История и направления развития нейрокибернетики
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
не имевшие аналогов в мире. Иллюстрацией этого может стать создание специальных визуальных сенсоров для систем распознавания образов (А.И.Самарин), в создании которых специалисты института опередили своих западных коллег почти на полтора десятка лет.
В том виде, в котором она сложилась к настоящему времени, нейрокибернетика - это важнейший раздел кибернетики, связанный с моделированием различных функций нервной системы и органов чувств. Она играет роль своеобразного моста между так называемыми формальными нейронными сетями, являющимися базой для создания систем искусственного интеллекта, и живыми реальными нервными сетями, способными порождать в ходе своего функционирования целый спектр перцептивных и когнитивных процессов, природа которых сегодня все еще не известна. Необходимость существенного продвижения в понимании механизмов этих процессов связана со все более отчетливым осознанием того, что развитие современного общества неразрывно связано с развитием NBIC-технологий и систем, что неизбежно приведет к трансформации существующих представлений о роли и значимости нейрокибернетики. В частности, в рамках проекта Blue brain поставлена задача создать предельно реалистичную модель базового структурно-функционального элемента нервной организации - так называемой, корковой колонки. Ожидается, что модель будет демонстрировать свойства, характерные для ее биологического прототипа. Есть также достаточно серьезные основания полагать, что с использованием нейроинформационных технологий именно нейрокибернетикой будет найден подход к развитию функций мозга и способов прямой коммуникации мозга с внешним миром, сопоставимый по своим социокультурным последствиям с изобретением письменности.
Создание более реалистичных моделей нейрона и нейронных сетей позволяют, в т.ч., ученым НИИ НК, уже сегодня создавать модели, позволяющие с высокой точностью распознавать расположение источника звука в пространстве и демонстрирующие неизвестные ранее особенности слухового восприятия (Р. А. Тикиджи-Хамбурьян). Сейчас среди множества разработок для института нейрокибернетики является приоритетной разработка пакета программ NeuroCAD 2.01, предназначенного для конструирования многомерных моделей нейронных сетей и исследования пространственно-временной динамики активности нейронов, создание реалистических нейросетевых моделей, имитирующей временную динамику реальной активности нейронов зрительной коры (Р. А. Тикиджи-Хамбрьян и др.).
нейрокибернетика искусственный интеллект
2.Основные направления развития нейрокибернетики
Разработка и внедрение интеллектуальных систем управления в различных областях науки и техники обусловила интерес многочисленных исследователей к нейрокибернетике. Исследования в этой области сопровождаются разработкой новых авторских моделей и методов обучения нейронных и нейроподобных сетей, а также устройств для их моделирования. Рассмотрим некоторые направления развития более подробно.
Замещением утраченных функций человечество интересовалось с давних времен. Недавно появились сообщения о первом протезе, найденном в древнем захоронении в Египте. Он представляет собой деревянный протез большого пальца ноги сохранившейся мумии. Значительно позднее, в эпоху Возрождения, появились первые механические протезы конечностей. Во второй половине XX века, во время интенсивного развития электроники, стало возможным создание принципиально новых протезов конечностей, максимально по своим механическим свойствам приближающиеся к оригиналу. Совершенствовались и способы передачи управляющих воздействий на протез со стороны организма. Прелагалось использование мышечных биопотенциалов в качестве управляющих сигналов.
В настоящее время используется принцип непосредственного трансформирования нервных биопотенциалов в управляющие сигналы при помощи нейроэлектронного интерфейса. Благодаря разработке такого интерфейса реализованы протезы верхних и нижних конечностей (производитель - корпорация Siemens), протезы глаза, уха. Интенсивно ведутся разработки по созданию серийных мозговых имплантантов, являющихся, по сути, протезами отдельных функциональных возможностей головного мозга.
Возможность замены естественных сердечных клапанов, разрушенных в результате патологических процессов, на искусственные клапаны открыло новую страницу в кардиохирургии. Успехи развившейся хирургии сердечных клапанов стимулировали к созданию полностью искусственного человеческого сердца, что стало возможным благодаря проведению многоцентровых исследований и многомиллиардным инвестиционным программам.
Мозговые имплантанты в настоящее время привлекают пристальное внимание специалистов многих областей. Работами отделения нейрофизиологии института экспериментальной медицины, руководимого Н.П. Бехтеревой, заложены краеугольные камни данного направления. При помощи методики хронических глубинных внутримозговых электродов были получены фундаментальные знания относительно физиологии глубинных структур головного мозга человека и их роли в обеспечении психической деятельности. Раскрыты механизмы, обеспечивающие долговременную память, определена роль гибких и жестких звеньев мозговых систем как одного из физиологических принципов функционирования головного мозга человека. Обнаруженные в ходе исследований механизмы формирования устойчивого патологического состояния позволили вып