Kunstig intelligens mestrer vrangforestillende dimensjoner.
Etter å ha trent en kunstig person til å fortelle interessante historier, forsøkte forskere fra Texas å gå lenger og finne ut mekanismen for opprinnelse av schizofreni, og åpnet et nytt kapittel i medisinens historie - "virtuell eksperimentell psykiatri."
Veldig feil fotball
La oss si at du gikk glipp av en viktig fotballkamp, men at du har venner som har sett kampen og allerede har stilt opp for å fortelle deg hendelsesforløpet. Venner er lyse og fantastiske mennesker, alle med sin egen karakter: den ene liker å pynte, den andre - å lyve, den tredje - å fokusere på detaljer, den fjerde - for å komme inn i teorien, den femte forveksler kronologien til mål, men husker alle straffene, etc. Det var ved å sammenligne versjonene og filtrere ut "lyder", du vil etter hvert kunne få en mer eller mindre realistisk idé om hvordan hendelsene utviklet seg på feltet.
Til en viss beklagelse la du merke til en venn N i køen, hvis versjoner av fotballkamper hver gang mer og mer skiller seg fra de andre, og nyttig informasjon er mindre og mindre. Når N brukte en urimelig tid på å beskrive formen på skyene over stadion, en annen - han etablerte en nøyaktig korrelasjon mellom antall mål og antall in-operative flomlys, eller til og med overrasket i det hele tatt og sa at han selv sto i mål, paven var trener for motstanderne, spillet var ubrukelig, og nå løper han presserende bort til dyrehagen for å se UEFA-cupen mellom pingvinene.
Foreløpig så det hele ut som eksentrisitet, helt til du og vennene dine fant ut at N virkelig startet en rad i dyrehagen, så mistet jobben, kona forlot ham, og han selv fører en stadig mer fremmedgjort livsstil - han ble isolert, ble trist, begynte å samle plysj pingviner, svarer ikke på samtaler …
I et forsøk på å hjelpe N, men desperat etter å finne et felles språk med ham, henvender du deg og vennene dine til spesialister for å finne ut noe som det følgende.
Salgsfremmende video:
Uansett hvor ufarlig spekteret av schizo-lignende tilstander som fanger området "norm" er, er de utviklede manifestasjonene av atferdsfenomener som oppstår i tilfelle av N allerede knyttet til området patologiske dysfunksjoner, hvis bærere kan bli fullstendig ufør, både opplever og forårsaker lidende mennesker.
På spørsmål om det er mulig å returnere N fra hans verdener til fotballklubben for normale mennesker, vil eksperter trekke på skuldrene. Til tross for mange teorier - fra eksotiske (bevisstheten til en schizofren spredning ukontrollert over et stort antall parallelle historier) til mer praktiske (genetisk bestemte forstyrrelser i dopaminregulering av hjerneuroner), er mekanismene som produserer slik atferd. Så det er ikke nødvendig å stole på en vellykket korreksjon: schizofrene symptomer kan stoppes ved bruk av passende medisiner, men for det første ikke for alltid, og for det andre på bekostning av alvorlige bivirkninger.
I et øyeblikk av motløshet, da det ble klart at sak N er et stort og uløst vitenskapelig problem, kommer en fantastisk idé til det lyse sinnet til en av vennene dine - en spesialist innen kunstig intelligens, nevrale nettverk og automatiserte handelssystemer.
Siden selvlærende ekspertsystemer som etterligner arbeidet med hjernens nevrale nettverk, viser gode resultater i å studere markedet og forutsi aksjekursen, hvorfor ikke bygge en robotforteller - et nevralt nettverk som kan huske og gjenfortelle riktig, men med egne ord historien til fotballkamper?
Etter å ha studert feilene og avvikene som N gjør når de gjenforteller kamper, kan du prøve å simulere lignende avvik i robotens nervesystem ved å endre de parametriske innstillingene til nevrale nettverksknuter.
Gradvis, ved å bruke utvelgelsesmetoden, vil det være mulig å fastslå hvilke av ensemblene i nevrale vinterhage N ved omtale av, for eksempel, den siste seieren til Spartak, i stedet for den foreskrevne klubbhymnen, begynner Mendelssohn-marsjen. Ved å påpeke spesialistene hva som egentlig brøt i hodet til N og hva som må rettes der, kan du øke sjansene for at han kommer tilbake til folden av tilstrekkelige fotballfans.
DISCERN - "riktig" og "schizofren" nevrocomputer
Dette er veien tatt av Yulai Greismann og Risto Mikkulainen fra Institutt for informatikk ved University of Texas (USA), som ledet en blandet forskningsgruppe for studier av schizofreni fra spesialister i kunstige nevrale nettverk og ansatte ved Institutt for psykiatri ved Yale University. De bygde et kunstig nevralt nettverk kalt DISCERN som kan huske og gjenfortelle historier, trente det og kjørte på det flere hypotetiske nevrodysfunksjoner, antagelig ansvarlig for utviklingen av schizofreni, og sammenlignet effekten som ble produsert med de virkelige avvikene som ble observert i en gruppe schizofrene pasienter.
Resultatene fra eksperimentet er publisert i tidsskriftet Biologisk psykiatri.
I motsetning til en klassisk datamaskin som skriver historier "som den er" i minnet eller indekserer deres separate vanlige elementer (si, ord eller bokstaver) i en uendelig skalerbar database, oppfatter, DISCERN nevrale nettverk informasjon, husker og reproduserer informasjon, styrt av de "riktige" forholdene mellom separate elementer og dermed etterligne arbeidet med ekte hjerneensembler.
Valget av ord som er mer egnet for hverandre "i betydningen" i et kunstig nevralt nettverk tilsvarer valget av statistisk mer sannsynlige forbindelser mellom nettverkselementer. Å fikse de "riktige" forholdene oppnås ved å "trene" det nevrale nettverket.
DISCERN kunstig nevralt nettverksarkitektur. Læring, memorering og gjengivelse av historier skjer i en kjede av nevromoduler. Mot klokken fra "oppføring": setningsanalysator, historieanalysator, episodisk minne, historiegenerator, setningsgenerator. En egen blokk viser et diagram av historiegeneratoren - flerlags perceptron, omvendt relatert til episodisk hukommelse. DISCERN nevromoduler kommuniserer med hverandre gjennom en distribuert representasjon av "betydningen" av ord - faste mønstre av nevral aktivering: bare de forbindelsene er aktivert som har en større vektingsfaktor, eller "mer" betydning. Koeffisientene og mønstrene blir fikset ved å trene nettverket: til slutt, motta visse signaler ved inngangen, må nettverket lære å produsere de riktige signalene ved utgangen."Inngang" -signalene er de første linjene i historiene som er lagret av nettverket: nettverket må gjenfortelle resten av historien.
Hjertet i DISCERN-arkitekturen er historieneratoren. Ved nærmere ettersyn viser det seg å være en klassisk flerlags perceptron (se illustrasjon), kjent for oss fra de utviklende sveitsiske robotene. Når det gjelder sveitserne, var perceptronets oppgave å oppfatte ekstern informasjon (“input” -laget av nevroner), etablere de riktige forbindelsene (mellomliggende skjult lag - “finne kuben”) og produsere en løsning (“output”-neuronene - kjøre opp til kuben og transportere).
I DISCERN blir informasjon fra den episodiske minnemodulen matet til “input”-neuronene, og “output” -laget er koblet samtidig med det episodiske minnet og “setningsgeneratoren”. I løpet av mange treningssykluser lærte det sveitsiske perceptronet å gjenkjenne og transportere kuber, i tilfelle DISCERN, for å "korrekt" gjengi historiene som det nevrale nettverket husket.
Ved å begynne å trene nettverket med tilfeldige startkonfigurasjoner av nevrale forbindelser, kan du få forskjellige typer historiefortellere som vil fortelle den samme historien på litt forskjellige måter - akkurat som vennene dine forteller den samme kampen litt annerledes.
Texanerne begrenset seg til tretti konfigurasjoner (selv om det kan være så mange du vil), som de kalte “forekomster” (faktisk er dette virtuelle personligheter-historiefortellere).
Overlearning Brain Syndrome - den viktigste årsaken til tvangsmessige schizofrene vrangforestillinger?
Totalt tretti eksemplarer av DISCERN lærte å bruke et 159-ord ordforråd, gjenfortelle 28 historier som strekker seg fra tre til syv enkle setninger hver og skiller “dårlige” historier fra “gode”. Historiene ble delt i selvbiografiske "positive" om legen (eksempel: "Jeg var lege / jeg jobbet i New York / jeg elsket jobben min / jeg var en god lege") og "negativ" om en gangster ("Tony var en gangster / Tony jobbet i Chicago / Tony hatet jobben sin / Tony var en dårlig gangster ").
På neste trinn av eksperimentet ble en gruppe schizofrene pasienter (37 personer) og en kontrollgruppe av sunne mennesker (20 personer) valgt. Alle av dem ble bedt om å lytte og huske tre enkle historier, og så gjenfortelle dem - umiddelbart, etter 45 minutter og etter en uke.
Etter å ha analysert de resulterende tekstene for begge grupper, ble sammendragsprofiler samlet, og registrert de observerte avvikene (ansiktssubstitusjon, leksikalske avvik, skriptendringer, etc.).
Til slutt, på det siste stadiet av eksperimentet, ved å endre de parametriske tilstandene til individuelle nevroblokker i tretti virtuelle DISCERN historiefortellere, ble de samme avvikene registrert som i virkelige profiler.
Totalt åtte hypotetiske nevrodysfunksjoner ble testet, antagelig ansvarlig for utviklingen av schizofreni.
Dette er lidelser assosiert med hukommelse (brudd i nevrale forbindelser, kortikalt støy, hemming av nevrespons, hyperexcitation av nevroner), assosiative dysfunksjoner (avvik fra semantiske forbindelser, hyperassosiasjon, uskarphet og blanding av semantiske signaler) og signaliseringsdysfunksjoner (hyper-økt hjernens respons på en prediksjonsfeil eller det såkalte syndromet antagelig provosert av økte eksponeringer av dopamin).
Som det viste seg, var det bare to scenarier som provoserte forstyrrelser i DISCERN-fortellere, lik de som ble observert i schizofreni i det virkelige liv.
Dette viste seg å være hukommelsesdysfunksjoner og "hyperlearning syndrom", når hjernen mister evnen til å glemme eller ignorere informasjon, og dermed opprettholde en normal proporsjon mellom støy og signal.
Effektiv graf over DISCERN-eksperimentet: bare to scenarier - dysfunksjon i hukommelsen, eller arbeidsminnet, og overlæring (topp- og bunnlinjer) - klarte å tilpasse seg profilene for narrative avvik i den schizofrene gruppen (til venstre). Ved tilpasning til profilene til den sunne kontrollgruppen var det ikke lenger nødvendig å endre de parametriske innstillingene til nevromoduler.
Etter å ha glemt hvordan man "glemmer", mister hjernen evnen til å skille viktig informasjon fra et stort antall spennende signaler og begynner å enten etablere forbindelser som i virkeligheten (i det minste i virkeligheten til vårt univers) viser seg å være inoperative (pingviner som spiller fotball er et signal mottatt når du ser på Amerikansk tegneserie "Happy Feet", ikke ignorert av hjernen og forsterket), eller drukner i et hav av signaler, ute av stand til å organisere dem til en sammenhengende historie.
Når det gjelder DISCERN historiefortellere, førte hyperlearningssyndromet (simulert ved å øke antall læringsfeedbacksløyfer med episodisk minne), for eksempel til at historiefortellende roboter begynte å blande noen selvbiografiske historier med andre, og erstatte ansikter (en god lege viste seg for eksempel en ond gangster) og handlinger (i en av de gjenfortalte historiene beskyldte en god lege seg for å begå et terrorangrep, i en annen kalte han en gangster sjefen sin). Det vil si at de produserte illusoriske situasjoner som var spesifikke for symptomatologien til schizo-lignende vrangforestillinger.
Resultatene fra virtuelle eksperimenter med et kunstig nevralt nettverk er selvfølgelig ennå ikke det endelige beviset for riktigheten av en eller annen hypotese som forklarer utviklingen av schizofreni. Selve det faktum at et kunstig nevralt nettverk som opererer på prinsipper som ligner hjernen, i noen tilfeller demonstrerer atferd som ligner på virkelige pasienter, åpner imidlertid for veldig spennende utsikter for medisin, som har fått et så kraftig nytt verktøy som virtuell eksperimentell psykiatri i hendene.
Alt dette er greit, men forsøksens paradoks ligger i det faktum at hvis nervesystemet til fremtidens roboter vil imitere det menneskelige (som er akkurat det som skjer så langt), skal også rare fag dukke opp i fotballklubben deres, som oppfatter en vanlig fotballkamp som en spennende utflukt til en parallell virkelighet., hvorfra det dessverre ikke kommer tilbake ennå.
