Мозг - это сложнейший механизм. Самое трудное - объяснить его работу простыми и понятными словами. Предлагается гипотеза о том, как нейрон, обладая естественными входным и выходным паттернами, связан "ассоциациями" с другими нейронами посредством широковещательного распространения паттернов нейронов мозга.
Входной паттерн нейрона определяется геометрией его дендритного дерева, а выходной паттерн - геометрией дендритов, присоединённых к его аксону. Самым простым кандидатом для электропроводящей среды широковещательного распространения выходных паттернов нейронов являются заряженные частицы, распределённые вокруг нейронов. Спайк возбуждённного нейрона не только передаёт воздействие связанным с ним нейронам, но и кодирует выходным паттерном нейрона группу электрических импульсов. При этом, в общем случае, выходные паттерны активных нейронов могут накладываться друг на друга, и распространяется уже некоторый суммарный паттерн. Если распространившийся до нейрона паттерн "совпал" с входным паттерном этого нейрона, то электрические импульсы в дендритах нейрона вызывают активацию всего нейрона, то есть, в соответствующих терминах, потенциал действия. Таким образом, в самом простом случае обеспечивается "ассоциирование" выходного паттерна одного нейрона с входным паттерном другого нейрона. Но возможно и "ассоциирование" выходных паттернов нескольких нейронов с одинаковым входным паттерном нескольких других нейронов. Спайк нейрона может возникнуть и от комбинации некоторого пришедшего из электропроводящей среды паттерна и воздействия аксонов других нейронов на его дендриты.
---
Ассоциативная Широковещательная Нейронная сеть (АШНС)
(Эфирная Нейронная сеть (ЭНС))
Ссылка на PDF версию статьи (файл ABNN_ru.pdf)Ссылка на английскую версию статьи.Морозов Алексей Александрович, 1973.03.16, Нижний Новгород, Россия
aleksei.morozov.19730316.nn.ru@gmail.com
2016.09.20 - 2016.10.16
Аннотация
Ассоциативная широковещательная нейронная сеть (или эфирная нейронная сеть) - это искусственная нейронная сеть, основанная на гипотезе широковещательного распространения выходного паттерна нейрона в биологической нейронной сети. На английском языке - это 'associative broadcast neural network' или 'ether neural network'. Нейрон имеет проводные связи и эфирные связи. Эфирные связи имеют электрическую природу. Проводные связи обеспечивают функции распознавания. Эфирные связи обеспечивают функции ассоциирования.
Электропроводящая сеть
Ассоциативная широковещательная нейронная сеть (АШНС) содержит общую электропроводящую сеть (ЭПС). На английском языке ЭПС - это 'electrically conductive network' (ECN). ЭПС в естественной нейронной сети соответствует электропроводящая среда вокруг нейронов. ЭПС обеспечивает широковещательное распространение электрических импульсов. Электрические импульсы распространяются по ЭПС со скоростью, близкой к скорости света. В ЭПС импульсы из разных источников складываются. Группа импульсов объединяется в паттерн.
Нейрон
Нейрон АШНС имеет несколько входных кабелей и один выходной кабель. Схема нейрона изображена на рисунке 1. Входной кабель искусственного нейрона соответствует дендриту естественного нейрона. Выходной кабель соответствует аксону. Каждый кабель электрически изолирован от ЭПС. Каждый входной кабель содержит передатчик электрического импульса в ЭПС и приёмник электрического импульса из ЭПС. Электрический импульс во входном кабеле соответствует дендритному спайку. Каждый передатчик и каждый приёмник имеет электропроводящее соединение с ЭПС. Сигнал входного кабеля описывается линейной комбинацией проводного и эфирного сигнала. Сигнал нейрона описывается функцией активации от линейной комбинации сигналов с входных кабелей. Сигнал нейрона поступает в выходной кабель.
Рисунок 1. Схема нейрона ассоциативной широковещательной нейронной сети.
На рисунке 1 номерами обозначены следующие элементы.
1. Электропроводящая сеть (ECN - electrically conductive network).
2. Нейроны, выходные кабели которых соединены с входными кабелями данного нейрона.
3. Входные кабели нейрона.
4. Wi — веса входных проводных сигналов.
5. Ti — веса выходных эфирных сигналов.
6. Ri — веса входных эфирных сигналов.
7. Сумматор входного проводного сигнала и входного эфирного сигнала.
8. Сумматор сигналов входных кабелей.
9. Вычислитель передаточной функции.
10. Выходной кабель нейрона.
11. Нейроны, входные кабели которых соединены с выходным кабелем данного нейрона.
Нейронная сеть
Входной кабель одного нейрона может иметь проводное соединение с выходным кабелем другого нейрона. Проводное соединение двух кабелей соответствует синапсу в ЕНС. Выходной кабель нейрона может иметь несколько проводных соединений с другими нейронами. Группа нейронов образует нейронную сеть. Входной кабель нейрона может обеспечивать проводное входящее соединение нейронной сети. Выходной кабель нейрона может обеспечивать проводное выходящее соединение нейронной сети. Каждая проводная связь в АШНС характеризуется своим весом.
Входное дерево кабелей нейрона
Входное дерево кабелей нейрона состоит из входных кабелей самого нейрона. Входное дерево кабелей является частью одного нейрона.
Выходное дерево кабелей нейрона
Выходное дерево кабелей нейрона состоит из входных кабелей других нейронов, чьи кабели присоединены к выходному кабелю этого нейрона. Выходное дерево кабелей нейрона не является частью этого нейрона.
Выходной эфирный паттерн нейрона
Выходной эфирный паттерн нейрона определяется геометрией выходного дерева кабелей нейрона. Выходной проводной электрический импульс нейрона по выходному кабелю поступает на присоединённые входные кабели других нейронов. Передатчик каждого из этих входных кабелей выдаёт электрический импульс в электропроводящую сеть. Электрическая связь передатчика с ЭПС образует исходящую эфирную связь. Каждая исходящая эфирная связь в АШНС характеризуется своим весом. Импульсы могут поступать в ЭПС не одновременно. Эта группа импульсов определяет выходной эфирный паттерн нейрона. В АШНС выходной эфирный паттерн нейрона определяется набором весов эфирных связей входных кабелей нейронов, присоединённых к выходному кабелю нейрона входными кабелями.
Входной эфирный паттерн нейрона
Входной эфирный паттерн нейрона определяется геометрией входного дерева кабелей нейрона. Электрические импульсы из электропроводящей сети поступают в приёмники на входных кабелях нейрона. Импульсы из ЭПС могут поступать в приёмники не одновременно. Связь приёмника с ЭПС образует входящую эфирную связь. Каждая входящая эфирная связь в АШНС характеризуется своим весом. В простейшей модели АШНС исходящая эфирная связь и входящая эфирная связь могут характеризоваться одним весом. Группа импульсов из ЭПС может вызвать активацию нейрона даже при отсутствии сигналов с проводных соединений. Такая группа импульсов определяет входной эфирный паттерн нейрона. Нейрон может иметь некоторое множество входных эфирных паттернов.
Широковещательное распространение паттернов нейронов
Выходной эфирный паттерн активного нейрона распространяется по всей электропроводящей сети и доходит до каждого нейрона. Широковещательное распространение паттернов нейронов обеспечивает эфирную функциональность нейрона. Эфирный паттерн поступает из ЭПС на эфирные входы нейрона и может вызвать активацию этого нейрона.
Эфирный мультипаттерн
Несколько активных нейронов могут одновременно послать в электропроводящую сеть свои выходные эфирные паттерны. Наложение нескольких паттернов образует эфирный мультипаттерн.
Эфирные ассоциации
Между нейронами возникает эфирная ассоциация (ЭА), если один или несколько активных нейронов вызывают активность одного или нескольких других нейронов путем передачи на их эфирные входы своих выходных эфирных паттернов через электропроводящую сеть. Эфирная ассоциация имеет направленный характер. В самом простейшем случае активный нейрон может вызвать активность другого нейрона, передав ему свой выходной эфирный паттерн через ЭПС. Эфирная мультиассоциация — это эфирная ассоциация между несколькими нейронами.
Эфирный поток сознания
Поток паттернов в электропроводящей сети образует эфирный поток сознания. В сочетании с проводной передачей сигналов между нейронами эфирный поток сознания служит основой для распределённого многоуровневого мультиассоциирования нейронов. На английском языке эфирный поток сознания — это "aether stream of consciousness".
Проверка гипотезы
Проверить широковещательное распространение паттернов нейронов мозга на простейших опытах было бы куда проще, чем предсказать истинность гипотезы на основе существующих представлений. Для проверки необходимо разделить нейронную сеть на части. Поместить части в проводящую среду. Если спайк в одной части вызывает спайки в других, то гипотеза верна. Если спайков нет, то можно поступить чуть иначе. Аккуратно рассечь мозг, вложить в рассечение тонкую золотую пластину, прижать части мозга к пластине. Тогда будет некоторое время для проверки гипотезы. Через несколько минут, разумеется, скорее всего, проверять уже не имеет смысла. Если спайковая картина не "разорвётся" полностью, то это подтвердит гипотезу. Изолировать проводные связи в части нейронной сети можно разными способами. Наверняка возможен опыт на живой особи, у которой часть мозга "оторвана" от нейронной сети, но электропроводность к этой части сохранена. Если гипотеза верна, то в этой "оторванной" части мозга будут спайки от эфирных ассоциаций.
Популяризация гипотезы
В целях обеспечения удобства для изучения, экспериментов и создания идея эфирного потока сознания предоставлена всем без исключения безвозмездно и без ограничений сразу же после возникновения.