Bioneirons sastāv no ķermeņa ar diametru no 3 līdz 100 mikroniem, kas satur kodolu un procesus. Ir divu veidu procesi. Aksons parasti - d kausēšanas process, kas pielāgots ierosmes vadīšanai no neirona ķermeņa. Dendrīti parasti ir īsi un ļoti sazaroti procesi, kas kalpo par galveno vietu, kur veidojas ierosinošās un inhibējošās sinapses, kas ietekmē neironu (dažādiem neironiem ir atšķirīgas aksonu un dendrītu garumu attiecības).
Neironam var būt vairāki dendrīti un parasti tikai viens aksons. Vienam neironam var būt savienojumi ar 20 tūkstošiem citu neironu. Cilvēka smadzeņu garozā ir desmitiem miljardu neironu.
Bio neirons ir svarīgs elementsšūnas nervu sistēma Un celtniecības materiāls smadzenes Neironiem ir vairākas formas atkarībā no to mērķa un atrašanās vietas, taču kopumā tie ir identiski pēc struktūras.
Rīsi. 12.4. Neironu ķēde
Katrs neirons ir informācijas apstrādes ierīce, kas saņem signālus no citiem neironiem, izmantojot īpašu ievades struktūru, kas sastāv no dendritiem. Ja kumulatīvais ieejas signāls pārsniedz slieksni līmenī, tad šūna pārraida signālu tālāk uz aksonu un pēc tam uz signāla izvades struktūru, no kuriem tas tiek pārnests uz citiem neironiem. Signāli tiek pārraidīti, izmantojot elektroniskos viļņus. (Cilvēka dzīves laikā neironu skaits nepalielinās, bet mācīšanās rezultātā palielinās savienojumu skaits starp tiem).
Cilvēka emocionālie orgāni sastāv no milzīga skaita neironu, kas savienoti viens ar otru ar lielu savienojumu pārpilnību. Emociju orgāns satur sensorus un ceļus. Sensoros tiek ģenerēti ķīmiski signāli, izplatās ar ātrumu no 5 līdz 125 metriem sekundē. Sensori kodē dažādi veidi signālus vienā universālā impulsa frekvences kodā.
Nervu impulsu skaits laika vienībā ir proporcionāls trieciena intensitātei. Emocionālajiem orgāniem ir zemākas un augšējās jutības robežas. Cilvēka emocionālo orgānu reakciju (E) uz stimulācijas intensitāti (P) var aptuveni attēlot ar Vēbera-Fēhnera likumu:
Protams, ja tajā visā ņemam vērā trokšņa ietekmi, varam nonākt pie Šenona formulas, kas ļauj novērtēt šāda emociju orgāna informatīvo kapacitāti. Izmantojot izglītību un apmācību, jūs varat palielināt orgānu izšķirtspēja emocijas. Turklāt cilvēks var atšķirt frekvenču un amplitūdu kombināciju tādā mērā, kas nav sasniedzams ar mūsdienu tehniskajām ierīcēm. Bet emocionālie orgāni darbojas ierobežotā frekvences un amplitūdas spektrā.
Pārejot uz ierosinātu stāvokli, izejas procesā (aksonā) tiek ģenerēts ierosmes impulss, kas izplatās pa to ar ātrumu no 1 līdz 100 m/s; Pavairošanas procesa pamatā ir aksona membrānas lokālās vadītspējas izmaiņas attiecībā pret nātrija un kālija joniem. Starp neironiem nav tiešu elektronisku savienojumu. Signāla pārnešana no aksona uz cita neirona ievades procesu (dendrītu) tiek veikta ar ķīmisku metodi īpašā apgabalā - sinapsē, kur tiek izvadīti divi galotnes. nervu šūnas nāk tuvu viens otram. Dažas sinapses ir īpašas, radot apgrieztas polaritātes signālus, lai slāpētu ierosmes signālus.
Šobrīd aktīvi tiek pētītas globālās smadzeņu darbības nianses – tā milzīgā specializācija zonas, daudzfunkcionāli savienojumi starp viņus utt. Tajā pašā laikā nav pietiekami skaidrs, kā informācija tiek apstrādāta vidējā līmenī, neironu tīkla sadaļās, kurās ir tikai desmitiem tūkstošu nervu šūnu.
Ik pa laikam smadzenes tiek pielīdzinātas kolosālai skaitļošanas mašīnai, kas no parastajiem datoriem atšķiras tikai ar ievērojami milzīgo sastāvdaļu skaitu. Tiek uzskatīts, ka katrs ierosmes impulss nes informācijas vienību, un neironi spēlē loģisku pārslēgšanas slēdžu lomu pēc analoģijas ar datoru. Šis viedoklis ir nepareizs. Smadzeņu darbība ir balstīta uz pilnīgi citiem principiem. Tam nav stingras savienojumu struktūras starp neironiem, kas būtu līdzīga datora elektroniskajai shēmai. Tās atsevišķo daļu (neironu) uzticamība ir pat zemāka nekā moderno datoru radīšanai izmantotajām daļām. Pat tādu zonu iznīcināšana, kurās ir diezgan liels skaits neironu, bieži praktiski neietekmē informācijas apstrādes efektivitāti šajā smadzeņu zonā. Daži neironi izmirst, ķermenim novecojot. Nav Aprēķinu mašīna, kas veidota pēc parastajiem principiem, nespēs strādāt ar tik plaši izplatītiem bojājumiem.
Mūsdienu datori veic darbības pa vienam, vienu operāciju ciklā. Numurs tiek izvilkts no atmiņas, ievietots mikroprocesorā, kur ar to tiek veikta kāda darbība saskaņā ar programmas diktēto anotāciju, un rezultāts atkal tiek saglabāts atmiņā. Vispārīgi runājot, veicot atsevišķu darbību, elektroniskajam signālam ir jānoiet noteikts attālums pa savienojošajiem vadiem, kas var ierobežot datora ātrumu.
Piemēram, ja signāls virzās 30 cm attālumā, signāla atkārtošanās ātrums nedrīkst pārsniegt 1 GHz. Ja darbības tiek veiktas pa vienai, tad šāda datora ātruma ierobežojums nepārsniegs miljardu darbību sekundē. Patiesībā arī veiktspēja ir ierobežota atsevišķu datora daļu darbības ātrums. Tāpēc mūsdienu datoru ātrums jau ir diezgan tuvu savai teorētiskajai robežai. Bet šis ātrums nebūt nav pietiekams, lai organizētu sarežģītu sistēmu pārvaldību, risinātu “mākslīgā intelekta” problēmas utt.
Ja mēs attiecinām iepriekš minēto argumentāciju uz cilvēka smadzenēm, rezultāti būs absurdi. Galu galā signāla izplatīšanās ātrums pa nervu šķiedrām ir desmitiem un simtiem miljonu reižu mazāks nekā datorā. Ja vien smadzenes strādāja pēc mūsdienu datoru principa, tad to ātruma teorētiskā robeža bija tikai tūkstošiem operāciju sekundē. Bet ar to acīmredzami nepietiek, lai izskaidrotu ievērojami augstāku smadzeņu darbības efektivitāti.
Protams, smadzeņu darbība ir saistīta ar paralēlu informācijas apstrādi. Līdz šim paralēlās skaitļošanas organizācija jau ir izmantota datoros, piemēram, ar matricas mikroprocesoriem, kas ir konvencionālāku mikroprocesoru tīkls, kam ir sava atmiņa. Paralēlās skaitļošanas tehnika ir tāda, ka vienkāršs mikroprocesors “zina” tikai par sava mazā vides elementa stāvokli. Pamatojoties uz šo informāciju, katrs mikroprocesors aprēķina sava elementa stāvokli nākamajā brīdī laiks. Tajā pašā laikā nav veiktspējas ierobežojumu, kas saistīts ar signāla izplatīšanās ātrumu. Matricas mikroprocesora darbība ir izturīga pret vietējiem bojājumiem.
Nākamais solis paralēlās skaitļošanas idejas attīstībā bija datortīklu izveide. Šī tipiskā datoru "kopiena" atgādina daudzšūnu organismu, kas "dzīvo savu dzīvi". Ar to visu datortīkla kā datoru sabiedrības funkcionēšana nav iekšā atkarībā no tā, kā katrs atsevišķs dators ir īpaši izstrādāts, kādi procesi un tajā tiek nodrošināta informācijas apstrāde. Varat iedomāties tīklu, kas sastāv no ļoti liela skaita vienkāršu datoru, kas spēj veikt tikai dažas darbības un saglabāt vairāku daudzumu otrās vērtības savā atmiņā.
No matemātiskā viedokļa šādus tīklus, kas sastāv no daļām ar normālu reakciju repertuāru, parasti uzskata par šūnu automātiem. Smadzenes savā darbības mehānismā un struktūrā ir pat tuvākas matricas mikroprocesoram nekā klasiskajam datoram ar alternatīvu darbību izpildi. Bet pastāv būtiska atšķirība starp cilvēka smadzenēm un jebkuru paralēlo datoru. Fakts ir tāds, ka smadzeņu neironu tīkli vispār nav iesaistīti aprēķinos. Abstraktā domāšana ( proklamēšana ar cipariem un matemātiskām zīmēm) sekundāri pamatprincipi smadzeņu darbība. Grūti iedomāties, ka tad, kad, piemēram, kaķis lēcienā apdzen putnu, viņa smadzenes dažu sekunžu laikā atrisina nelineāru diferenciālvienādojumu sistēmu, kas apraksta lēciena kustības līniju un citas darbības.
Par šo tēmu var minēt šādu A. Einšteina izteicienu: “Vārdi un valoda, acīmredzot, nespēlē nekādu lomu manā domāšanas mehānismā. Fiziskā būtība, lai kas patiesībā acīmredzot ir domāšanas elementi, ir noteiktas zīmes un vairāk vai mazāk skaidri tēli, kurus var patvaļīgi atveidot un kombinēt... Parastie vārdi ir jāizvēlas tikai 2. posmā...”
Smadzenes darbojas kā kolosāla “analoga” mašīna, kur apkārtējā pasaule atspoguļojas neironu aktivitātes spatiotemporālajos modeļos. Līdzīgs smadzeņu darbības princips dabiski varētu parādīties bioloģiskās evolūcijas procesā. Vienkāršam dzīvniekam nervu sistēmas galvenā funkcija ir pārvērst ārējās pasaules radītās sajūtas specifiskās motora aktivitāte. Ieslēgts agrīnās stadijas evolūcija, saikne starp attēla sajūtu un attēla kustību ir tieša, specifiski un iedzimti fiksēti neironu savienojumu sākotnējā struktūrā. Vēlākos posmos šī saikne kļūst sarežģītāka, un rodas spēja mācīties. Tēla sajūta vairs nav agresīvi saistīta ar rīcības plānu. Pirmkārt, tas tiek starpposmā apstrādāts un salīdzināts ar atmiņā saglabātajiem attēliem. Starpposma apstrāde attēli kļūst sarežģītāki, pārvietojoties augšup pa evolūcijas kāpnēm. Galu galā pēc ilgstošas attīstības veidojas process, ko mēs saucam par domāšanu.
Attēlu noteikšanai var izmantot “šūnu automāta” principu. Sistēmai ir asociatīvs atmiņa, ja piemērojot noteiktu Viņa automātiski atlasa zīmējumus un izvada attēlu, kas viņai ir vistuvāk atmiņā.
Notiek ielāde...