Un bioneuron este format dintr-un corp cu un diametru de 3 până la 100 de microni, care conține un nucleu și procese. Există două tipuri de procese. Axonul de obicei - d un proces de căptușeală adaptat pentru a conduce excitația din corpul unui neuron. Dendritele sunt de obicei procese scurte și foarte ramificate care servesc ca loc principal pentru formarea sinapselor excitatorii și inhibitorii care afectează neuronul (diferiți neuroni au un raport diferit între lungimea axonului și a dendritelor).
Un neuron poate avea mai multe dendrite și de obicei un singur axon. Un neuron poate avea conexiuni cu alți 20 de mii de neuroni. Cortexul uman conține 10 miliarde de neuroni.
Bioneuronul este element important celule sistem nervosși material de construcții creier. Există mai multe forme de neuroni, în funcție de scopul și locația lor, dar în general sunt identici ca structură.
Orez. 12.4 Schema neuronilor
Fiecare neuron este un dispozitiv de procesare a informațiilor care primește semnale de la alți neuroni printr-o structură specială de intrare constând din dendrite. Dacă semnalul de intrare agregat depășește pragul nivel, apoi celula transmite semnalul mai departe în axon și apoi în structura de ieșire a semnalului, de la care se transmite altor neuroni. Semnalele sunt transmise folosind unde electronice. (În timpul vieții unei persoane, numărul de neuroni nu crește, dar numărul de conexiuni dintre ei crește ca urmare a antrenamentului).
Organele emoționale umane constau dintr-un număr mare de neuroni, interconectați printr-o abundență de conexiuni. Organul emoțiilor conține senzori și căi. Senzorii generează semnale chimice propagandu-se cu o viteza de 5 pana la 125 de metri intr-o secunda. Senzorii codifică tipuri diferite semnale într-un singur cod universal de frecvență a impulsurilor.
Numărul de impulsuri nervoase pe unitatea de timp este proporțional cu intensitatea expunerii. Organele emoționale au limite inferioare și superioare de sensibilitate. Reacția (E) a organelor emoționale umane la intensitatea (P) iritației poate fi reprezentată aproximativ de legea Weber - Fechner:
Desigur, dacă luăm în considerare efectul zgomotului cu toate acestea, atunci putem ajunge la formula lui Shannon, care face posibilă evaluarea capacității informaționale a unui astfel de organ al emoției. Prin predare și instruire, puteți crește rezoluția organelor emoții. În afară de aceasta, o persoană poate distinge între o combinație de frecvențe și amplitudini, într-o măsură care este de neatins pentru dispozitivele tehnice moderne. Dar organele emoției lucrează într-un spectru limitat în ceea ce privește frecvența și amplitudinea.
La trecerea la o stare excitată, un impuls de excitație este generat în procesul de ieșire (axon), propagăndu-se de-a lungul acestuia cu o viteză de la 1 la 100 m / s; procesul de propagare se bazează pe o modificare a conductivității locale a membranei axonului în raport cu ionii de sodiu și potasiu. Nu există conexiuni electronice directe între neuroni. Transferul unui semnal de la un axon la un proces de intrare (dendrită) al altui neuron se realizează printr-o metodă chimică într-o zonă specială - o sinapsă, unde terminațiile a două celule nervoase veniți aproape unul de altul. Unele dintre sinapse sunt speciale, producând semnale de polaritate inversă pentru a stinge semnalele de excitație.
În prezent, nuanțele globale ale activității creierului sunt studiate activ - specializarea uriașei sale zone, conexiuni multifunctionale intre ei etc. În același timp, nu este suficient de clar cum se realizează prelucrarea informației la nivel intermediar, în secțiunile rețelei neuronale care conțin doar zeci de mii de celule nervoase.
Din când în când, creierul este asemănat cu o mașină de calcul colosală, care diferă de computerele obișnuite doar într-un număr semnificativ de componente. Se crede că fiecare impuls de excitație poartă o unitate de informație, iar neuronii joacă rolul de comutatoare logice prin analogie cu un computer. Acest punct de vedere este incorect. Activitatea creierului se bazează pe principii complet diferite. Nu are o structură rigidă de conexiuni între neuroni, care ar fi similară cu circuitul electronic al unui computer. Fiabilitatea părților sale individuale (neuroni) este chiar mai mică decât a părților utilizate pentru a crea computere moderne. Distrugerea chiar și a unor astfel de zone care conțin un număr destul de mare de neuroni, adesea practic, nu afectează eficiența procesării informațiilor în această zonă a creierului. Unii neuroni mor odată cu îmbătrânirea corpului. Nu Mașină de calcul, construit pe principiile obișnuite, nu va putea funcționa cu daune atât de răspândite.
Calculatoarele moderne efectuează operațiuni una câte una, o operație pe ciclu de ceas. Numărul este preluat din memorie, plasat în microprocesor, unde se face o anumită acțiune asupra acestuia în conformitate cu adnotarea dictată de program, iar rezultatul este introdus din nou în memorie.În general, atunci când se efectuează o operațiune separată, semnalul electronic trebuie să parcurgă o anumită distanță de-a lungul firelor de conectare, ceea ce poate limita viteza computerului.
De exemplu, dacă un semnal parcurge o distanță de 30 cm, atunci rata de repetiție a semnalului nu trebuie să depășească 1 GHz. Dacă operațiunile sunt efectuate una câte una, atunci limita de viteză a unui astfel de computer nu va depăși un miliard de operații pe secundă. In realitate performanța, în plus, este limitată viteza de răspuns a părților individuale ale computerului. Prin urmare, viteza computerelor moderne s-a apropiat deja suficient de propria sa limită teoretică. Dar această viteză nu este suficientă pentru a organiza managementul sistemelor complexe, rezolvarea problemelor de „inteligență artificială” etc.
Dacă extindem raționamentul de mai sus la creierul uman, rezultatele vor fi absurde. La urma urmei, viteza de propagare a semnalelor de-a lungul fibrelor nervoase este de zeci și sute de milioane de ori mai mică decât la un computer. Doar daca creierul a funcționat folosind principiul computerelor moderne, atunci limita teoretică a vitezei sale era doar mii de operații pe secundă. Dar, evident, acest lucru nu este suficient pentru a explica eficiența semnificativ mai mare a activității creierului.
Desigur, activitatea creierului este asociată cu procesarea paralelă a informațiilor. Până în prezent, organizarea calculelor paralele este deja folosită în computere, de exemplu, cu microprocesoare matrice, care sunt o rețea de microprocesoare mai convenționale cu memorie proprie. Tehnica calculului paralel este că un microprocesor simplu „știe” doar starea propriului element mic al mediului. Pe baza acestor informații, fiecare microprocesor calculează starea propriului element într-un moment ulterior timp. Cu toate acestea, nu există nicio limitare de viteză asociată cu viteza de propagare a semnalului. Lucrarea microprocesorului cu matrice este rezistentă la deteriorarea locală.
Următorul pas în dezvoltarea ideii de calcul paralel a fost crearea de rețele de calculatoare. Această „comunitate” tipică de computere seamănă cu un organism multicelular care „își trăiește propria viață”. Cu toate acestea, funcționarea rețelei de calculatoare ca societate a calculatoarelor nu este în funcție de modul în care fiecare computer este aranjat în mod specific, ce procese iar din interiorul acestuia se asigură prelucrarea informațiilor. Vă puteți imagina o rețea formată dintr-un număr foarte mare de computere simple capabile să efectueze doar câteva operații și să stocheze în propria memorie a doua valoare a mai multor valori.
Din punct de vedere matematic, astfel de rețele, formate din părți cu un repertoriu comun de reacții, sunt de obicei privite ca automate celulare. Creierul este chiar mai aproape din punct de vedere al mecanismului de lucru și al structurii de un microprocesor cu matrice decât de un computer clasic cu execuție secvențială a operațiilor. Dar există o diferență de bază între creierul uman și orice computer paralel. Faptul este că rețelele neuronale ale creierului nu sunt, în general, ocupate cu niciun calcul. Gândire abstractă ( invocare cu numere si semne matematice) Secundar față de principii de baza munca creierului. Îți este greu să-ți imaginezi că atunci când, de exemplu, o pisică ajunge din urmă cu o pasăre într-un salt, creierul acesteia rezolvă în câteva secunde un sistem de ecuații diferențiale neliniare care descriu linia de mișcare a săriturii și alte acțiuni.
Pe această temă poate fi citată următoarea expresie a lui A. Einstein: „Cuvintele și limbajul, aparent, nu joacă niciun rol în mecanismul meu de gândire. Esențe fizice, să care în realitate, aparent, prin elemente de gândire, - acestea sunt anumite semne și imagini mai mult sau mai puțin clare care pot fi reproduse și combinate în mod arbitrar ... Cuvintele obișnuite trebuie selectate doar în etapa a 2-a ... ".
Creierul funcționează ca o mașină „analogică” colosală, în care lumea din jurul nostru se reflectă în structurile spațiu-temporale ale activității neuronale. Un principiu similar al creierului ar putea apărea în mod natural în procesul de bioevoluție. Pentru un animal simplu, funcția principală a sistemului nervos este de a converti sentimentele evocate de lumea exterioară într-un anumit activitate locomotorie... Pe primele etape evoluție, legătura dintre imagine-senzație și imagine-mișcare este directă, specifice şi fixate ereditar în structura iniţială a conexiunilor dintre neuroni. În etapele ulterioare, această legătură devine mai complicată, apare capacitatea de a învăța. Senzația-imagine nu mai este asociată în mod agresiv cu planul de acțiune. În primul rând, se efectuează procesarea intermediară și compararea cu imaginile stocate în memorie. Prelucrare intermediară imaginile devin mai complexe pe măsură ce vă mișcați sus pe scara evolutivă. În cele din urmă, după o dezvoltare îndelungată, se formează un proces pe care îl numim gândire.
Principiul „automatului celular” poate fi aplicat pentru definirea tiparelor. Sistemul are un asociativ memorie, dacă, când un anumit Ea selectează automat desenele și trimite la ieșire o poză, care este mai aproape de ea, care zace în memoria ei.
Se încarcă ...