгом.
Таламус: фокус внимания, связь ощущений – слово понятие форма и цвет. Вся сенсорная информация кроме обонятельной, из которой вся кора. Кора и таламус усилительный контур, возникают автоколебания. У каждого свой ритм.
Базальные ганглии основная часть тормозных нейронов. Дофаминовая система нейронов. Контроль поведения: кора. Striatum оценка ситуации. Тормозит кору и растормаживает таламус мысли. Pallidus. Substantia nigra брызгает дофамин на группу нейронов Striatum.
Мозг потребляет энергии как 7-8 сердец, т.е. мы качаем мысли быстрее чем кровь на порядок.
Дофамин сигнал к обучению гормон радости. Все наше обучение строится чтобы больше внутреннего наркотика получить. Функция ценности V (s, a) – оценка поведения a в состоянии s.
Если вас укусила собака будете бояться всех собак. Гипоталамус связан с амигдалой, она со всем остальным мозгом.
Дофамин это выпить рюмку водки. Для спирта мозг прозрачен. Первое опьянение радость.
Striatum помнит все прошлые удовольствия. Функция ценности интегральная оценка будущего. Это заставляет учиться, хотя сначала м.б. неинтересно. Азартные игры подсаживают на дофамин. Учиться в среднем приятно даже если вы не получаете того на что вы надеялись.
На этой концепции построена теория музыки David Huron 2006 Sweet anticipation
Горизонт предсказания все время осциллирует. Есть участки где вы ничего не можете предсказать. Узнаваемое вызывает всплеск.
Неокортекс анализ ситуации варианты действий
Базальные ганглии оценка ситуации принятие решений
Таламус концентрация внимания
В конце принимается какое-то решение которое идет в жизнь.
Мозжечок автопилот у человека десятая доля объема, но там 3/4 всех нейронов.
Из глаза в мозг идет миллион волокон. В мозжечок сто миллионов волокон. 60 млрд Granular, 15 млн клеток Purkinje самые крупные клетки мозга.
Мозжечок делает все то же самое что и кора только очень быстро.
Внимание концентрируется на вещах которых не ожидал. Если все идет как ожидалось не включаются обратные связи.
Базальные ганглии оценка ситуации. Таламус концентрация внимания новизна. Мозжечок привычные действия рутина.
Вопросы
Эволюция идет снизу вверх. Ствол. Мозжечок есть уже у рыб. Базальные ганглии рептилий разрослись у птиц. А у млекопитающих зона отвечающая за феромоны разрослась в кору. Свойство коры предсказание временных рядов оказался настолько важным что разросся. Это находка млекопитающих. Рептилии были очень быстрые, роль коры средние части им некуда было расти. У крокодила череп большой а мозг яичко.
Операционная система? – BIOS операционная система ствол. Дальше начинается загрузка. Теория обучения.
У насекомых другая система мамиллярное тело на груди (?). Обучение тоже есть, но больше постоянного. У человека сложно абстрактная система с чьей женой можно переспать
Мозг живота небольшой.
Гамма-ритм колебательный контур между корой и таламусом. Альфа и бета ритмы возбуждаются той же гамма-аминомасляная кислота. Если гамма частота поползла то и бета альфа.
Во сне у вас нет глобальных связей, только локальные корреляции. Глубину комы, вернется человек оттуда или нет можно определить очень просто по реакции энцефалограммы на простые слова представьте вы на пляже.
Этнические отличие существуют. Отличие восточного и западного мышления связано с языком. Китайцы и японцы выросшие в США они мыслят так же. Мозг это самая вариабельная часть тела.
Лавров владеет и английским и русским языком, Керри только английским. – Л.М.: Вы попробуйте врать десятки лет и посмотрите что будет с вашими мозгами.
Правое полушарие учится быстрее но на грубых вещах.
Человек сам себя одомашнил, мозг стал меньше. Неандертальцу надо было больше знать. – Л.М.: Нет, мозг стал более эффективным.
Мозг сложная система. Для изучения мозга нужны новые теории? – Разум это часть природы научившаяся учиться. Моделировать на компьютере это не есть новое знание.
Вопросы Л.М.: Что такое когерентность в отношении мышления.
Что известно про специфическую для нейрогенеза генетическую нестабильность регуляторного типа, как при иммунитете? Своеобразная память о будущем, по минимуму параметров предсказать максимум ситуаций.
Ощущение красоты как генерируется и чем отличается от омерзения?
Мозг человека как совокупность нейронов похож на человеческий коллектив? Почему мозг неандертальца был больше?
Информация организаторов
Семинар по социофизике
Проникать в тайны поведения людей – довольно рискованное занятие.
Как физик, я использую физическую методологию в новом разделе общественных наук – но как добропорядочный гражданин, я должен разъяснить всю потенциальную опасность такого подхода.
Серж Галам (Serge Galam)
Sociophysics: a physisist’s modeling of psycho-political phenomena
Understanding Complex Systems, DOI 10.1007/978-1-4614-2032-3 1,
© Springer Science+Business Media, LLC 2012)
Цели семинара
1. Информировать научную общественность Московского университета, сотрудников, аспирантов и студентов МГУ о новой области науки, быстро развивающейся в мире в последние десятилетия.
2. Представить обзор методов моделирования и прогнозирования социальных процессов, перенесенных из теоретической физики, и средств управления социумом как физической системой для всех интересующихся современным состоянием наук об обществе.
3. Формировать научно-преподавательский актив для развития социофизического направления в Московском университете.
Анонс
Первая российская междисциплинарная конференция
«СОЦИОФИЗИКА И СОЦИОИНЖЕНЕРИЯ»
Москва, физфак МГУ, 8-11 июня 2015 года
Координатор семинара д.х.н., проф. Юрий Словохотов yurislovo@yandex.ru
Секретарь семинара д.ф.-м.н., в.н.с. Анна Абрамович anna-abramovich2013@yandex.ru
Сайт семинара: http://www.soc-phys.chem.msu.ru
Запись сделана с помощью m.livejournal.com.