Программа спецкурса
Моделирование в психофизиологии
Введение. Моделирование как инструмент
психофизиологического исследования.
Моделирование в сенсорной психофизиологии
(на примере зрения) и проблема создания
искусственных органов чувств роботов с
элементами искусственного интеллекта. Нейроанатомия
зрительной системы позвоночных: зрительный
бокал, сетчатка, наружное коленчатое тело, кора.
Палочковые и колбочковые фоторецепторы
сетчатки: строение и функции.
Основные типы нейронов зрительной системы и
принципы их классификации: тонические и
фазические, B- и D-клетки, цветооппонентные и
ахроматические.
Кодирование информации о свете и цвете,
ориентации, форме, размерах и других признаках
объекта на разных уровнях зрительной системы.
Возможные принципы кодирования зрительной
информации в нейронных сетях: 'номером
нейрона-детектора' ('меченой линией'),
'ансамблем нейронов', 'разложение образа в
ряды пространственно-временных частот'.
Принципы объединения нейронов в функциональные
блоки- 'колонки', 'модули', 'нейроансамбли',
'локальные нейронные сети'.
Проблема константности зрительного
восприятия.
Математическая модель работы
нейрона-детектора. Сферическая теория
восприятия цвета, ориентации и удаленности
объекта.
Формальные нейронные сети. Физические
модели нейрона и взаимодействия двух нейронов с
'петлей обратной связи'.
Использование систем разностных
дифференциальных уравнений для описания
взаимодействия нейронов. Нейронные сети
МакКаллока и Питса. 'Формальный нейрон' в сетях
МакКаллока и Питса.
Нейронные сети Хопфилда. Теорема Хопфилда.
Формализация понятий 'исходного образа',
'кратковременной и долговременной памяти' в
сетях Хопфилда. 'Бассейн притяжения' и
локальный минимум. Процесс распознавания в сетях
Хопфилда.
Искусственные нейронные сети. Архитектура и
функционирование. Способы обучения. Прикладная
нейроинформатика.
Основные методологические подходы к
построению искусственного интеллекта и
нейроинтеллекта. Традиционные математические
методы разработки искусственного интеллекта:
дедуктивные системы (двух- и многозначные
логики), продукционные модели, графовые методы
(семантические сети). Коннекционистские модели и
альтернативные модели - модель Хопфилда и
модель 'доминантного нейрокомпьютера'.
Теория перцептрона Розенблатта и ее
критический анализ в работах Мински и Пейперта.
Моделирование процессов и механизмов
распознавания образов. Статистический
(вероятностный) и структурно-лингвистический
подходы. Понятия математической лингвистики.
'Порождающая грамматика'. Тестовый подход к
распознаванию образов.
Геометрические модели сенсорных пространств.
Построение 'разделительных плоскостей'. Методы
многомерного анализа: факторный анализ (ФА) и
многомерное шкалирование (МШ). Основная задача,
типы входной и выходной информации,
минимизируемые (оптимизируемые) параметры.
Основная теорема ФА. Метрическое и неметрическое
МШ. Метрика Минковского (метрики 'сити-блок' и
'доминирование', евклидова метрика). Метод
ортогональных проекций Орлочи и метод (теорема)
Торгерсона. Области и конкретные примеры
применения ФА и МШ.
Литература
Основная
- Айвазян С.А., Бежаева З.И., Староверов
О.В. Классификация многомерных наблюдений. М.:
Статистика, 1974. 240 с.
- Глезер В.Д. Зрение и мышление. Л.: Наука, 1985. 193
с.
- Дейвисон М. Многомерное шкалирование. М.:
Финансы и статистика, 1988. 253 с.
- Иберла К. Факторный анализ. М.: Статистика,
1980. 398 с.
- Измайлов Ч.А., Соколов Е.Н., Черноризов
А.М. Психофизиология цветового зрения. М.:
Изд-во Моск. ун-та, 1989. 206 с.
- Кохонен Т. Ассоциативная память. М.: Мир, 1980.
235 с.
- Нейроинформатика / Под ред. А.Н.Горбаня и др.
Новосибирск: Наука, 1998. 296 с.
- Новиков Е.А. (отв. ред.). Нейроинформатика.
Новосибирск: Наука, 1998. 296с.
- Прибрам К. Языки мозга. М.: Прогресс, 1975. 464 с.
- Розенблатт Ф. Принципы нейродинамики.
Перцептроны и теория механизмов мозга. М.: Мир, 1965.
480 с.
- Соколов Е.Н., Вайткявичус Г.Г.
Искусственный интелект: от нейрона к
нейрокомпьютеру. М.: Наука, 1990. 237 с.
- Соколов Е.Н. Векторное кодирование и
нейронные карты // Журн. высш. нервн. деят. им.
И.П.Павлова. 1996. Т.46. Вып.1. С. 7-14.
- Фомин С.В., Соколов Е.Н., Вайткявичус Г.Г.
Искусственные органы чувств. Проблемы
моделирования сенсорных систем. М.: Наука, 1979. 180 с.
Дополнительная
- Веденов М.Ф. и др. (ред.). Математическое
моделирование жизненных процессов. М.: Мысль, 1968.
284с.
- Дуда Р., Харт П. Распознавание образов и
анализ сцен. М.: Мир, 1976. 512с.
- Поспелов Д.А. (ред.). Искусственный интеллект.
М.: Радио и связь,1990. 304 с.
- Рубахин В.Ф. (отв.ред.). Психология и
математика. М.: Наука, 1976. 295 с.
- Соколов Е.Н. Теоретическая психофизиология.
М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. 107 с.
- Фор А. Восприятие и распознавание образов.
М.: Машиностроение, 1989. 272 с.
- Фролов А.А., Муравьев И.П. Нейронные
модели ассоциативной памяти. М.: Наука, 1987. 160 с.
Программу составил
А.М.Черноризов,
доктор психологических наук
