Τα κοινά του εγκεφάλου με το σύμπαν

Μία ομάδα φυσικών βρήκε ότι, σε νευρωνικό επίπεδο, η μαθησιακή διαδικασία θα μπορούσε τελικά να περιορίζεται από τους νόμους της θερμοδυναμικής.

Τα κοινά του εγκεφάλου με το σύμπαν

Ο τρόπος που το μυαλό μας μαθαίνει νέες πληροφορίες έχει προβληματίσει τους επιστήμονες για δεκαετίες.

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποθηκεύει ό,τι είναι σημαντικό και ξεχνάει τα υπόλοιπα πιο αποτελεσματικά από οποιονδήποτε υπολογιστή έχει κατασκευαστεί.

Αποδεικνύεται ότι αυτό θα μπορούσε να ελέγχεται από τους ίδιους νόμους που διέπουν το σχηματισμό των άστρων και την εξέλιξη του Σύμπαντος. Μία ομάδα φυσικών βρήκε ότι, σε νευρωνικό επίπεδο, η μαθησιακή διαδικασία θα μπορούσε τελικά να περιορίζεται από τους νόμους της θερμοδυναμικής.

«Η μεγαλύτερη σημασία της δουλειάς μας είναι να φέρουμε το δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής στην ανάλυση των νευρωνικών δικτύων”, σημειώνει ο επικεφαλής ερευνητής Sebastian Goldt από το Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης στη Γερμανία.

Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής είναι από τους πιο διάσημους νόμους της φυσικής που έχουμε και αναφέρει ότι η συνολική εντροπία ενός απομονωμένου συστήματος αυξάνει πάντα με την πάροδο του χρόνου.

Η εντροπία είναι μια θερμοδυναμική ποσότητα που συχνά αναφέρεται ως ένα μέτρο της διαταραχής σε ένα σύστημα. Αυτό σημαίνει ότι, χωρίς επιπλέον ενέργεια σε ένα σύστημα, οι μετασχηματισμοί δεν μπορούν να αντιστραφούν και τα πράγματα θα μεταστραφούν σταδιακά.

Η εντροπία είναι σήμερα η κύρια υπόθεση, σύμφωνα με την οποία το βέλος του χρόνου βαδίζει μόνο προς τα εμπρός. Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής λέει ότι δεν μπορείτε να ξε – σπάσετε ένα αυγό, επειδή θα μειώσει την εντροπία του Σύμπαντος και για το λόγο αυτό θα υπάρχει πάντα μέλλον και παρελθόν.

Συγκόλληση

Αλλά τι σχέση έχει αυτό με τον τρόπο που το μυαλό μας μαθαίνει; Ακριβώς όπως και η συγκόλληση των ατόμων και τη διάταξη των σωματιδίων αερίου στα αστέρια, οι εγκέφαλοί μας βρίσκουν τον πιο αποτελεσματικό τρόπο να οργανωθούν.

«Ο δεύτερος νόμος είναι μια πολύ ισχυρή δήλωση για την οποία είναι δυνατόν η μάθηση είναι απλά ένας μετασχηματισμός ενός νευρωνικού δικτύου σε βάρος της ενέργειας”, εξηγεί ο κ. Goldt.

Εάν έχετε κατά νου το γεγονός ότι η μάθηση, στην πιο απλοϊκή της μορφή, ελέγχεται από δισεκατομμύρια νευρώνες στο εσωτερικό τους εγκεφάλου μας, στη συνέχεια βρίσκει μοτίβα σε αυτή την παραγωγή ενέργειας, ώστε να γίνει λίγο πιο εύκολη.

Για να μοντελοποιήσουμε το πώς λειτουργεί αυτό, ο Goldt και η ομάδα του δημιούργησαν ένα νευρωνικό δίκτυο – σε ένα σύστημα ηλεκτρονικού υπολογιστή – παρόμοιο με τα μοντέλα της δραστηριότητας των νευρώνων στον ανθρώπινο εγκέφαλο.

Θορυβώδες

«Σχεδόν κάθε οργανισμός συγκεντρώνει πληροφορίες από το σχετικά θορυβώδες περιβάλλον του και χτίζει μοντέλα από τα στοιχεία αυτά, ως επί το πλείστον με τη χρήση νευρωνικών δικτύων”, αναφέρουν οι ερευνητές στο Physical Review Letters.

Αυτό που οι ερευνητές έψαχναν είναι το πώς οι νευρώνες φιλτράρουν τον θόρυβο και απαντούν μόνο σε σημαντικά αισθητηριακά ερεθίσματα.

Στήριξαν τα μοντέλα ρους στη θεωρία Hebbian, η οποία εξηγεί πώς οι νευρώνες προσαρμόζονται κατά τη διάρκεια της μαθησιακής διαδικασίας. Χρησιμοποιώντας αυτό το μοντέλο, η ομάδα έδειξε ότι η εκμάθηση της αποδοτικότητας περιορίστηκε από τη συνολική παραγωγή εντροπίας ενός νευρωνικού δικτύου.

Παρατήρησαν πως όσο πιο αργά ένας νευρώνας μαθαίνει, τόσο λιγότερη θερμότητα και εντροπία παράγει.

Έξυπνοι

Τι σημαίνει αυτό; Δυστυχώς, το αποτέλεσμα δεν μας λέει πάρα πολλά για το πώς μαθαίνουν καλύτερα οι πιο έξυπνοι.

Επίσης, δεν παρέχει μαγικές λύσεις για το πώς να δημιουργήσουν υπολογιστές που μπορούν να μάθουν τόσο αποτελεσματικά όσο ο ανθρώπινος εγκέφαλος. Τα συγκεκριμένα αποτελέσματα μπορούν να εφαρμοστούν μόνο σε απλούς αλγορίθμους μάθησης.

Πέρυσι, μια ομάδα από τη Γαλλία και τον Καναδά ανέφερε πως η συνείδηση θα μπορούσε απλά να είναι μια παρενέργεια της εντροπίας και πως οι εγκέφαλοι οργανώνονται με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο.

Οι επιστήμονες εκτιμούν πως τα διαδοχικά ευρήματα για τη λειτουργία του εγκεφάλου μάς φέρνει πιο κοντά στο “ξεκλείδωμα” των πλήκτρων που θέτουν σε λειτουργία την τεράστια δύναμη του μυαλού μας.

πηγη

http://www.iatronet.gr/eidiseis-nea/epistimi-zwi/news/39718/ta-koina-toy-egkefaloy-me-to-sympan.html

Advertisements

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Αρέσει σε %d bloggers: