Perbedaan Antara SLR dan DSLR

Otak dan Evolusi

Otak dan Evolusi

Pada tahun 1972, Gerald Edelman (b. 1929) menerima Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran untuk penemuan seleksi somatik dalam sistem kekebalan tubuh mamalia. Itu jawaban untuk pertanyaan tentang bagaimana tubuh kita mengelola untuk menghasilkan begitu banyak antibodi yang berbeda, masing-masing diarahkan terhadap kuman.

Sebelumnya, telah berpikir bahwa cetak biru dari semua antibodi yang dikodekan di suatu tempat dan aktif selama infeksi. Tetapi jumlah semua kemungkinan agen infeksi yang spesies kita telah mengalami di masa lalu dan belum mungkin menghadapi di masa depan sangat mengejutkan bahwa asumsi ini tegang mudah percaya. Selain itu, orang yang berbeda menghasilkan antibodi yang sangat berbeda dalam menanggapi penyerang yang sama.


Gerald Edelman menunjukkan bahwa sistem kekebalan tubuh bekerja dengan prinsip evolusi. Sementara sel lain dalam tubuh membawa gen yang sama, sel-sel kekebalan tertentu merupakan pengecualian dari aturan. komposisi genetik mereka memungkinkan variasi. Ketika agen infeksius baru ditemui, sistem kekebalan mesin senjata dirinya menjadi hiruk-pikuk, sibuk mencoba kombinasi yang berbeda dari gen sel imun ', sampai fit dibuat.

Arsitektur ini memungkinkan respon yang cepat untuk setiap penyerbu yang mungkin pernah ditemui. Dalam hanya beberapa hari, evolusi tidak apa mungkin telah mengambil beberapa dekade desain rasional untuk mencapai.

Tapi Edelman tidak berpuas diri. Dia mengusulkan bahwa otak juga bekerja dengan prinsip evolusi. Ini adalah kelahiran paradigma Neural Darwinisme dalam ilmu saraf.

Evolusi memanifestasikan dirinya dalam otak dalam beberapa cara. Pertama, sejauh struktur dikodekan dalam gen, otak merupakan produk evolusi seleksi spesies-alam.

Kedua, dalam organisme tumbuh, neuron bersaing untuk membuat koneksi antara satu sama lain. Sekali lagi kita melihat bagaimana evolusi lebih unggul desain rasional. Alih-alih pra-pemrograman struktur kaku tertentu, evolusi saraf memungkinkan persaingan untuk diri mengoptimalkan pola konektivitas. Temukan perkembangan ini memastikan bahwa bahkan kembar identik atau klon tidak akan memiliki otak yang identik. Namun keacakan tidak diperbolehkan untuk menjalankan mengamuk; umum, struktur tingkat tinggi dari otak tetap utuh-semacam kombinasi dari "pasar bebas" dan kontrol, diasah untuk kesempurnaan selama ribuan tahun evolusi.

Ketiga, dalam otak berfungsi, neuron bersaing untuk kesempatan untuk api; yaitu, untuk mengirim sinyal ke neuron lainnya. Ada dua jenis neuron di otak: rangsang dan penghambatan. Ketika sebuah neuron rangsang mengirim sinyal ke yang lain, mendorong target untuk api pada gilirannya, sedangkan neuron hambat mencoba untuk membungkam target (baik atau tidak baik berhasil tergantung pada kondisi saat ini dan berbagai ambang batas).

Jika kita hanya memiliki neuron rangsang, mereka akan cepat disinkronkan, semua neuron di otak penembakan serentak sempurna, seperti pendulum yang berdiri di pengaruh lantai yang sama satu sama lain melalui umpan balik saling secara spontan melakukan sinkronisasi osilasi mereka dalam proses yang disebut jam entrainment.Their mulai centang bersama-sama. Tapi serentak sempurna adalah struktur yang sangat sederhana; tidak mendukung kompleksitas. oversynchronization neuron ini, pada kenyataannya, apa yang terjadi selama ayan (grand mal); diduga, orang tersebut tidak sadar saat itu berlangsung.

neuron inhibisi membuat kompleksitas, dengan mengaktifkan kompetisi. Ketika sebuah neuron rangsang kebakaran yang lain, itu bangun sekutu penghambatan, yang mencoba untuk membungkam neuron lain yang ingin mengirim sinyal yang sama. pemenang mengambil semua. Selain itu, pemenang dihargai lebih jauh: sinapsis neuron-to-neuron menembak lebih kuat, sehingga mereka lebih mungkin untuk menang di masa depan. Sinapsis mendapatkan lebih lemah jika mereka tidak api untuk sementara waktu. Proses ini disebut plastisitas-otak otak terus memodifikasi sendiri untuk mendapatkan lebih cerdas, lebih baik bereaksi terhadap situasi baru. Ini adalah bagaimana, misalnya, kita bisa belajar tugas ke tingkat kesempurnaan seperti yang kita dapat melakukan mereka di auto-pilot-belajar pola aksi tertentu baru, mendapatkan rewired.

Di otak, ansambel neuronal massal paralel sehingga bersaing untuk memberikan hasil terbaik, membandingkan prediksi mereka dengan umpan balik dari tindakan eksternal, membuat koreksi. Kesan bahwa otak kita adalah "single-threaded" adalah ilusi, karena kita hanya melihat hasil perhitungan massal paralel, seperti banyak tim yang bekerja pada tugas yang sama. Dan jika Anda berpikir bahwa kapasitas memori kita rendah hanya karena kita bisa menyulap hanya segelintir objek dalam pikiran kita pada saat yang sama, mempertimbangkan berapa banyak informasi yang terlibat dalam hanya satu objek, dengan mempertimbangkan semua masukan sensorik, belum lagi interaksi dengan objek, sehingga jumlah forking jalur-keputusan yang dibuat atas dasar objek properti-dapat tumbuh secara eksponensial. Daniel Dennett, pendukung Neural Darwinisme, menulis bahwa jika Anda melempar skeptis koin meragukan, dan dalam satu atau dua detik dari sambil mengangkat, menggaruk, dering mencicipi, dan melihat kilau matahari di permukaan, skeptis akan mengkonsumsi lebih banyak bit informasi dari sebuah superkomputer Cray dapat mengatur dalam setahun.

Neuron osilator alami potensial listrik di membran sel. Ketika mereka api satu sama lain, mereka dapat melakukan sinkronisasi, menghasilkan apa yang kita sebut osilasi otak, atau gelombang otak.

Variasi acak, yang diperlukan untuk mendorong pemilihan neuronal, mengikuti distribusi pink noise sebagai 1 / f, amplitudo (kekuatan) dari osilasi yang berbanding terbalik dengan frekuensi mereka. Sebuah suara menyusul lebih umum 1 / fadistribution disebut kebisingan fraktal, di mana jumlah ais dimension.When fraktal yang chaos adalah lebih kuat dari order; ketika> 1, agar lebih kuat dari kekacauan. Tapi ketika a = 1, ini adalah zona kompleksitas tertinggi, jika kompleksitas diukur dengan jumlah negara yang sistem dapat dibedakan dari satu sama lain. Dengan kata lain, a = 1 adalah ketika efek kupu-kupu yang paling kuat dirasakan. Tentu saja, semakin tinggi jumlah negara sistem dapat membedakan antara, semakin tinggi jumlah informasi sistem dapat berisi. Jenis kebisingan suara paling informationally padat di alam semesta.

Sekali lagi, proses evolusi telah spontan membentuk keseimbangan sempurna antara keteraturan dan kekacauan. Di satu sisi, osilasi di otak harus melakukan sinkronisasi, untuk ini justru bagaimana masukan dari sumber yang berbeda menggabungkan untuk menghasilkan acara kognitif. Namun di sisi lain, oversynchronization membawa epilepsi, keadaan pikiran ketika kelompok besar neuron api serempak-terlalu sederhana struktur untuk mempertahankan kesadaran.

Dalam otak terjaga normal, sinkronisasi harus bersifat sementara. Keterjagaan (atau bermimpi) otak selalu dalam keadaan perubahan fasa, seperti bola di atas sebuah bukit di suatu keseimbangan yang tidak stabil, memilih mana cara untuk jatuh-negara kompleksitas maksimum, didorong oleh dan mengemudi terus efek kupu-kupu.

Saya menyarankan bahwa gagasan bahwa kita tidak perlu tahu bagaimana otak bekerja untuk mensimulasikan fungsi, saat ini lazim di komunitas riset AI, adalah sesat. Kami akan melakukan yang lebih baik untuk belajar dari otak.

Sampai kita memanfaatkan kekacauan deterministik, kita tidak akan pernah membuat kecerdasan buatan yang benar. Mari kita sebut ini prinsip neuromorphic.

Tapi bagaimana otak berevolusi? Dan mengapa? Neuron sangat lapar, penuh semangat sel mahal, namun otak terus tumbuh dalam ukuran, dari satu spesies ke spesies lain. Apa keuntungan evolusi kesadaran?

Salah satu bapak ilmu saraf modern, Rodolfo Llinás, mengusulkan agar otak berkembang secara aktif, sengaja bergerak organisme untuk memprediksi hasil dari gerakan. Tanaman tidak bergerak sengaja, sehingga mereka tidak perlu-dan karena itu, tidak memiliki-otak. Tellingly, menyemprotkan laut menghabiskan tahap singkat pertama kehidupan mereka sebagai aktif bergerak larva-hewan, dengan otak kecil. Tapi segera setelah mereka menemukan tempat yang baik untuk menetap, mereka berubah menjadi tanaman, mencerna otak mereka sendiri.

Kita cenderung meremehkan kompleksitas gerakan kita. Jika Anda memperhitungkan jumlah kelompok otot hanya dalam satu tangan, dan jumlah neuron motorik diaktifkan setiap sepersepuluh detik di berbagai urutan, maka jumlah derajat kebebasan dalam bergerak hanya tangan yang menjadi begitu besar sehingga CPU- a berbasis komputer akan perlu memiliki frekuensi CPU yang benar-benar astronomi untuk menanganinya, dan pada 100% CPU, selain. Namun otak kita melakukan tugas mudah, dengan hanya sebagian kecil dari neuron yang, meninggalkan banyak kekuatan pemrosesan untuk berpikir hal-hal seperti lainnya.

Kekuatan komputasi otak mengejutkan. Ini mungkin tidak akan menambahkan jumlah yang sangat cepat, tetapi sebagai gerakan dan pengambilan keputusan prosesor itu mengalahkan komputer kapan saja. Robot dapat diprogram untuk melakukan dengan baik, dengan presisi berulang dalam lingkungan diprediksi. Sebaliknya, otak tidak pernah berulang persis, berkat evolusi arsitektur-didorong nya. Tapi, karena alasan yang sama, ia mampu bereaksi cukup cepat dalam situasi di berbagai lingkungan bahwa anggota spesies mungkin menemukan diri mereka dalam lebih dari jutaan tahun.

Pola aksi tertentu-tetap pola-dan tindakan emosi tertentu diperlukan "optimasi" mesin prediktif otak. Kesadaran ini diperlukan untuk bertahan hidup di dunia yang tak terduga, mengambil alih dari auto-pilot ketika sesuatu yang tidak terduga terjadi. Dengan demikian, tidak emosi atau kesadaran yang terbatas pada manusia. Banyak hewan harus memiliki mereka hanya untuk menjadi fungsional. Saya menduga bahwa anak-anak AI pertama kami akan lebih dikuasai oleh emosi daripada kita, karena emosi datang pertama, baik sebelum alasan.

Untuk memprediksi, otak membangun model internal dunia. Dalam tindakan, hasil yang diamati dibandingkan dengan prediksi, dan model yang spontan dimodifikasi, melalui plastisitas, untuk memprediksi lebih baik di waktu berikutnya.

Hal ini penting untuk memahami bahwa model ini dihasilkan secara internal. Sensorik masukan dari dunia luar memodifikasi tapi tidak sepenuhnya menentukan model, yang dapat berfungsi berdasarkan masukan internal yang (seperti itu tidak dalam mimpi atau, katakanlah, dalam perencanaan untuk masa depan), bahkan dalam tidak adanya masukan sensorik dari di luar. Otak adalah mesin virtual reality.

Bagaimana, kemudian, kita bisa mengerti satu sama lain? Mengapa tidak model internal otak yang berbeda sehingga berbeda untuk saling dimengerti? Nah, mereka tidak bisa dimengerti seluruh spesies yang berbeda. Tapi dalam suatu spesies, dasar dari model memiliki sejarah evolusi yang sama. model, setelah semua, harus cukup mencerminkan bersama di luar dunia untuk bertahan hidup.

Melalui loop tindakan-umpan balik-tindakan, universal dari dunia yang tertanam, dalam perjalanan evolusi, dalam sangat struktur otak. Llinás menawarkan metafora dari sebuah kubus agar-agar bahan konduktif elektrik dengan kontak listrik pada permukaannya. gelatin mengembun menjadi filamen jika saat melewati sering antara kontak tapi melemaskan kembali ke keadaan amorf jika tidak ada arus mengalir untuk sementara waktu.

Dalam hal ini, Anda mungkin sudah mengenali plastisitas otak di tempat kerja.

Jika saat ini didasarkan pada masukan sensorik dari, misalnya, bermain sepak bola, maka akhirnya kubus kami gelatin akan mengembangkan struktur yang, dalam arti tertentu, mengkodekan aturan bermain sepak bola, meskipun akan sangat berbeda dari yang akrab permainan, dengan bola, tim pemain, dan wasit.

Demikian juga, otak mengkodekan pengalaman kami dalam format yang berbeda. Hal ini berarti untuk bertanya di mana tepatnya di otak gambar yang kita lihat atau pikiran kita yang dapat ditemukan, karena mereka adalah produk dari seluruh proses, dikodekan dalam otak kita melalui interaksi dengan dunia-loop tindakan-umpan balik tindakan.

Meskipun banyak derajat dihapus, pemikiran kita pada akhirnya merupakan internalisasi dari gerakan kita.

Komentar