|
|
|
|
В последние десятилетия в результате исследований мозга накоплено огромное количество данных о процессах, протекающих на молекулярно-генетическом и клеточном уровнях. Современные методы анализа экспрессии генов в тканях мозга, мультиэлектродной регистрации нейрональной активности, оптической флуоресцентной визуализации с каждым днем открывают все больше возможностей для исследования тонких механизмов работы нервных клеток. Это приводит к быстрому накоплению разрозненных фактов и делает актуальной задачу поиска новых подходов к их интерпретации и теоретическому обобщению. |
В области теоретических исследований интеллекта кризис символьного искусственного интеллекта в конце прошлого века привел к поиску новых парадигм. Сегодня наиболее перспективными являются направления, связанные с попытками построить нейроподобные устройства, например, искусственные нейронные сети или аниматный подход. |
В последние годы активно развиваются технологии нейро-компьютерных интерфейсов. Научные исследования, опирающиеся на эти технологии, позволяют обратиться к фундаментальным проблемам сознания и мышления животных и человека. |
|
Конвергенция подходов Одним из наиболее многообещающих путей решения задач как современной нейробиологии, так и когнитивных наук, является междисциплинарный подход. Компьютерное моделирование принципов и механизмов естественного интеллекта позволяет интерпретировать экспериментальные данные, а также служит источником новых идей для разработки более эффективных алгоритмов и систем искусственного интеллекта. Движение междисциплинарного подхода в сторону более глубокой интеграции исследований естественного и искусственного интеллекта привело к зарождению в последние годы новых перспективных направлений исследований – прямых нейрокомпьютерных интерфейсов, гибридных нейроэлектронных устройств и нейроаниматов. |
||
|
Основным лейтмотивом темы нейробиологии обучения и памяти будет вопрос о возможности создания принципиально новых нейротехнологий, опирающихся на наиболее свежие или, наоборот, забытые исследования механизмов хранения информации в мозге. Можно ли восстанавливать память, исчезнувшую со временем или нарушенную при заболеваниях? Могут ли естественные молекулы, обеспечивающие процессы фиксации новой информации в нервной системе, стать прототипами новых соединений, расширяющих когнитивный потенциал человека? Возможно ли создание новых классов соединений, избирательно действующих на генетические и эпигенетические процессы формирования и хранения памяти и не меняющих при этом другие когнитивные функции человека? Могут ли давно забытые опыты по "переносу" памяти, в совокупности с новейшими данными молекулярной биологии, составить основу для поиска новых химических регуляторов памяти? Обсуждение этих вопросов может не только помочь наметить пути развития новых нейрокогнитивных технологий, но и глубже понять биологическую природу самого феномена памяти в нервной системе. |
В рамках темы моделирования функций мозга и нейроморфного интеллекта будет рассмотрена проблема понимания способности организма к быстрому и успешному решению возникающих перед ним проблем. Какими средствами мозг, состоящий из огромного числа нервных клеток, способен эффективно решать проблемы и получать нужные организму результаты? Эту проблему можно подразделить на две: а) интегративной деятельности мозга и "умных систем" (как многие клетки мозга быстро объединяются в систему для решения стоящей задачи), б) интегративной деятельности мозга и "умных нейронов" (как отдельная нервная клетка способна, получая многие синаптические входы, интегрировать их и подчинять свои степени свободы целям организма и системы, в состав которой она входит). Является ли нейрон простым механически сумматором приходящих к нему биологических сигналов или он выполняет более сложные функции, связанные с памятью, целеполаганием, построением опережающих моделей требуемых результатов? Если он способен на это, то каковы специфические клеточные механизмы, обеспечивающие подобный "клеточный интеллект"? Обладают ли зачатками "клеточного интеллекта" свободно живущие одноклеточные организмы? Способны ли к целенаправленному поведению и объединению в функциональные системы нервные клетки, живущие в культуре, вне мозга? Можно ли на основе моделирования "умных нейронов" и "клеточного интеллекта" создать принципиально новые архитектуры искусственного интеллекта? |
При рассмотрении темы нейро-компьютерных интерфейсов будут затронуты вопросы создания гибридных нейро-электронных систем и реализации прямых мозго-компьютерных интерфейсов. Современные экспериментальные образцы гибридных нейро-электронных систем представляют собой диссоциированную культуру нейрональных клеток, объединенную с электро-механическим устройством или его виртуальной моделью. Поведение такого нейроанимата определяется активностью клеток культуры, преобразуемой в управляющие сигналы для эффекторной электромеханической части. Обратная связь с окружающей средой, необходимая для контроля динамики поведения, реализуется посредством трансляции информации, поступающей от сенсоров, в воздействия на нейроны. Будут рассмотрены перспективы использования подобных систем как для биологических исследований нейрональных популяций in-vitro, так и возможности разработки нейроморфных адаптивных систем искусственного интеллекта. |
