imbg: (Default)
Neo-IMBG ([personal profile] imbg) wrote2011-01-09 10:23 pm

Опять про коннектом

Помните наш пост про коннектом (ссылка).

Тогда в дискуссии [livejournal.com profile] xplozive дал ссылку на модель нейронов червя C. elegant, сделаную русскими учеными. И вот я увидел репортаж Вестей.ру именно про эту компьютерную модель. Интересно, рекомендую:



Все-таки создание компьютерных моделей животных прогрессирует. Я уже мечтаю, когда виварии останутся в прошлом, и я буду ставить опыты на компьютерных тамагочи, которые не кусаются и обеспечить кушаньями которых не будет стоить целого состояния. 

Но к сожалению, я занимаюсь метаболомом и сигнальными цепями - а это добро моделировать мы можем пока очень слабо. Для примера, картинка из статьи по системной биологии (обзорная статья профессора Холоденко, ведущего специалиста по системной биологии, который сейчас работает в University College Dublin):





Это упрощенная схема одного из сигнальных путей в абстрактной клетке (EGF receptor - Ras). А таких путей сотни, и они тесно переплетены в один жгут - зайдите в комнату с серверами большой организации - спутанные кабели вокруг дадут вам приблизительное представление. Плюс в каждой ткани (ну например в коже, в печени, в сердце или в мозге) есть свои особенности и дополнительные элементы.

Заинтересовавшихся отправляю к последнему обзору Бориса Холоденко  "Signalling ballet in space and time".

[identity profile] bekabaka.livejournal.com 2011-01-10 10:16 am (UTC)(link)
Надо же, не думал, что этот проект так освещался. Я однажды на конференции общался с человеком, который принимал в нём участие. Интересно, что при действительно полном воспроизведении "коннектома", поведение "виртуала" всё же довольно сильно отличалось от оригинала. То ли сами нейроны были эмулированы неправильно (они к сожалению использовали RBF, хотя уже есть куда более продвинутые модели... RBF очень дискретны и не умеют, например, накапливать потенциал), то ли оставленные за кадром системы существенно влияют на поведение. Скорее всего и то и то конечно, но суть в том, что даже в таком простом случае, коннектом - это не всё...

[identity profile] imbg.livejournal.com 2011-01-10 06:13 pm (UTC)(link)
А как насчет журналистского заглавия - мол, искусственная нервная система - мне это как-то режет слух! Все-таки это наверное более корректно назвать компьютерной моделью нервной системы?

[identity profile] bekabaka.livejournal.com 2011-01-10 07:23 pm (UTC)(link)
Ну искусственный нейрон и искусственная нейро-сеть - вполне устоявшиеся понятия, хотя в 99% случаях под ними имеются в виду даже не компьютерные симуляции, а вообще математическое моделирование. Термин "искусственная нейросистема" тоже встречал, правда в смысле "система искусственных нейро-сетей". Так что слух не режет, но нюансы, если вдуматься, действительно теряются.

хм-хм

[identity profile] chupvl.livejournal.com 2011-01-11 08:23 pm (UTC)(link)
при чем здесь накопление потенциала и нейронная сеть? связи никакой на мой взгляд.

Re: хм-хм

[identity profile] bekabaka.livejournal.com 2011-01-11 08:31 pm (UTC)(link)
Для естественной нейронной сети существенна развёртка сигнала во времени, последовательность сигналов и паузы между ними. Биологически это обеспечивается накоплением потенциала действия в нейроне, благодаря чему последовательно идущие сигналы усиливаются. RBF же - "тактовая" машина без памяти, которая просчитывает нейросеть как последовательность дискретных состояний, почти никак не связанных друг с другом.

Re: хм-хм

[identity profile] chupvl.livejournal.com 2011-01-12 07:19 pm (UTC)(link)
Да, все понятно :)
просто странно ожидать от нейронной сети (математической) - полной имитации природной нейронной сети, здесь необходимы комбинированные и\или другие подходы

Re: хм-хм

[identity profile] bekabaka.livejournal.com 2011-01-13 12:04 am (UTC)(link)
Да ну что вы, вовсе не странно. Конечно это будет не тривиальный математический аппарат, типа перцептрона, потому что нужно учесть некоторую стохастичность системы (но для этого есть нечёткая логика), её многослойность (но для этого есть супер-многослойные ИНС, типа свёрточных (convolutional)), её самоорганизацию (но для этого самоорганизующиеся карты и придуманы), и, конечно, ту самую развёртку во времени - в последние годы с этим успешно справляются специально для этого придуманные spike-нейронные сети. И да, всё это исключительно математические модели (при словах ИНС уже давно ничего другого не подразумевается). И это всё УЖЕ неплохо работает - самоорганизующиеся карты при правильной подаче входного сигнала выстраиваются в те же структуры, что наблюдаются в неокортексе макаки, свёрточные, построенные по мотивам теории Хокинга о зрительной коре - таки да, лучше всех распознают образы (и даже умеют соотносить двумерную картинку с трёхмерной моделью, чего от них даже не ждали), спайки не нечёткой логике позволяют создавать робо-руки, которые сами вырабатывают у себе поведенческие рефлексы (ловительный и хватательный в основном =) ), и т.д.
Минусы, конечно, тоже есть. Во-первых, все перечисленные модели моделируют кору, и я не знаю ни одной работы с моделями "внутренней рептилии" - чего конечно очень не хватает именно при имитации естественной нейронной сети (со всеми прикладными задачами кора справляется сама). Во-вторых, моделировать такие штуки на компьютерах (особенно всякие гибриды, типа как если взять и соединить все четыер вышеперечисленные вместе) пока даже сложнее, чем ядерные столкновения - не зря говорят, что мозг самая сложная штука во вселенной. Эти рассчёты плохо параллелятся (в отличие от ядерных столкновений и рассчётов белков), а посчитать последовательно даже сотню тысяч нейронов - задача неподъёмная для любого лабораторного кластера. Blue Brain, говорят, перемалывает 30 млн в масштабе времени 1:3, но модели там куда более простые...
В общем, надо ждать. Это всё ещё выстрелит.

Re: хм-хм

[identity profile] chupvl.livejournal.com 2011-01-13 11:03 am (UTC)(link)
я примерно это и имел ввиду, что искуственные нейронные сети (в математическом понятии) не приспособлены моделировать реальную нейронную сеть в своем чистом виде

Re: хм-хм

[identity profile] bekabaka.livejournal.com 2011-01-13 04:15 pm (UTC)(link)
Мне кажется, я довольно подробно описал, почему это не так.

[identity profile] clayrat.livejournal.com 2011-01-10 02:31 pm (UTC)(link)
о, а перепостите в сисбио? :)

[identity profile] chupvl.livejournal.com 2011-01-11 08:34 pm (UTC)(link)
Есть и такое сообщество?

[identity profile] chupvl.livejournal.com 2011-01-12 05:40 am (UTC)(link)
прекрасная выжимка статей :) присоединился!

[identity profile] maja-markova.livejournal.com 2011-01-10 06:44 pm (UTC)(link)
А что такое метаболом?

[identity profile] imbg.livejournal.com 2011-01-10 07:17 pm (UTC)(link)
Метаболом - это совокупность всех реакций в организма. Создан проект “Метаболом человека” (Human Metabolome Project), который стартовал в Канаде в 2004 году. Сейчас ученые из Университета Альберты (University of Alberta) в Эдмонтоне каталогизировали и охарактеризовали 2500 метаболитов, 1200 лекарственных препаратов и 3500 пищевых компонентов, обнаруженных в человеческом организме.

Офф

[identity profile] sdfgj.livejournal.com 2011-01-10 07:38 pm (UTC)(link)
А как будут расти растения, если давление атмосферы = 10 атм. Состав неизменен (воздух).
Делались такие опыты? Кто-нибудь знает?

Углекислого газа будет,наверное, больше растворятся в воде и почве. Питание растения будет лучше.

Re: Офф

[identity profile] imbg.livejournal.com 2011-01-10 08:00 pm (UTC)(link)
офф-оффа
А если увеличить давление в 10 раз, разве состав воздуха останеться прежним? Или количество молекул газов увеличится в 10 раз на тот же объем за счет давления?

Re: Офф

[identity profile] sdfgj.livejournal.com 2011-01-10 08:12 pm (UTC)(link)
Состав, конечно останется прежним. Количество молекул кислорода,азота,углекислого газа увеличится в 10 раз.

Re: Офф

[identity profile] imbg.livejournal.com 2011-01-10 08:34 pm (UTC)(link)
т.е. соотношение газов между собой останется прежним, но концентрации их увеличатся в 10 раз? Возьмем воду, в которой соотношение заварки и сахара 1:10, заварки 0,1 чайной ложки и сахара чайная ложка. И другую чашку, где заварки полная чайная ложка и 10 ложек сахара. Они по вкусу для вас будут различаться так же, как сжатый в 10 раз воздух для растений. ИМХО :)

Re: Офф

[identity profile] sdfgj.livejournal.com 2011-01-10 09:40 pm (UTC)(link)
И что говорит биологическая наука - в какой атмосфере (с 1 атм или 10 атм) будет больше дерево возраста 100 лет при оптимальном для этой атмосферы геноме?

Re: Офф

[identity profile] imbg.livejournal.com 2011-01-10 10:55 pm (UTC)(link)
Конечно, точный ответ вам дадут ботаники; но на мой взгляд при 10 атм дерево просто не выростет - так же как вы не будете пить супер-концентрированный чай :)

[identity profile] v-s-c.livejournal.com 2011-01-11 07:22 am (UTC)(link)
Модель предсказывает. Симуляция симулирует.
Это я к отсутствию моделей нервных сетей. ;-(

[identity profile] imbg.livejournal.com 2011-01-11 06:09 pm (UTC)(link)
Я даже затрудняюсь определить, что это такое - ползающее на ролике: модель, симуляция,или может мвообще дл этого есть специальный термин? Но вот "искусственная нервная система" - все таки перебор :(. Хотя о чудо - телевизионщики начали давать вменяемые репортажи о науке!

[identity profile] v-s-c.livejournal.com 2011-01-12 05:46 am (UTC)(link)
Типичная simulation. Штука забавная, для чего-то, может быть, и полезная.

Что же до репортажа. Фраза, например, "свет от лампочки причиняет ему страдания" меня, честно говоря, передергивает. Ну и много других "дырок". Кажется, эти "гордые журналисты" еще не доросли до мысли отдавать проект своего текста на правку хотя бы тому, о ком пишешь/снимаешь. ;-(