Transcript Когнитом – гиперсетевая модель мозга

Когнитом – гиперсетевая модель мозга
Konstantin Anokhin
Department of Neuroscience, National Research Center “Kurchatov Institute”, Moscow, Russia
Laboratory for Neurobiology of Memory, P.K.Anokhin Institute of Normal Physiology, Moscow, Russia
Why physics and neuroscience?
Neuroscience needs help from physics in two areas:
 Discovering and formalizing fundamental laws by
which interactions in populations of individual
neurons produce mind and behavior.
 Developing tools and techniques to visualize and
interrogate these processes in the brain.
“Transparent Brain” Project (1989-2014)
Requirements for experimental tools
to study distributed functional systems
Elements
Scale
Dynamics
- individual neurons
- systems level, across different brain regions
- in the conscious brain, during behavior
Требование к научной теории мозга и разума:
Мы хотим иметь теорию,
которая будет охватывать одной формулой
мозг и разум caenorhabditis elegance
и мозг и разум тибетского монаха
Требование к научной теории мозга и разума:
Мы хотим иметь теорию,
которая будет охватывать одной формулой
мозг и разум caenorhabditis elegance
и мозг и разум тибетского монаха
(а также мозг разумного артефакта)
?
Новые
предсказания
Новые объяснения
Новые вопросы
Динамика и функции
когнитивных сетей
Что такое мозг? (теория)
Происхождение
когнитивных сетей
Что такое разум? (теория)
ГИПЕРСЕТЕВАЯ
ТЕОРИЯ МОЗГА
Структура
когнитивных сетей
Три раздела
теории
Три основных
вопроса теории
Как соотносятся
мозг и разум? (теория)
Феноменология
Метасистемный
Три уровня
когнитивных
сетей
Эписистемный
Системны
Теория
Три вида
когнитивных
элементов
Три предмета
теории
Психология
Нейробиология
Три группы
объясняемых
свойств
метагруппа
Сознание
Три вида
моделей
Эпигруппа
Три установки
познания
Психика
Мозг
Протогруппа
Физическая
(материальная)
Математическая
(формальная)
Семантическая
(принципиальная)
Галилеевский стиль
Эйнштейновская модель теории
Дарвиновский подход
Три главных положения
гиперсетевой теории когнитивных групп (ТКГ)
Вопросы
Ответы
Что такое мозг?
Любой мозг есть сеть
Что такое разум?
Любой разум есть сеть
Как соотносятся
мозг и разум?
(проблема МИРа)
Разум есть гиперсеть мозга
Структура
Когнитивные группы (КОГи)
ϕ
Уровень K+1
(гиперкогнитивные
группы)
Уровень K
(протокогнитивные
группы)
Уровень K-1
(эпикогнитивные
группы)
Уровень N
(нейронная сеть)
Квалоны
(гиперкоги)
α
α
ψ
Опероны
(протокоги)
Псионы
(эпикоги)
Нейроны
Когнитивные группы (КОГи)
ϕ
Уровень K+1
(гиперкогнитивные
группы)
Уровень K
(протокогнитивные
группы)
Уровень K-1
(эпикогнитивные
группы)
Уровень N
(нейронная сеть)
Квалоны
(гиперкоги)
α
α
ψ
Опероны
(протокоги)
Псионы
(эпикоги)
Нейроны
Когнитивные группы (КОГи)
ϕ
Уровень K+1
(гиперкогнитивные
группы)
Уровень K
(протокогнитивные
группы)
Уровень K-1
(эпикогнитивные
группы)
Уровень N
(нейронная сеть)
Квалоны
(гиперкоги)
α
α
ψ
Опероны
(протокоги)
Псионы
(эпикоги)
Нейроны
2
2
R’
1
R
1
Четыре основных движения в
пространстве МИРа:
1. горизонтальные в нервной сети;
2. R -реляционные внутри когов;
3. горизонтальные в когнитивной сети;
4. R’- реляционные между когами как
КОГами в нервной сети
2
2
R’
1
R
1
Четыре основных движения в
пространстве МИРа:
1. горизонтальные в нервной сети;
2. R -реляционные внутри когов;
3. горизонтальные в когнитивной сети;
4. R’- реляционные между когами как
КОГами в нервной сети
Когнитивные группы (КОГи)
ϕ
Уровень K+1
(гиперкогнитивные
группы)
Уровень K
(протокогнитивные
группы)
Уровень K-1
(эпикогнитивные
группы)
Уровень N
(нейронная сеть)
Квалоны
(гиперкоги)
α
α
ψ
Опероны
(протокоги)
Псионы
(эпикоги)
Нейроны
Когнитивные группы (КОГи)
Когнитивная группа (КОГ)
cog (‘name’)
Cog
COG (Cognitive Group)
Когнитивная группа (КОГ)
cog (‘name’)
€(total)
R
a
b
e
c
d
€(a)
€(b)
€(c)
€(d)
€(e)
COG (Cognitive Group)
NB!
КОГ и ‘ког’ это не две ЧАСТИ одного предмета (Ког).
Это два ВЗГЛЯДА на одно целое, два его разных АСПЕКТА.
От графов к гиперсетям:
формализм для описания многоуровневых систем
Hypernetworks generalise all the common network structures
От графов к гиперграфам
От гиперграфов к гиперсимплексам
Гиперсимплексы описывают многоуровневую структуру
Ког - это гиперсимплекс
(реляционный симплекс)
cog (‘name’)
€(total)
R
a
b
e
c
d
COG (Cognitive Group)
k = <a, b, c, d, e; R>
€(a)
€(b)
€(c)
€(d)
€(e)
Ког - это гиперсимплекс
(реляционный симплекс)
cog (‘name’)
€(total)
R
a
b
e
c
d
COG (Cognitive Group)
€(a)
€(b)
€(c)
€(d)
€(e)
Ког - это гиперсимплекс
(реляционный симплекс)
cog (‘dog’)
€(total)
R
a
b
e
c
d
€(a)
€(b)
€(c)
€(d)
€(e)
Причинность в когнитивных сетях
€(total)
R
a
b
e
c
d
Причинность в когнитивных сетях
Effect
R
a
b
e
c
d
Причинность в когнитивных сетях
Cause
Effect
R
a
b
e
c
d
Когнитивная причинность
и когнитивная информация
W
o
r
l
d
Information
Information
(causal)
(causal)
Cause
Effect
R
a
b
e
c
d
W
o
r
l
d
Когнитивная причинность
и когнитивная информация
W
o
r
l
d
Information
Information
(causal)
(causal)
Cause
Effect
R
a
b
e
c
d
W
o
r
l
d
Когнитивная причинность
и когнитивная информация
Information
R
(causal)
W
o
r
l
d
B
r
a
i
n
R ‘cause’
Information
(causal)
a
b
e
c
d
R ‘effect’
B
r
a
i
n
W
o
r
l
d
Когнитивная причинность
и когнитивная информация
Information
R
(causal)
W
o
r
l
d
B
r
a
i
n
R ‘cause’
Information
(causal)
a
b
e
c
d
R ‘effect’
B
r
a
i
n
W
o
r
l
d
Когнитивная причинность
и когнитивная информация
Information
(causal)
(causal)
R
‘meaning’
R ‘effect’
R ‘cause’
Information
a
b
W
o
r
l
d
B
r
a
i
n
e
c
d
B
r
a
i
n
W
o
r
l
d
Когнитивная причинность
и когнитивная информация
(macro beats micro)
Information
Information
(causal)
(causal)
R
‘meaning’
R ‘effect’
R ‘cause’
Level K
a
Level N
W
o
r
l
d
B
r
a
i
n
b
e
c
d
B
r
a
i
n
W
o
r
l
d
Когнитивная причинность
и когнитивная информация
(macro beats micro)
Information
Information
(causal)
(causal)
R
‘meaning’
R ‘effect’
R ‘cause’
Level K
Level N
W
o
r
l
d
B
r
a
i
n
B
r
a
i
n
W
o
r
l
d
Возникновение
Возникновение МИРа
Динамика: I
Внутристемная консолидация памяти
Клеточный карасс
Клеточный ансамбль
t
weak
modularity
strong
modularity
Динамика: I
Внутристемная консолидация памяти
Клеточный карасс
Клеточный ансамбль
t
weak
modularity
strong
modularity
Динамика: I
Внутристемная консолидация памяти
s
карасс
ансамбль
t
weak
modularity
strong
modularity
Динамика: I
Внутристемная консолидация памяти
€%
R%
s
карасс
s
ансамбль
t
weak
modularity
strong
modularity
Динамика: I
Внутристемная консолидация памяти
€%
€
R%
s
карасс
s
R
s
ансамбль
t
weak
modularity
strong
modularity
Динамика
Динамика МИРа
Динамика
III. Воплощение модели
III. Воплощенная модель
III. Материальная модель
III. Физическая модель
Минимальный ког
COG
Cause
Effect
R
A
Минимальный ког и
интегративная деятельность нейрона
COG
Cause
Effect
R
A
a'
b'





e'
c' d'
sCOG
Минимальным когом (вершиной когнитивной сети) является одна когнитивно специализированная
нервная клетка.
Совокупность нейронов, активирующих эту клетку, является причиной для этого кога.
Эта совокупность образует соответствующую нейронную когнитивную группу (КОГ)
Группа нейронов, в активацию которых вносит вклад эта клетка, является ее эффектом как кога.
Группа синапсов, определяющая когнитивную специализацию нервной клетки, образует ее
Минимальный ког и
интегративная деятельность нейрона
nCOG
Cause
Effect
R
A
a'
b'





e'
c' d'
sCOG
Минимальным когом (когнитивным элементом) является одна когнитивно специализированная нервная клетка.
Совокупность нейронов, активирующих эту клетку, является ‘причиной’ для этого кога.
Эта совокупность нейронов образует соответствующую нейронную когнитивную группу (nCOG)
Группа нейронов, в активацию которых вносит вклад эта клетка, является ее ‘эффектом’ как кога.
Группа синапсов, определяющая когнитивную специализацию нервной клетки, образует ее когнитивную
синаптическую группу (sCOG)
Минимальный ког и
интегративная деятельность нейрона
КОГ
Cause
Effect
R
A
a'
b'





e'
c' d'
sCOG
Минимальным когом (когнитивным элементом) является одна когнитивно специализированная нервная клетка.
Совокупность нейронов, активирующих эту клетку, является ‘причиной’ для этого кога.
Эта совокупность нейронов образует соответствующую нейронную когнитивную группу (nCOG)
Группа нейронов, в активацию которых вносит вклад эта клетка, является ее ‘эффектом’ как кога.
Группа синапсов, определяющая когнитивную специализацию нервной клетки, образует ее когнитивную
синаптическую группу (sCOG)
Минимальный ког и
интегративная деятельность нейрона
КОГ
Cause
Effect
R
A
a'
b'





e'
c' d'
sCOG
Минимальным когом (когнитивным элементом) является одна когнитивно специализированная нервная клетка.
Совокупность нейронов, активирующих эту клетку, является ‘причиной’ для этого кога.
Эта совокупность нейронов образует соответствующую нейронную когнитивную группу (nCOG)
Группа нейронов, в активацию которых вносит вклад эта клетка, является ее ‘эффектом’ как кога.
Группа синапсов, определяющая когнитивную специализацию нервной клетки, образует ее когнитивную
синаптическую группу (sCOG)
Минимальный ког и
интегративная деятельность нейрона
КОГ
Cause
Effect
R
A
a'
b'





e'
c' d'
sCOG
Минимальным когом (когнитивным элементом) является одна когнитивно специализированная нервная клетка.
Совокупность нейронов, активирующих эту клетку, является ‘причиной’ для этого кога.
Эта совокупность нейронов образует соответствующую нейронную когнитивную группу (nCOG)
Группа нейронов, в активацию которых вносит вклад эта клетка, является ее ‘эффектом’ как кога.
Группа синапсов, определяющая когнитивную специализацию нервной клетки, образует ее когнитивную
синаптическую группу (sCOG)
Динамика: I
Внутристемная консолидация памяти
s
карасс
ансамбль
t
weak
modularity
strong
modularity
Динамика: I
Внутристемная консолидация памяти
€%
R%
s
карасс
s
ансамбль
t
weak
modularity
strong
modularity
Динамика: I
Внутристемная консолидация памяти
€%
€
R%
s
карасс
s
R
s
ансамбль
t
weak
modularity
strong
modularity
ϕ
ϕ
α
ψ
ϕ
ϕ
α
ψ
ϕ
α
ψ
ϕ
α
ψ
ϕ
α
ψ
Мы хотим иметь единую теорию, которая будет
исчерпывающе описывать одной формулой мозг и разум
Caenorhabditis elegance и мозг и разум тибетского монаха.
Мы хотим иметь единую теорию,
которая будет охватывать одной формулой
мозг и разум Caenorhabditis elegance
и мозг и разум тибетского монаха
Мы хотим иметь теорию,
которая будет охватывать одной формулой
мозг и разум Caenorhabditis elegance
и мозг и разум тибетского монаха
Мы хотим иметь единую теорию, которая будет
исчерпывающе описывать одной формулой мозг и разум
Caenorhabditis elegance и мозг и разум тибетского монаха.
Мы хотим иметь единую теорию,
которая будет охватывать одной формулой
мозг и разум Caenorhabditis elegance
и мозг и разум тибетского монаха
Мы хотим иметь теорию,
которая будет охватывать одной формулой
мозг и разум Caenorhabditis elegance
и мозг и разум тибетского монаха
Мы хотим иметь теорию,
которая будет охватывать одной
формулой мозг и разум caenorhabditis
elegance
и мозг и разум тибетского монаха
Мы хотим иметь теорию,
которая будет охватывать одной формулой
мозг и разум caenorhabditis elegance
и мозг и разум тибетского монаха
Мы хотим иметь теорию,
которая будет охватывать одной формулой
мозг и разум caenorhabditis elegance
и мозг и разум тибетского монаха
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
Explanans
Explanandum
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
Epistemology
Explanans
Explanandum
ТЕОРИЯ
Три главных
вопроса
теории
Три части
теории
Три уровня
разума
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
Epistemology
Что такое мозг?
Динамика
Происхождение
Что такое разум?
ТЕОРИЯ
КОГНИТИВНЫХ
ГРУПП
Строение
Три части
теории
Три вопроса
теории
Гиперординантный
Три уровня
разума
Суперординантный
МИР
Базальный
Как соотносятся
мозг и разум?
Феноменология
Три области
охвата
реальности
Психология
Нейробиология
Три набора
объясняемых
свойств
Три вида
единиц разума
Гиперкоги (гипероны)
Сознания
Три типа
моделей
Эпикоги (эпионы)
Протокоги (опероны)
Семантическая
Математическая
Физическая
Три установки
познания
Разума
Мозга
Эйншейновская парадигма
Галилеевский стиль
Дарвиновский подход
Что такое мозг?
Динамика
Происхождение
Что такое разум?
ТЕОРИЯ
КОГНИТИВНЫХ
ГРУПП
Строение
Три части
теории
Три вопроса
теории
Гиперординантный
Три уровня
разума
Суперординантный
МИР
Базальный
разум как
гиперсеть мозга
Три вида
единиц разума
Как соотносятся
мозг и разум?
Феноменология
Три области
охвата
реальности
Психология
Нейробиология
Три набора
объясняемых
свойств
Гиперкоги (гипероны)
Сознания
Три типа
моделей
Эпикоги (эпионы)
Протокоги (опероны)
Семантическая
Математическая
Физическая
Три установки
познания
Разума
Мозга
Эйншейновская парадигма
Галилеевский стиль
Дарвиновский подход
Что такое мозг?
Динамика
Происхождение
Строение
Три части
теории
Гиперординантный
Три уровня
когнитивных
сетей
Суперординантный
Базальный
Что такое разум?
ТЕОРИЯ
КОГНИТИВНЫХ
ГРУПП
Три вопроса
теории
МИР
Как соотносятся
мозг и разум?
Феноменология
Три области
охвата
реальности
Психология
Нейробиология
гиперсети мозга
Три вида
когнитивных
единиц
Три набора
объясняемых
свойств
Гиперкоги (гипероны)
Сознание
Три типа
моделей
Эпикоги (эпионы)
Протокоги (опероны)
Семантическая
Математическая
Физическая
Три установки
познания
Разум
Мозг
Эйншейновская парадигма
Галилеевский стиль
Дарвиновский подход
Что такое мозг?
Динамика
Происхождение
Что такое разум?
ТЕОРИЯ
КОГНИТИВНЫХ
ГРУПП
Строение
Три части
теории
Три вопроса
теории
Гиперординантный
Базальный
Феноменология
Три области
охвата
реальности
МИР
Три уровня
разума
Суперординантный
Как соотносятся
мозг и разум?
Психология
Нейробиология
разум как
гиперсеть мозга
Три набора
объясняемых
свойств
Три вида
единиц разума
Гиперкоги (гипероны)
Сознания
Три типа
моделей
Эпикоги (эпионы)
Протокоги (опероны)
Семантическая
Математическая
Физическая
Три установки
познания
Разума
Мозга
Эйншейновская парадигма
Галилеевский стиль
Дарвиновский подход
ТЕОРИЯ
Три части
теории
Три уровня
разума
Три вопроса
теории
МИР
Три вида
единиц
разума
Три области
охвата
реальности
Три набора
объясняемых
свойств
Три типа
моделей
теории
Три установки
познания
Три части теории
Три уровня разума
Три вопроса теории
МИР
Три вида единиц разума
Три области охвата реальности
Три набора объясняемых свойств
Три типа моделей теории
Три установки познания
Гиперсети
Динамика
€%
R%
системная консолидация памяти
€
R
t
ϕ
Level K+1
Level K
Level K-1
Level N
α
гипероны
α
ψ
опероны
эпионы
нейроны