Тема форума: «Несколько вопросов о нейрологии»

Читаю статьи вашего сайта давно и наконец созрело несколько вопросов
Моя нынешняя академическая работа связана с критикой "холономной парадигмы" имени Бома-Прибрама (которую изобрели не совсем они, а такие товарищи как Гроф, Капра и иже с ними). С одной стороной - указанием на некоторую некорректность их физических построений я относительно успешно справляюсь, а вот в критике их с позиций нейрофизиологии нуждаюсь в некоторой помощи.

В Интернете широко доступна литература по искусственным нейронным сетям (ИНС) и принципам их работы. Мне ЛИЧНО кажется достаточно очевидным, что успехи в создании и использовании ИНС демонстируют достаточно глубокий уровень понимания нами нейрофизиологических механизмов, дело будущего - лишь в их уточнении; гипотезы о "квантовых сознаниях" мне ЛИЧНО кажутся "сущностями сверх потребности". НО - особенность академической работы заключается в том, что сколько бы логических аргументов ты не приводил, очень желательно будет подтвердить своё мнение чьими-то авторитетными высказываниями.

Собственно вопрос - известны ли вам высказывания (желательно цитаты и конкретные ссылки) авторитетных учёных-нейрофизиологов по поводу теорий квантового сознания? Проще говоря - критикует ли вобще холономную парадигму кто-то из представителей академической науки?
(кроме нас с вами, разумеется )

Второй вопрос возник у меня при чтении литературы посвящённой ИНС. Обучение ИНС реализуется изменением весовых и пороговых коэфициентов связей в сети при помощи довольно сложных математических методов (например градиентного спуска), обучением "с учителем" и "самостоятельным" по подготовленной выборке и т.д. Вопрос - а что известно о конкретных механизмах обучения в реальных ествестенных нейронных сетях, т.е. как это происходит в нашем мозге на уровне физиологии? Или ещё точнее - как именно мозг изменяет значения весовых коэфициентов синапсов и пороговые функции нейронов при обучении?

Как раз по голографическому принципу Прибрама был разговор в http://www.scorcher.ru/articles/art.php?id_art=655 Если нужно более детальное и конкретное обоснование, то нет проблем, только нужно уточнить, что именно прояснить кроме сказанного (в том числе и по ссылкам).

" особенность академической работы заключается в том, что сколько бы логических аргументов ты не приводил, очень желательно будет подтвердить своё мнение чьими-то авторитетными высказываниями."
Это, скорее, особенность любой организованной науки и этого, мне кажется, необходимо уметь избегать, вот почему (в конце акцент на этом): http://www.scorcher.ru/art/science/methodology/methodology.php

"известны ли вам высказывания (желательно цитаты и конкретные ссылки) авторитетных учёных-нейрофизиологов по поводу теорий квантового сознания?"
Кое что об этом пишет Р.Пенроуз в Тенях разума http://rs46.rapidshare.com/files/30590171/Shadows.rar , хотя делает это корректно и не напрямую определяет сознание через квантовые эффекты, впрочем он вообще не определяет сознание. Наверное, это – самая "авторитетная" попытка как-то увязать процессы, влияющие на психику с квантовыми эффектами. Все остальное мне известное, типа Доронина http://www.scorcher.ru/idea_gallery/gallery_show.php?id=26 - просто дешевые фальсификаторы. Короче, никто из авторитетов, т.к. ученых на переднем крае своих предметных областей, всерьез не выдвигает сегодня квантовой теории сознания.
Предположения о влиянии на сознание на квантовомеханическом уровне настолько нелепы и никак не опираются на фактический материал, что никто даже и не критикует это всерьез на уровне научных статей.

"что известно о конкретных механизмах обучения в реальных ествестенных нейронных сетях, т.е. как это происходит в нашем мозге на уровне физиологии? Или ещё точнее - как именно мозг изменяет значения весовых коэфициентов синапсов и пороговые функции нейронов при обучении?"
По сравнению с моделью персептрона, мозг поступает несколько иным образом. Он не балансирует отдельные проводимости синапсов (эти проводимости вообще очень нестабильны и зависят от многих условий, в том числе от неспецифического влияния концентрации медиаторов, так же как и порог срабатывания нейронов очень даже непостоянен из-за множества неспецифических факторов. Например, гипоксия или ЛСД приводят к его общему понижению и слиянию ранее не связанных активносетй, порождая галлюцинации).
При оптимизации достраиваются все новые возбуждающие или тормозные связи. Резерв неэффективных синапсов у каждого нейрона для этого существует вполне достаточный.
О механизме сказано в http://www.scorcher.ru/neuro/neuro_sys/recognition.php и более понятно с точки зрения всей системы адаптивного поведения – в http://www.scorcher.ru/neuro/neuro_sys/consciousness/consciousness.php

Моя нынешняя академическая работа связана с критикой "холономной парадигмы" имени Бома-Прибрама (которую изобрели не совсем они, а такие товарищи как Гроф, Капра и иже с ними). С одной стороной - указанием на некоторую некорректность их физических построений я относительно успешно справляюсь, а вот в критике их с позиций нейрофизиологии нуждаюсь в некоторой помощи.

Есть ли возможность ознакомиться с вашими рассуждениями?

Alan:

Есть ли возможность ознакомиться с вашими рассуждениями?

В очень предварительной форме можно здесь -
http://zhurnal.lib.ru/k/kornilow_w_a/kritika_quantovyh_teorij_soznanija.shtml
но аргументация по большей части просто сжато повторяет представленную на данном сайте, так что не думаю, что будет очень уж интересно


nan:

Кое что об этом пишет Р.Пенроуз в Тенях разума

Пенроуз пишет о несводимости всех функций сознания к вычислимым, т.е. как я понимаю, просто о неалгоритмизуемости мышления. Т.е. по сути просто доказывает что наше мышление - не последовательная программа исполняемая на компьютере фоннеймановской архитектуры. Ну да, в нейронных сетях чёткими алгоритмами и не пахнет, точне пахнет, но очень отдалённо
Зачем сразу обращаться к квантовой физике, едва сообразив что мы мыслим далеко не классической логикой, а нечёткими множествами - мне непонятно

Хотя следует признать, что та гипотеза на которую ссылается Пенроуз - гипотеза С.Хамероффа, который предположил что найденная в мозгу молекулу тубулина у которой есть два устойчивых квантовых состояния, может быть субстратом этого самого квантового сознания - едва ли не единственная из всех выглядит хотя бы сколько-нибудь серьёзно. Но кажется, с тех пор как она выдвинута (около 20 лет назад), никаких подтверждений её не найдено?

Короче, никто из авторитетов, т.к. ученых на переднем крае своих предметных областей, всерьез не выдвигает сегодня квантовой теории сознания. Предположения о влиянии на сознание на квантовомеханическом уровне настолько нелепы и никак не опираются на фактический материал, что никто даже и не критикует это всерьез на уровне научных статей

А между тем на западе регулярно проводятся конференции "quantum mind", эта тема - относительно популярна среди физиков (я знаю как мимум двоих таких - один аспирант, другой - доктор наук и завотдела некого НИИ), я уж не говорю про философов. И если этого никто не критикует - то скоро об этом будут писать в учебниках, как о передовом крае науки...

Хотелось бы всё таки услышать мнения по этому поводу авторитетных нейрологов мирового уровня (класса Бехтеревой - но её, по известным причинам, мы не можем цитировать - она сама, увы, ударилась в мистику). И если не высказывания на тему квантового сознания - то хотя бы твёрдая уверенность в том что в общем и целом наука механизмы психики понимает, дело за деталями и потому необходимости искать ответы на других уровнях не стоит. Понятно, что для них подобные гипотезы - такая же глупость, как для современного физика - попытки отрицать существование атомов , но всё же...

Ещё раз подчеркну - авторитетные источники нужны не для того чтобы убедить меня, а для того чтобы убедить тех людей, для которых моё собственное мнение авторитетным не является - всё таки я не специалист по нейрологии, и прислушиваться к нему они не обязаны. Может стоит отсылать их (людей, читателей) не к сложным учебникам, а каким-то научно-популярным работам?
Вы знаете такие работы - написанные достаточно известными учёными на достаточно простом языке, понятном неспециалисту?

" Хотелось бы всё таки услышать мнения по этому поводу авторитетных нейрологов ...Вы знаете такие работы - написанные достаточно известными учёными на достаточно простом языке, понятном неспециалисту?"

К сожалению, нет...

Короче, никто из авторитетов, т.к. ученых на переднем крае своих предметных областей, всерьез не выдвигает сегодня квантовой теории сознания

Я натолкнулся на авторитета :-(
(При попытке представления проекта своей работы на кафедре - "Как, Вы несогласны с Экклзом?")

«Я могу экспериментально подтвердить, - пишет нобелевский лауреат в области физиологии мозга Джон Экклз, - что работа сознания не может быть объяснена функционированием мозга. Сознание существует независимо от него и состоит из элементарных единиц «психонов», которые подают мозгу шифрованные сигналы. Извне».

А за Экклзом стоит ещё и тень великого и ужасного Поппера (тени разума, блин...)

Экклз вместе с философом Поппером предложили свою гипотезу о разуме, назвав ее дуалистическим интеракционизмом. По этой гипотеза, помимо материального мира, существует еще, по крайней мере, один мир идей. Разумная деятельность человека предстает как результат взаимодействия двух миров в мозге, мир идей влияет на работу мозга путем изменения вероятности высвобождения медиаторов в синаптичеких контактах.

В 1977 году вышла в свет книга Карла Поппера и Джона Экклза "Самость и ее мозг. Аргумент в пользу интеракционизма". Кажется в ней это всё и написано...

Я, конечно, понимаю, что Экклз верил в Бога и ему нужно было найти место для духа; а Попперу с его "открым обществом" нужно было найти место для "свободы воли" (иначе о какой свободе, так культивируемой либерализмом может идти речь?), но этого для научной критики маловато.

Ну чёрт с ним с Поппером, но что вы скажете про Экклза? Может кто-то на форуме эту книжку читал?
И какого авторитета мне противопоставить нобелевскому лауреату Экклзу?

"Я могу экспериментально подтвердить, - пишет Экклз, - что работа сознания не может быть объяснена функционированием мозга. Сознание существует независимо от него и состоит из элементарных единиц "психонов", которые подают мозгу шифрованные сигналы. Извне".
Здесь авторитет подставился наголо. Будучи нейрофизиологом, он утверждает существование неизвестных науке "элементарных единиц ". Кроме того, кроме его похвальбы "Я могу экспериментально подтвердить" он так ничего никому достоверно и не показал. То, что узкие специалисты, даже имеющие очень высокие заслуги в своей предметной области, пытаются распространить авторитет на другие предметные области, где они наивны как дети – не новость.
Утверждение "работа сознания не может быть объяснена функционированием мозга" предполагает то, что человек досконально изучил функционирование мозга, иначе он не вправе делать таких утверждений. Но, с другой стороны, даже не изучив досконально работу мозга, можно сделать немало версий правдоподобных предположений, которые описывают механизмы психики без привлечения "психонов".

Читаю Пенроза "Новый ум короля". Задумался. Это первый автор, который пошатнул мою уверенность в непричастности квантовых эффектов к психическим процессам. Но это не связано напрямую с его главным аргументом, "геделевским" о неалгоритмизуемости мышления - он мне не кажется достаточно убедительным. В мышлении существенню роль играют ассоциации, всплывающие по закономерностям, которые очень с большой натяжкой можно назвать "алгоритмом"; но из ассоциативного, местами нелогичного характера мышления ещё не следует с необходимостью его квантовость.

Но вот само ассоциативное мышление - не связано ли оно каким-то образом с квантовыми эффектами? Да, мы знаем, что ассоциации обеспечиваются синаптическими связями; а вот как они формируются? Приведу большую цитату, но из неё ни слова не выкинешь:

"Давайте вспомним, что мозг, на самом деле, похож скорее не на обычный компьютер, а на компьютер, который постоянно изменяется. За эти изменения, по-видимому, отвечают процессы активации или деактивации синапсов, которые, в свою очередь, происходят вследствие роста или сокращения дендритных шипиков (см. главу 9, с. 319*, рис. 9.15). Здесь я наберусь смелости и выскажу предположение о том, что этот рост или сокращение теоретически могут подчиняться принципам наподобие тех, которые управляют квазикристаллическим ростом. При этом «тестируется» не одно из возможных альтернативных расположений, а сложная линейная суперпозиция большого числа таких расположений. До тех пор, пока эффект каждой из этих альтернатив не превышает «одногравитонного уровня» (или некоторого его аналога), они будут существовать одновременно (более того: должны сосуществовать, коль скоро справедливы законы U-квантовой механики). Пока не превзойден одногравитонный уровень, могут начать одновременно выполняться суперпозиции разных вычислений, что вполне соответствует принципам действия квантового компьютера. Однако, вряд ли такие суперпозиции смогут существовать достаточно долго, поскольку нервные сигналы создают электрические поля, которые должны вносить значительные возмущения в окружающую среду (хотя их миелиновые оболочки являются своего рода изоляторами). Давайте допустим, что такие суперпозиции расчетов все-таки способны существовать в течение определенного минимального времени, которое необходимо для получения какого-нибудь действительно важного результата, т. е. что вплоть до этого момента «одногравитонный уровень» (или что-то подобное) в системе не достигается. Успешное завершение такого расчета будет в нашем случае той самой «целью», которая представляет собой аналог более простой «цели» минимизации энергии при квазикристаллическом росте. Таким образом, достижение этой цели будет подобно успешному росту квазикристалла!"

Я понимаю что гипотеза в таком виде очень сомнительная - она ссылается на "одногравитонный критерий", из той "новой физики", которую Пенроуз грозится создать уж лет 20, но всё никак не создал; она, как самокритично отмечает сам Пенроуз, не обьясняет каким образом квантовые эффекты могут существовать в "тёплой", т.е. богатой на тепловые и электрические возмущения среде мозга; не обьясняет каким образом и из чего формируются когерентные состояния, необходимые для "квантового вычисления". Но сам принцип - квантового компьютера, который оперирует суперпозицией сразу ВСЕХ возможных альтернатив из которых автоматически выбирается какая-то одна, когда для неё выполняется какой-то критерий (например, минимальности энергии) - сам этот принцип выглядит привлекательным.

Даже если (а скорее всего это так) мозг в основе своей не квантовый компьютер; возможно ведь что квантовые компьютеры (когда они будут созданы) можно будет использовать для расчётов в ИНС (икусственных нейронных сетях) и создания более мощных нейрокомпьютеров? Например, для "схватывания" в единой суперпозиции всех возможных параметров НС (всех значений весовых и пороговых коефициентов) и некоторых преобразований над ней (суперпозицией) с целью поиска наиболее удачного набора параметров для решения какой-либо задачи (например, обучения)?

Кстати, о задаче обучения.
Nan в ответ на мой вопрос о механизмах обучения писал:

По сравнению с моделью персептрона, мозг поступает несколько иным образом. Он не балансирует отдельные проводимости синапсов (эти проводимости вообще очень нестабильны и зависят от многих условий, в том числе от неспецифического влияния концентрации медиаторов, так же как и порог срабатывания нейронов очень даже непостоянен из-за множества неспецифических факторов. Например, гипоксия или ЛСД приводят к его общему понижению и слиянию ранее не связанных активносетй, порождая галлюцинации). При оптимизации достраиваются все новые возбуждающие или тормозные связи. Резерв неэффективных синапсов у каждого нейрона для этого существует вполне достаточный.

Механизм всё равно остаётся непонятным! Статья "адаптивные механизмы распознавания" о конкретном механизме измения параметров связей нейронов вызвала у меня ещё несколько вопросов:
1) Допустим, Nan прав, и балансируются не отдельные проводимости синапсов. Но чем достройка новых возбуждающих или тормозных связей отличается от изменения весов связи в формальной модели нейронной сети? Ведь связь между двумя нейронами в формальной сети - это не абсолютный эквивалент синапса, а просто мера взаимодействия между этими нейронами.
2) Если я правильно понял, обучение производится при построении новых возбуждающих связей если получена общая оценка "хорошо", и новых тормозных связей, если получена оценка "плохо" (т.е. +1 всем путям, приведшим к правильному распознанию или -1 всем, которые привели к неправильному). Но если всё ТАК ПРОСТО, почему же создатели ИНС по-прежнему мучаются с обучением своих сетей, изобретают сложные методы итераций, движения по поверхности ошибок, методы градиентного спуска, сопряжённых градиентов и прочие математические мудрости? Неужели никому в голову не пришла такая простая идея?
3) Опять же, если всё так просто, почему бы Nan-у, неплохому программисту, не продемонстрировать программу (разумеется с открытым кодом :-) ), реализующую такой механизм обучения (без сложных математических методов) искусственной нейронной сети? Которая умела бы, например, учиться распознавать буквы русского алфавита и отличать "Г" от "П"? Гиперсложной системы оценки "личной значимости" не потребуется - достаточно будет поощерений-наказаний со стороны "учителя". Это правда, не совсем вопрос, а скорее предложение :-)

Вопросы эти я задаю не из праздного любопытства, и не из желания в чём-то упрекнуть уважаемого автора сайта. Понимание механизмов ассоциативной памяти (да и логического мышления тоже, да и вобще всех механизмов психики), важно и просто для науки, и в нашем общем деле борьбы с мистиками. А если оставлять им "белые пятна" необьяснённых явлений, они будут пытаться заткнуть дыры своими эзотерическими "гипотезами"; ссылаясь к тому же на таких как Пенроуз, который обьяснит что ТЕОРЕТИЧЕСКИ задачи нейронных сетей могут решаться и через квантовые эффекты - и мне нечего будет таким как Пенроуз возразить, если взамен мы не предложим более простой теории.

P.S. Общался на эту тему с молодой преподавательницей на факультете фундаментальной медицины. Уверенность с которой она заявила что наука почти ничего не знает о памяти, а есть только неподтверждённые гипотезы, меня испугала. И говорит она это вероятно со слов не так давно учивших её местных корифеев. Если даже медики говорят "мы ничего не знаем", то что уж говорить о других?

Приведенный фрагмент из Пенроза однозначно говорит о том, насколько человек плохо представляет себе организацию психических процессов мозга даже на самом классическом уровне. Он это вполне осознает и поэтому вставляет: "Здесь я наберусь смелости и выскажу предположение" и в самом деле аналогии с ростом кристаллов как некая совокупность общего состояния синапсов - абсурдна. И столь же абсурдно предположение о тонкой (до квантового уровня) границе срабатывания при неких "квантовых вычислениях" в мозге. На самом деле колебания метаболизма создают неизмеримо более грубые условия и будь все дело в квантовых уровнях. то буквально каждый вздох и выдох отзывался бы в психике непредсказуемыми последствиями. На мой взгляд была изречена непростительная даже для неспециалиста глупость. Мало того, вообще нет никакого основания говорить о столь обширных связанных состояниях квантов, чтобы предполагать механизм квантовых вычислений.

"Допустим... балансируются не отдельные проводимости синапсов. Но чем достройка новых возбуждающих или тормозных связей отличается от изменения весов связи в формальной модели нейронной сети?"
В принципе, ничем, но классическая модель персептрона подразумевает именно балансировку весовых коэффициентов отдельных связей. В этом отличие реальности от классической модели: не требуется такая уж ювелирная настройка проводимостей.

"если всё ТАК ПРОСТО, почему же создатели ИНС по-прежнему мучаются с обучением своих сетей"
вообще-то на таком уровне никто давно уже не мучается. Обучающие сети на основе подбора весовых коэффициентов давно используются даже в практических реализациях. Но до моделирования адаптивного поведения тут еще пропасть

"если всё так просто, почему бы Nan-у... не продемонстрировать программу (разумеется с открытым кодом "
создать демонстрационный алгоритм адаптивного поведения очень непросто. если вообще возможно на компьютере. Однако, я собираюсь за предстоящие праздники сделать усилие, чтобы сделать более ясным это, возможно, будут даже какие-то простейшие демо.

"Общался на эту тему с молодой преподавательницей на факультете фундаментальной медицины. "
Надо признать, что представления не только молодых преподавателей, но и матерых научников из интитутов мозга удручают своей вульгарностью всякий раз когда они делают усилие выглянуть из своих узкоспрофессиональных представлений.

"если всё так просто, почему бы Nan-у... не продемонстрировать программу (разумеется с открытым кодом "
создать демонстрационный алгоритм адаптивного поведения очень непросто. если вообще возможно на компьютере. Однако, я собираюсь за предстоящие праздники сделать усилие, чтобы сделать более ясным это, возможно, будут даже какие-то простейшие демо.
Вот, что получилось: http://www.scorcher.ru/neuro/neuro_sys/algorithm/algorithm_2.php
здесь есть демо-прогреммка: http://www.scorcher.ru/neuro/app/app.php
Но она - лишь иллюстрация для того, чтобы играя лучше представить задачу, а главное - дальше...

"Хотелось бы всё таки услышать мнения по этому поводу авторитетных нейрологов мирового уровня (класса Бехтеревой - но её, по известным причинам, мы не можем цитировать - она сама, увы, ударилась в мистику). "

"Я могу экспериментально подтвердить, - пишет Экклз, - что работа сознания не может быть объяснена функционированием мозга. Сознание существует независимо от него и состоит из элементарных единиц "психонов", которые подают мозгу шифрованные сигналы. Извне". Здесь авторитет подставился наголо. Будучи нейрофизиологом, он утверждает существование неизвестных науке "элементарных единиц ". Кроме того, кроме его похвальбы "Я могу экспериментально подтвердить" он так ничего никому достоверно и не показал. То, что узкие специалисты, даже имеющие очень высокие заслуги в своей предметной области, пытаются распространить авторитет на другие предметные области, где они наивны как дети – не новость.

Как интересно! Бехтерева, увы, ударилась в мистику, Экклс наивен как ребенок и спятил к концу жизни, Гроф мошенник, Юнг маразматик...Вряд ли хозяин сайта и ко обладают хоть частью способностей этих великих ученых. хотя бы в силу возраста и элементарного жизненного опыта. Но это поправимо.

А хотя бы...но я имела ввиду - повзрослеть. Совершенно очевидно что мудрости на этом сайте маловато. Мудрые уже давно поняли что все допустимо, и что не нужно ничего утверждать со стопроцентной уверенностью. Академический ум это еще не мудрость. А она приходит с возрастом, а также встречается у молодых но много переживших. Так что у nan-а все впереди. К счастью или к сожалению.

А вообще сайт хороший конечно, много интересной информации. Но с каким-то легким инквизиторски-экзорцистским душком. Или нет?

menua, ты огласила далеко не полный список одиозных личностей даже здесь далеко не полные списки:
http://www.scorcher.ru/collection/adventurers.php
http://www.scorcher.ru/collection/miracle_collection.php
ну что поделаешь, развелось их навалом, и все прут на свет знания, чтобы прикрыть им свой отход от науки...

"Совершенно очевидно что мудрости на этом сайте маловато... А вообще сайт хороший конечно, много интересной информации."
вот так все противоречиво на свете