Введение
Американский ученый (род. 1939)
Стивен Гроссберг (род. 31 декабря 1939) – когнитивный ученый, теоретик и вычислительный психолог, нейробиолог, математик, биомедицинский инженер и специалист по нейроморфным технологиям. Он является профессором Ванга по когнитивным и нейронным системам и профессором-эмеритом математики и статистики, психологических и мозговых наук, а также биомедицинской инженерии в Бостонском университете.
Ранние годы и образование
Гроссберг сначала жил в Вудсайде, Квинс, в Нью-Йорке. Его отец умер от лимфомы Ходжкина, когда ему был один год. Его мать вышла замуж во второй раз, когда ему было пять лет. Затем он переехал со своей матерью, отчимом и старшим братом Митчеллом в Джексон-Хайтс, Квинс. Он поступил в среднюю школу Стьювесанта в нижнем Манхэттене, успешно сдав вступительные экзамены. Он окончил Стьювесант в 1957 году, став лучшим в своем классе. В 1961 году он получил степень бакалавра в Дартмутском колледже, став первым студентом, получившим двойную специальность по математике и психологии. Затем Гроссберг поступил в Стэнфордский университет, который окончил в 1964 году со степенью магистра математики, после чего перешел в Рокфеллеровский институт медицинских исследований (ныне Рокфеллеровский университет) в Манхэттене. В первый год работы в Рокфеллере он написал монографию объемом 500 страниц, обобщающую его открытия к тому времени. Она называется «Теория встраивания полей с применением к психологии и нейрофизиологии». Гроссберг получил докторскую степень по математике в Рокфеллере в 1967 году за диссертацию, в которой были доказаны первые теоремы о глобальной ассоциативной памяти для моделей нейронного обучения, которые он разработал в Дартмуте. Его научным руководителем при написании диссертации был Джан Карло Рота.
Вступление в академическую среду
В 1967 году Гроссберг был принят на работу в качестве ассистент-профессора прикладной математики в Массачусетский технологический институт по настоятельным рекомендациям Марка Каца и Роты. В 1969 году Гроссберг получил должность доцента после публикации ряда концептуальных и математических работ, посвященных различным аспектам нейронных сетей, включая серию основополагающих статей в "Proceedings of the National Academy of Sciences" в период с 1967 по 1971 год. В 1975 году Гроссберг был приглашен в качестве профессора в Бостонский университет, где он преподает и по сей день. Работая в Бостонском университете, он основал факультет когнитивных и нейронных систем, несколько междисциплинарных исследовательских центров и ряд международных организаций.
Теория АРТ
Вместе с Гейл Карпентер Гроссберг разработал адаптивную резонансную теорию (АРТ). АРТ – это когнитивная и нейронная теория, объясняющая, как мозг может быстро обучаться, стабильно запоминать и распознавать объекты и события в изменяющемся мире. АРТ предложил решение дилеммы стабильности и пластичности, а именно, как мозг или машина могут быстро усваивать информацию о новых объектах и событиях, не забывая при этом ранее полученные, но все еще полезные знания. АРТ предсказывает, как выученные ожидания сверху вниз фокусируют внимание на ожидаемых комбинациях признаков, что приводит к синхронному резонансу, способствующему быстрому обучению. АРТ также предсказывает, что достаточно большие расхождения между паттернами признаков снизу вверх и ожиданиями сверху вниз могут инициировать поиск в памяти или проверку гипотез для категорий распознавания, позволяющих лучше классифицировать окружающий мир. Таким образом, АРТ определяет тип самоорганизующейся системы продукций. Практическая реализация АРТ была продемонстрирована в семействе классификаторов АРТ (например, АРТ 1, АРТ 2, АРТ 2A, АРТ 3, ARTMAP, нечеткий ARTMAP, ART eMAP, распределенный ARTMAP), разработанных совместно с Гейл Карпентер, которые нашли применение в крупномасштабных инженерных и технологических проектах, где требуется быстрая, стабильная и инкрементная классификация и прогнозирование. Гроссберг предположил, что "все состояния сознания являются резонансными состояниями". Он показал, как свойства обучения без катастрофического забывания обеспечиваются в АРТ посредством внимания, направленного на сопоставление паттернов признаков снизу вверх с выученными ожиданиями сверху вниз, что приводит к резонансному состоянию, сохраняющемуся достаточно долго для обучения между выделенными критическими паттернами признаков и активными категориями распознавания. Такое резонансное состояние также может приводить к сознательному восприятию, если оно включает клетки, селективные к признакам, представляющим качественные характеристики. Таким образом, Гроссберг использовал АРТ для объяснения множества данных о сознании и мозге, касающихся того, как люди сознательно видят, слышат, чувствуют и познают окружающий уникальный и изменяющийся мир, используя эти сознательные представления для планирования и действий, направленных на достижение значимых целей.