Kunstig intelligens mestrer vildfarne dimensioner.
Efter at have uddannet en kunstig person til at fortælle interessante historier, forsøgte forskere fra Texas at gå længere og finde ud af mekanismen for oprindelse af skizofreni ved at åbne et nyt kapitel i medicinens historie - "virtuel eksperimentel psykiatri."
Meget forkert fodbold
Lad os sige, at du gik glip af en vigtig fodboldkamp, men du har venner, der har set kampen og allerede har stilt op for at fortælle dig begivenhedens forløb. Venner er lyse og vidunderlige mennesker, alle med deres egen karakter: den ene kan lide at pynte, den anden - at lyve, den tredje - at fokusere på detaljer, den fjerde - for at komme ind i teorien, den femte forvirrer kronologien med mål, men husker alle sanktioner osv. det var ved at sammenligne versionerne og filtrere "lyde", du vil til sidst være i stand til at danne en mere eller mindre realistisk idé om, hvordan begivenhederne udviklede sig på banen.
Til en vis beklagelse bemærkede du en ven N i køen, hvis versioner af fodboldkampe hver gang mere og mere adskiller sig fra de andre, og den nyttige information er mindre og mindre. Når N brugte en urimelig mængde tid på at beskrive formen på skyerne over stadionet, en anden - etablerede han en nøjagtig sammenhæng mellem antallet af mål og antallet af ude af drift, eller endda forbløffet overhovedet og sagde, at han selv stod ved målet, paven var træner for modstanderne, spillet var ubrugelig, og nu løber han presserende væk til zoologisk have for at se UEFA Cup mellem pingvinerne.
For tiden så det hele ud som excentricitet, indtil du og dine venner fandt ud af, at N virkelig startede en række i zoologisk have, så mistede sit job, hans kone forlod ham, og han selv fører en stadig mere fremmedgjort livsstil - han blev isoleret, blev trist, begyndte at samle overdådige pingviner, besvarer ikke opkald …
I et forsøg på at hjælpe N, men desperat efter at finde et fælles sprog med ham, henvender du dig og dine venner til specialister for at finde ud af noget i det følgende.
Salgsfremmende video:
Ligegyldigt hvor uskadeligt spektret af schizo-lignende tilstande, der fanger området med "norm" er, er de udviklede manifestationer af adfærdsfænomener, der forekommer i tilfælde af N, allerede relateret til området patologiske dysfunktioner, hvis bærere kan blive fuldstændig uarbejdsdygtige, både oplever og forårsager lidende mennesker.
Når man bliver spurgt, om det er muligt at returnere N fra hans verdener til fodboldklubben for normale mennesker, rykker eksperter på skuldrene. På trods af mange teorier - fra eksotisk (bevidstheden om en schizofren spredt ukontrolleret over et stort antal parallelle historier) til mere praktiske (genetisk bestemte lidelser i dopaminregulering af hjerneuroner), er mekanismerne, der producerer sådan adfærd, ikke klare. Så der er ingen grund til at stole på vellykket korrektion: skizofreniske symptomer kan stoppes ved hjælp af passende medicin, men for det første ikke for evigt og for det andet på bekostning af alvorlige bivirkninger.
I et øjeblik med modløshed, da det blev klart, at sag N er et stort og uløst videnskabeligt problem, kommer en vidunderlig idé til det lyse sind hos en af dine venner - en specialist i kunstig intelligens, neurale netværk og automatiserede handelssystemer.
Da selvlærende ekspertsystemer, der efterligner arbejdet i hjernens neurale netværk, viser gode resultater i studiet af markedet og forudsigelse af aktiekursen, hvorfor ikke opbygge en robotfortæller - et neuralt netværk, der kan huske og videresælge korrekt, men med egne ord historien om fodboldkampe?
Når man studerer de fejl og afvigelser, som N foretager, når man genfortæller kampe, kan man endvidere prøve at simulere lignende afvigelser i robotens nervesystem ved at ændre de parametriske indstillinger i de neurale netværksknuder.
Efterhånden ved hjælp af udvælgelsesmetoden vil det være muligt at bestemme, hvilke af ensemblerne i det neurale vinterhave N ved nævnelse af, for eksempel, den sidste sejr for Spartak, i stedet for den foreskrevne klubsang, Mendelssohns march begynder at spille. Ved således at påpege specialisterne, hvad der nøjagtigt brød i N's hoved, og hvad der nøjagtigt skal rettes der, kan vi øge chancerne for, at han snart vender tilbage til folden af passende fodboldfans.
DISCERN - "korrekt" og "schizofren" neurokomputer
Dette er den vej, der er taget af Yulai Greismann og Risto Mikkulainen fra Institut for Computer Science ved University of Texas (USA), som ledede en blandet forskningsgruppe for undersøgelse af skizofreni fra specialister i kunstige neurale netværk og ansatte ved Institut for Psykiatri ved Yale University. De byggede et kunstigt neuralt netværk kaldet DISCERN, der kan huske og videresælge historier, trænede det og kørte derefter på det adskillige hypotetiske neurodysfunktioner, formodentlig ansvarlige for udviklingen af schizofreni, hvor man sammenligner de virkninger, der blev produceret med reelle abnormiteter observeret i en gruppe af schizofreniske patienter.
Resultaterne af eksperimentet offentliggøres i tidsskriftet Biologisk psykiatri.
I modsætning til en klassisk computer, der skriver historier "som den er" i dens hukommelse eller indekserer deres separate fælles elementer (sig, ord eller endda bogstaver) i en uendeligt skalerbar database, opfatter, DISCERN neurale netværk oplysninger, husker og gengiver information, styret af de "korrekte" forhold mellem adskilte elementer og hermed efterligne arbejdet med ægte hjerneensembler.
Vores valg af ord, der er mere egnede til hinanden "i betydning" i et kunstigt neuralt netværk, svarer til valget af statistisk mere sandsynlige forbindelser mellem netværkselementer. At fikse de "korrekte" forhold opnås ved at "træne" det neurale netværk.
DISCERN kunstig neuralt netværksarkitektur. Læring, memorering og gengivelse af historier forekommer i en kæde af neuromoduler. Mod uret fra "post": sætningsanalysator, historieanalysator, episodisk hukommelse, historiegenerator, sætningsgenerator. En separat blok viser et diagram over historikgeneratoren - flerlags perceptron, omvendt relateret til episodisk hukommelse. DISCERNe neuromoduler kommunikerer med hinanden gennem en distribueret repræsentation af "betydningen" af ord - faste mønstre for neural aktivering: kun de forbindelser aktiveres, der har en større vægtningsfaktor eller "mere" betydning. Koefficienterne og mønstrene fastlægges ved at træne netværket: I sidste ende, modtagelse af visse signaler ved indgangen, skal netværket lære at producere de rigtige signaler ved udgangen."Input" -signalerne er de første linjer i historierne, der er gemt af netværket: netværket skal genfortælle resten af selve historien.
Hjertet i DISCERN-arkitekturen er historienergatoren. Ved nærmere undersøgelse viser det sig at være en klassisk flerlags perceptron (se illustration), som vi kender fra de udviklende schweiziske robotter. For de schweiziske var perceptronets opgave at opfatte ekstern information (”input” -laget af neuroner), etablere de rigtige forbindelser (mellemliggende skjult lag -”finde terningen”) og fremstille en løsning (”output”-neuronerne - køre op til terningen og transportere).
I DISCERN indføres information fra det episodiske hukommelsesmodul til “input” -neuronerne, og “output” -laget er forbundet samtidig med den episodiske hukommelse og “sætningsgeneratoren”. I løbet af adskillige træningscykler lærte den schweiziske perceptron at genkende og transportere terninger, i tilfælde af DISCERN, for at "korrekt" gengive historierne, som det neurale netværk huskede.
Ved at træne netværket med tilfældige startkonfigurationer af neurale forbindelser, kan du få forskellige typer historiefortællere, der fortæller den samme historie på lidt forskellige måder - ligesom dine venner fortæller den samme kamp lidt anderledes.
Texanerne begrænsede sig til tredive konfigurationer (selvom der kan være så mange, som du vil), som de kaldte "tilfælde" (faktisk er dette virtuelle personlighedsfortællere).
Overlæringshjerne-syndrom - den vigtigste årsag til kompulsive schizofrene vrangforestillinger?
I alt tredive eksemplarer af DISCERN lærte at fungere med et 159-ordigt ordforråd, fortælle 28 historier, der spænder fra tre til syv enkle sætninger hver og skelne “dårlige” historier fra “gode”. Historierne blev opdelt i selvbiografisk”positiv” om lægen (eksempel:”Jeg var læge / jeg arbejdede i New York / jeg elskede mit job / jeg var en god læge”) og”negativ” om en gangster (”Tony var en gangster / Tony arbejdede i Chicago / Tony hadede sit job / Tony var en dårlig gangster”).
På det næste trin i eksperimentet blev en gruppe schizofrene patienter (37 personer) og en kontrolgruppe af raske mennesker (20 personer) valgt. Alle blev bedt om at lytte og huske tre enkle historier og derefter videresælge dem - straks, efter 45 minutter og efter en uge.
Efter analyse af de resulterende tekster for begge grupper blev sammenfattende profiler udarbejdet, der registrerede de observerede afvigelser (ansigtssubstitution, leksikale afvigelser, scriptændringer osv.).
Endelig, på det sidste trin af eksperimentet, ved at ændre de parametriske tilstande for individuelle neuroblocks i tredive virtuelle DISCERN-historiefortællere, blev de samme afvigelser registreret som i reelle profiler.
I alt blev otte hypotetiske neurodysfunktioner testet, formentlig ansvarlige for udviklingen af schizofreni.
Dette er forstyrrelser forbundet med hukommelse (pauser i neurale forbindelser, kortikal neurostøj, undertrykkelse af neuroreponse, hyperexcitation af neuroner), associative dysfunktioner (afvigelser af semantiske forbindelser, hyperassociation, sløring og blanding af semantiske signaler) og signalering dysfunktioner (hyper-øget hjernens respons på en forudsigelsesfejl eller det såkaldte syndrom formodentlig provoseret af øgede dopamineksponeringer).
Det viste sig, at kun to scenarier fremkaldte forstyrrelser i DISCERN-fortællere, svarende til dem, der blev observeret i skizofreni i det virkelige liv.
Disse viste sig at være hukommelsesdysfunktioner og "hyperlearning syndrom", når hjernen mister sin evne til at glemme eller ignorere information og således opretholde en normal forhold mellem støj og signal.
Effektiv graf over DISCERN-eksperimentet: kun to scenarier - dysfunktion af hukommelse eller Arbejdshukommelse og overlæring (øverste og nederste linie) - formåede at tilpasse sig profilerne for narrative afvigelser i den schizofrene gruppe (til venstre). Ved tilpasning til profilerne i den sunde kontrolgruppe var det ikke længere nødvendigt at ændre de parametriske indstillinger af neuromoduler.
Efter at have glemt, hvordan man "glemmer", mister hjernen evnen til at skelne væsentlig information fra et stort antal spændende signaler og begynder at enten etablere forbindelser, der i virkeligheden (i det mindste i virkeligheden i vores univers) viser sig at være uvirksomme (pingviner, der spiller fodbold er et signal modtaget, når man ser Amerikansk tegneserie "Happy Feet", ikke ignoreret af hjernen og forstærket), eller drukner i et hav af signaler uden at være i stand til at organisere dem i en sammenhængende historie.
I tilfælde af DISCERN historiefortællere førte hyperlearningssyndromet (simuleret ved at øge antallet af læringsfeedbacksløjfer med episodisk hukommelse) for eksempel til det faktum, at historiefortællende robotter begyndte at blande nogle selvbiografiske historier med andre, og erstatte ansigter (en god læge viste sig for eksempel en ond gangster) og handlinger (i en af de genfortalte historier beskyldte en god læge sig selv for at have begået et terrorangreb, i en anden kaldte han en gangster sin chef). Det vil sige, at de producerede illusoriske situationer, der var specifikke for symptomatologien ved schizo-lignende vrangforestillinger.
Naturligvis er resultaterne af virtuelle eksperimenter med et kunstigt neuralt netværk endnu ikke det endelige bevis for rigtigheden af en eller anden hypotese, der forklarer udviklingen af schizofreni. Selve det faktum, at et kunstigt neuralt netværk, der fungerer på principper, der ligner hjernen, i nogle tilfælde demonstrerer adfærd, der ligner den hos rigtige patienter, åbner meget spændende udsigter for medicin, som har modtaget et så kraftfuldt nyt værktøj som virtuel eksperimentel psykiatri i sine hænder.
Alt dette er fint, men eksperimentets paradoks ligger i det faktum, at hvis nervesystemet for fremtidens robotter efterligner det menneskelige (hvilket er nøjagtigt, hvad der sker hidtil), må mærkelige emner også vises i deres fodboldklub, der opfatter en almindelig fodboldkamp som en spændende udflugt til en parallel virkelighed, hvorfra der desværre ikke er tilbage endnu.