Введение

Книга Джеффа Хокинса «Об интеллекте: как новое понимание мозга приведет к созданию поистине разумных машин» – книга Джеффа Хокинса и Сандры Блейксли, опубликованная в 2004 году. В книге излагается теория мозга Хокинса, основанная на предсказании с помощью памяти, и описываются некоторые её следствия.

Теория

Основная идея Хокинса заключается в том, что мозг — это механизм предсказания будущего, а именно, иерархические области мозга предсказывают последовательности своих будущих входящих сигналов. Возможно, не всегда на далекое будущее, но достаточно далеко, чтобы это было полезно для организма. Следовательно, мозг представляет собой иерархический автомат с прямым распространением, обладающий особыми свойствами, позволяющими ему обучаться.

Пространственно специфическое прогнозирование

Второй. Хокинс предсказывает, что в первичной сенсорной коре, например, "мы должны обнаружить клетки, предсказывающие появление объектов, в V1 или вблизи него, в конкретной точке зрительного поля (в сцене)". Экспериментально установлено, например, что после картирования углового положения некоторых объектов в поле зрения, существует однозначное соответствие между клетками в сцене и угловым положением этих объектов. Хокинс предсказывает, что когда характеристики визуальной сцены известны из памяти, клетки, предсказывающие появление объектов, должны активироваться до того, как эти объекты фактически появятся в поле зрения.

Прогноз должен прекратить распространяться в коры в слоях 2 и 3

3. В слоях 2 и 3 предсказательная активность (нейронные импульсы) должна прекращаться в определенных клетках, соответствующих конкретному предсказанию. Хокинс не исключает наличие клеток, отвечающих за предвосхищение, в слоях 4 и 5.

"Клетки имени" на слоях 2 и 3 должны предпочтительно соединяться с клетками слоя 6 коры.

4. Обученные последовательности активаций формируют представление временных инвариантов. Хокинс называет клетки, активирующиеся в этой последовательности, "именными клетками". Хокинс предполагает, что эти именные клетки расположены во втором слое, физически примыкающем к первому слою. Хокинс не исключает существования клеток третьего слоя с дендритами в первом слое, которые также могут выполнять функцию именных клеток.

"Клетка имени" должна оставаться включенной во время изученной последовательности

Пять. По определению, временная инварианта будет активна в течение изучаемой последовательности. Хокинс утверждает, что эти клетки останутся активными на протяжении всей изучаемой последовательности, даже если остальная часть кортикального столбика переходит в другое состояние. Поскольку мы не знаем, как кодируется последовательность, мы пока не знаем, что означает состояние ВКЛ (или активное состояние); Хокинс предполагает, что паттерн ВКЛ может быть таким же простым, как одновременное И (то есть, клетки-имена одновременно "активируются") в массиве клеток-имен. См. раздел «Нейронный ансамбль»#Кодирование для информации о "нейронах бабушки", которые выполняют подобную функцию.

"Выключенные ячейки" должны оставаться выключенными во время изученной последовательности

Шесть. Прогноз Хокинса заключается в том, что определенные клетки подавляются во время усвоенной последовательности. Класс клеток в слоях 2 и 3 НЕ должен возбуждаться во время усвоенной последовательности, аксоны этих "исключающих клеток" должны возбуждаться только в случае сбоя локального предсказания. Это предотвращает перегрузку мозга обычными ощущениями, оставляя для последующей обработки только исключения.

"Отчаянные клетки" должны распространять непредвиденные события

7. Если происходит необычное событие (изученная последовательность нарушается), должны активироваться "клетки исключений", распространяя сигнал вверх по кортикальной иерархии в гиппокамп – место хранения новых воспоминаний.

"Аха! Клетки" должны запускать предсказательную активность

Восемь. Хокинс предсказывает каскад предсказаний, возникающий при распознавании и распространяющийся вниз по кортикальному столбу (например, при каждом саккадическом движении глаза над знакомой сценой).

Пирамидальные клетки должны обнаруживать совпадения синаптической активности на тонких дендритах

Девять. Пирамидальные клетки должны быть способны обнаруживать одновременные события на тонких дендритах, даже для нейрона с тысячами синапсов. Хокинс постулирует наличие временного окна (исходя из предположения о кодировании информации во времени), которое необходимо для поддержания работоспособности его теории.

Обученные представления движутся вниз по корковой иерархии, с обучением

Десять. Хокинс предполагает, например, что если инферотемпоральный уровень (IT) усвоил последовательность, то со временем клетки в V4 также усвоят эту последовательность.

"Именные клетки" существуют во всех областях коры.

Одиннадцать. Хокинс предсказывает, что "клетки имени" будут найдены во всех областях коры головного мозга.