1.4 Нейронные комбинации и связи

Сочетания представлений, как правило, были смоделированы символическими методами, распространенными в области искусственного интеллекта. Например, понятия могут быть смоделированы схемоподобными структурами данных, называемыми фреймами (Минский, 1975), и сочетание понятий может быть выполнено путем объединения фреймов (Тэгард, 1988). Другие вычислительные модели концептуальных комбинаций были направлены на моделирование результатов психолингвистических экспериментов, а не на творчество, но они также принимают концепцию того, чтобы быть символьными, словесными конструкциями (Костелло и Киан, 2000). Сочетание правил было смоделировано простыми правилами, состоящими из строк битов и генетических алгоритмов (Голландия, Holyoak, Нисбетт, и Тэгард, 1986), и генетические алгоритмы были также использованы для создания новых комбинаций выражения описанные в языке программирования LISP (Коза, 1992). Ленат и Браун (1984), демонстрируют две программы, которые породили новые LISP определенные концепции из кусков кода LISP. Системы правил такие как ACT и SOAR могут также использовать механизмы обучения, в которых правила разбиты на части или составлены вместе, чтобы сформировать новые правила (Андерсон, 1993; Лэрд, Розенблум, Ньювел, 1986).

Эти символические модели комбинаций очень сильные, но у них нет общности обрабатывать весь спектр представленных комбинаций, которые включают чувствительную и эмоциональную информацию. Таким образом, мы предлагаем просмотр представленных комбинаций на уровне нейронов, так как все виды ментальных представлений, понятий, правил, сенсорных кодировок, и эмоций, которые вырабатываются в мозге при активности нейронов. Об этом свидетельствуют требования, которые исходят от огромного ряда психологических явлений, таких как восприятие, память, это больше объясняется в когнитивной нейронауке (Кандросекаран,2009; Смит и Кослин, 2007; Тэгард, 2010).

Основная идея, что нейронное представление составляет модели деятельности в популяции нейронов, упоминается в работах Дональд Хебб (1949, 1980), и во многих последних работах и детализируются в нейрокомпьютерных конференциях (Черчленд, 1989; Черчленд и Сейновски, 1992; Даян и Эботт, 2001; Элиасмит & Андерсон, 2003; Румелхарт и МакКлиленд, 1986). Если основная идея верна, то сочетание представлений должна вызывать нервные процессы, включающие создание новых форм деятельности от старых образов.

Хебба в основном помнят сегодня за одноименную идею обучения синаптических связей между нейронами, которые одновременно являются активными, которые заняли свое место в истории, теория обучения с 18 столетия философов, такие как Дэвид Хартли. Но Хебб внес наиболее плодотворный вклад, была написана доктрина, в которой предполагается, что деятельностью собранных ячеек являются группы нейронов организованные своими синаптическими связями и способностью генерировать сложное поведение.

На много позже, Хебб (1980) представил творчество как обычное явление познавательной деятельности в результате возбуждения нейронов в клеточных конструкциях. Хебб описал проблемы решения, с участием многих'' клеточных ансамблей групп, которые вспыхивают и исчезают, вспыхивают и исчезают, до решающей комбинации'' (Хебб, 1980, с. 119).сочетание создает новые научные идеи, что выделяют новые последовательности идей и представляют собой другой способ обзора проблемной ситуации путем переориентации всей картины активности коры. Новая комбинация идей, которая является результатом соединения клеточных ансамблей, является функциональной системой, которая производит возбуждение системы, и в итоге получаем изобретение! эмоциональный эффект. Таким образом, Хебб набросал объяснение нейронных феноменов понимания того, что было многократно описано психологами, и они же заинтересованы в решением проблем (Боуден и Юнг-Биман, 2003; Штернберг и Дэвидсон, 1995).

Концепция Хебба творческого понимания, вытекающая из деятельности клеточных ансамблей наводит на довольно расплывчатую мысль и поднимает больше вопросов, чем ответов. Как клеточные ансамбли связанные друг с другом, и какую информацию они несут вместе взятые? Например, если есть группа клеточных ансамблей (нейронные популяции), который кодирует концепцию звука, и другой, который кодирует понятие волны, как же кодируется совместная деятельность общей популяции нейронов концептуального сочетание звуковых волн?

Рассмотрим проблему творческого сочетания представлений как пример, так распространенной в когнитивных нейронауках, проблемы связывания. Эта проблема впервые проявилась в изучение восприятия, проблематика которого в том, как мозг представляет свойства различных объектов в универсальное представление. Например, когда люди видят знак «Стоп», они видят красный цвет, восьмиугольник и белые буквы как части целого изображения, которое должны быть объединены мозгом, что в другом случае может означать разрозненные представления. Проблема связывания также неотъемлема от объяснения природы сознания, которая похожа на таинственную активность миллиардов нейронов по обработки различных видов информации.

Наиболее очевидное предложение о том, как поступить с проблемой связывания, которое относится к синхронизации нейронной активности, которая была предложена в качестве способа борьбы с такого рода когнитивной координации, которая происходит в сознании. На более локальном уровне, нейронные синхронность была предложена в качестве способа интеграции важно синтаксической информации, необходимой для представления отношений, например, чтобы отметить разницу между «Ромео любит Джульетту» и «Джульетта любит Ромео» (Хаммел и Холиак, 1997, Шастри и Агганагед, 1993). Для первого предложения нейронные популяции «Ромео» и «подлежащее» будут активными в течение короткого периода времени, затем нейронные популяции для «любовь» и «глагол», и, наконец, «Джульетта» и «объект». Во втором предложении, взаимодействие будет изменено таким образом, чтобы «Ромео» и «объект» были синхронизированы, а также «Джульетта» и «подлежащее».

К сожалению, до сих пор, поиск конструкций и нейронных механизмов, которые смогли бы поддерживать такое синхронизационное поведение, не увенчался успехом. Простые подходы, такие как наличие отдельной группы нейронов, которые могут специально стимулировать пары понятий, не подходят, так как они должны иметь нейроны для каждого возможного сочетание концептуальных и поэтому требуют больше нейронов, чем существуют в человеческом мозге. Другие модели ограничивают себя в частности условий, таких, как обязательный цвет и расположение (Джонсон, Спенсер и Шунер, 2008). Третьи являются слишком неустойчивыми, полагая, что нейроны не случайны и не умирают (Стюарт и Элиасмит, 2009).

Целью в работе [1] является развитие альтернативных способов основанных на свертке, а не синхронизации. Чтобы сделать это, представим нейронную реалистичную модель механизма, где произвольные понятия могут быть объединены, получив в результате новое представление. Не предлагая общую теорию связывания, докажем более точное описание того, как информация, закодированная в шаблоны нейронной активности, становится объединена в новые представления, которые могут оказаться творческими. Обратим внимание в основном на работы Элиасмита по нейробиологии правдоподобной имитации высокого уровня вывода.