Центр нелинейной химии

Проекты:

Исследование сетей связанных осцилляторов и возбудимых элементов для параллельной обработки информации
Команда:

Владимир Карлович Ванаг - директор Центра, доктор физико-математических наук, профессор  vkvanag@gmail.com

Цели:

Исследование механизмов работы мозга с точки зрения теории нелинейных динамических систем. Создание нового типа параллельного “мягкого” компьютера на основе сети связанных (микро)осцилляторов с обратными связями и с учетом принципов работы мозга. Создание небольших автономных устройств искусственного интеллекта.

Актуальность исследований. Нейронауки становятся одной из главных наук современности. Решив проблему “тайна мозга человека”, человечество изменится. Лечение таких болезней как шизофрения, паркинсон, альцгеймер, аутизм и другие лежит в области разгадки функционирования мозга.

Создание нового типа параллельного компьютера также станет следствием понимания работы мозга - новая робототехника с автономным мозгом; искусственный интеллект; новые микророботы, работающие самостоятельно внутри больших организмов – все это уже звучит как научная фантастика, но это будет возможно, если мы поймем, как работает мозг, и научимся воспроизводить его функции в реальных химических гетерогенных системах.

Ключевые подходы: Симбиоз математиков, физиков, биофизиков, нелинейщиков и биологов - это ключевое условие успешности выполнения исследований, направленных на изучение человеческого мозга. В Центре нелинейной химии БФУ им. И. Канта подобный симбиоз является основным инструментом исследований и успешно развивается.

Три основных взаимозависимых подхода для решения глобальной проблемы:

(1) Биологический, который предоставляют знания об архитектуре мозга, направлениях информационных потоков; о связи между функциональными свойствами мозга и поведенческим откликом на стимулы.

(2) Общетеоретический или математический. Мозг с точки зрения нелинейных динамических систем. Каковы вычислительные алгоритмы, приводящие к разумному поведению?

(3) От теории к практике. Используя теоретические модели и изучив структуру и свойства связей, которые способны реализовать алгоритмы креативного поведения, можно перейти к созданию “мягкого” параллельного устройства на основе ансамбля импульсно и диффузионно связанных микро-осцилляторов с регулируемыми связями, компьютера, способного принимать решения. Сеть фоточувствительных микро-осцилляторов должна функционировать как мозг и быть способной к выполнению таких задач как узнавание объекта и принятие решений (генерация нужного ритма).

Проблема взаимодействия большого числа связанных осцилляторов давно занимает умы физиков, химиков и биологов. За счет чего происходит усложнение системы при увеличении числа осцилляторов? Как рождаются новые динамические режимы в больших ансамблях? Как влияют граничные условия или входные стимулы на поведение пространственно распределенной динамической системы? На какой стадии усложнений возникает креативное поведение? Ответив на эти вопросы, исследователи значительно приблизятся к разгадке работы нашего мозга.

Исследователи в Центре нелинейной химии не стремятся к детальному воспроизводству всех связей в больших нейросетях, а стараются разобраться в значимости и смысле этих связей в малых нейросетях. Рассматриваются тайны мозга как тайны функционирования обратных связей – необходимо понять, как надо вводить обратные связи, чтобы даже небольшие сети связанных осцилляторов проявляли разумное (адаптивное) поведение.

Главная страница