СПбГУ

Санкт-Петербургский государственный университет

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

                                                   

Сети мозга: от нейрофотоники к когнитивным вычислениям

      Физика и наука о мозге имеют своими задачами раскрытие двух крупнейших тайн природы: устройства Вселенной и устройства разума. С самых начал Западной науки исследования этих вопросов развивались независимо. Я рассмотрю ряд оснований основания для их сегодняшнего сближения:

  1. Нейронные и когнитивные сети. Любая нервная система может быть описана как сеть. Распространение подходов теории графов и статистической механики на мозг, получившее название коннектомики, занимается расшифровкой принципов эволюции, устройства и нарушений работы различных нервных сетей. В лекции я пойду дальше и буду утверждать, что (а) любой разум также формализуем как сеть, (б) эта сеть представляет собой гиперсеть нервной сети. Главным здесь является то, что эта гиперсеть мозга представляет собой и органическую и математическую структуру одновременно и может быть поэтому исследуем с помощью методов экспериментальной и теоретической физики.

  2. Нейрофотоника и оптогенетика. Физика является сегодня ключевым генератором методов, продвигающих изучение высших функций мозга. Я остановлюсь лишь на наиболее перспективном направлении, использующем достижения лазерной физики и фотоники. Свет обладает выдающимися преимуществами для проникновения в механизмы работы мозга: он неинвазивен, не нарушает обычных нейронных функций, обеспечивает высокое пространственное разрешение, возможность фокусировки на разных типах и группах нужных клеток и мультиплексность за счет использования разных длин волн для контроля разных функций. Я покажу, как эти свойства позволяют сегодня картировать, динамически визуализировать и оптически контролировать ментальные процессы в головном мозге.

  3. Нейроморфные компьютеры и когнитивные вычисления. Рассмотрение разума как нейронной гиперсети по-новому ставит вопрос о создании искусственного интеллекта. Главным трендом сегодня являются попытки конструирования компьютера как мозга, воспроизводящего свойства биологической нейронной сети. Я буду утверждать, что этого решения, получившего названия нейроморфного моделирования, кардинально недостаточно, если в составе искусственной нейронной сети не создается когнитивная гиперсеть. Когнитивные вычисления на узлах и связях такой сети составят перспективу построения систем искусственного разума и потребуют разработки фундаментальной математической теории нейронных гиперсетей.

Поиск