Kristofer Cherniak - Christopher Cherniak

Kristofer Cherniak amerikalik nevrolog, a'zosi Merilend universiteti Falsafa bo'limi. Cherniakning tadqiqot traektoriyasi bilimlar nazariyasidan boshlanib, hisoblash neyroanatomiyasi va genomikasiga olib keldi. Sohalar o'rtasidagi asosiy bog'liqlik agentlik modellariga tegishli: Ish yanada aniqroq, cheklangan manbalarga asoslangan ratsionallik modellari bilan boshlandi. Ushbu epistemologiyadan o'z navbatida global miya va genom anatomiyasining maqbul simli modellari, strukturalist yondoshish bo'yicha tadqiqot dasturi kelib chiqdi.

Minimal agentlar

Cherniakning monografiyasi Minimal ratsionallik ta'kidlaydi[1] [2] ehtimol, eng asosiy psixologik qonun - bu odamlar cheklangan mavjudotlardir. Agentning chegaralangan-resurs modellari insonning aql-idrokini hech narsa va mukammallik o'rtasida bo'lishini tavsiflaydi. Ratsionallik tanqidlarini qo'zg'atadigan aperku, standart idealizatsiyalar ba'zi bir deduktiv hamma narsaga olib kelishini anglash orqali, masalan, deduktiv fanlarning qismlarining ahamiyatsizligini anglatadi. Bunday ideal agent / mantiqchilar, agar hisoblashsa, buzishi kerak Cherkov teoremasi birinchi darajali mantiqning hal etilmasligi to'g'risida. Bu tushuncha o'z navbatida shuni ko'rsatadiki NP to'liqligi parallel qiziqish uyg'otadi: kosmosni iste'mol qiladigan o'lchovning hisoblash qiyinligi an'anaviy mutanosib hisoblashning amaliy qarama-qarshiligi - bu idealizatsiya uchun imkonsizlikning yana bir qatlami.[3]Bu hisoblash murakkabligining falsafiy ahamiyatiga kiradi. [4][5]

Ushbu tadqiqot dasturi falsafa va ilm bir-biridan ajralib turadigan, ammo o'zaro chambarchas bog'liq bo'lgan bo'linmalarga qaraganda yaxlit emas. Masalan, semantikaning klassik paradokslari (masalan, Yolg'onchi paradoks ) va to'plam nazariyasi (masalan, Rassellning paradoksi ) patologiya sifatida emas, balki "tez va iflos evristika" dan foydalanish alomatlari sifatida qayta ko'rib chiqilishi mumkin, ya'ni tezlikni aniqligi va maqsadga muvofiqligi uchun savdo ishonchliligi. Shu bilan bir-biridan farq qiladigan uchta soha birlashadi: (a) hisoblash murakkabligi nazariyasi, (b) tezkor va iflos evristikaning empirik psixologiyasi, (c) cheklangan resurslar ratsionalligining falsafiy nazariyasi. Shu tarzda, chegaralangan ratsionallik modellari oqimning asosi bo'lib xizmat qiladi “xulq-atvor iqtisodiyoti ”.

Miya bilan ishlashni optimallashtirish

Bunga qo'shimcha ravishda, ushbu yo'nalish bo'yicha cheklangan resurs yondashuvini ratsionallikdan miyani simlash apparati darajasiga qadar kengaytirish tabiiydir. Xususan, uzoq masofali ulanish - bu juda cheklangan asab manbai bo'lib, samarali ishlash uchun kuchli evolyutsion bosimga ega. Ulanishni minimallashtirish miyaning birinchi qonuni bo'lib tuyuladi traktografiya, neyroanatomiyani boshqarishning tashkiliy printsipi.[6]

Shu sababli Cherniak laboratoriyasi kompyuter mikrochiplarini loyihalashdagi simlarni optimallashtirish g'oyalarining miya tuzilishiga qanchalik mos kelishini tekshirib ko'rmoqda. "Telni tejash" qat'iy bashorat qiluvchi model bo'lib chiqadi. Simlarni minimallashtirish bir necha darajalarda aniqlanishi mumkin (masalan, butun miyaning joylashishi, uning ganglionlari va / yoki korteks zonalari joylashishi, dendrit arborlarining subcellular arxitekturasi va boshqalar). Ushbu biologik tuzilishning aksariyati "bepul, to'g'ridan-to'g'ri fizikadan" paydo bo'lganga o'xshaydi.

Elektr uzatishning asosiy o'ziga xos muammosi komponentlarni joylashtirishni optimallashtirishdir: O'zaro bog'liq komponentlar to'plamini hisobga olgan holda, ulanishning umumiy xarajatlarini (masalan, sim uzunligini) minimallashtiradigan komponentlarning joylashuvi qanday? Ushbu kontseptsiya neyroanatomiyaning bir nechta ierarxik darajadagi jihatlari uchun juda aniq hisoblanganga o'xshaydi. Masalan, dumaloq qurtning asab tizimi Caenorhabditis elegans o'n bitta gangliyon komponentlarini o'z ichiga oladi, ularning tarkibida 11 ta! (~ 40,000,000) muqobil mumkin bo'lgan anteroposterior buyurtmalar. Darhaqiqat, bu erda ideal idealdir, chunki haqiqiy tartib minimal umumiy sim uzunligini talab qiladi,[7] bashoratli muvaffaqiyat hikoyasi. Biroq, bunday muammolar NP bilan yakunlangan; aniq echimlar, odatda, shafqatsiz qidiruvga olib keladi va bu juda katta xarajatlarga olib keladi. Mahalliy minimal tuzoqlarga qaramay, ushbu neyroanatomiyani optimallashtirishni "kamon meshi" ni energiya minimallashtirish mexanizmlari bilan yaxshi taqqoslash mumkin.[8] (Quyidagi "genomik to'siq" haqida bahs.)

O'zaro bog'liq funktsional maydonlarni joylashtirishga tegishli yondashuvni qo'llash mumkin miya yarim korteksi. Birinchi strategiya - bu ulanish xarajatlari o'lchovidan foydalanish, korteks maketining simni tejaydigan Adjacency Heuristic-ga muvofiqligi: Agar komponentlar ulangan bo'lsa, ular bir-biriga ulashgan holda joylashtiriladi. Yaxshilarini tekshirish uchun barcha mumkin bo'lgan sxemalardan namuna olish kerak. Makak korteksining 17 ta asosiy vizual maydoni uchun ushbu quyi tizimning haqiqiy joylashuvi eng yaxshi 10-o'rinda turadi−7 maketlar, ularning qo'shni xarajatlarini minimallashtirish.[9] Shu kabi yuqori maqbullik reytinglari mushuk korteksining vizual maydonlarining asosiy to'plami, shuningdek, kalamushlarning hidlash korteksi va amigdala uchun ham amal qiladi.

Bundan tashqari, bunday mahalliy-global savdosi bo'lgan tizimlarga "O'lcham qonuni" qo'llanilgandek ko'rinadi: Agar to'liq tizim aslida mukammal darajada optimallashtirilgan bo'lsa, unda uning o'zi kichik qism tomonidan baholanib, optimallashtirish qanchalik kambag'al ko'rinishga ega bo'lsa. (Bu ilohiyotshunoslikda ko'rib chiqilgan bog'liq istiqbolga bog'liq g'oyani umumlashtirish yovuzlik muammosi - hamma narsaga qodir, xayrixoh xudo bilan koinotdagi aniq nomukammalliklar.) Hajmi to'g'risidagi qonun yuqoridagi korteks tizimlarining har biriga, shuningdek boshqa joylarga (masalan, mikrochip dizayni uchun) yaxshi qo'llaniladi.

Bunday tarmoqni optimallashtirish doirasi yordamida ushbu "Simni tejash" natijalari kengaytirilgan va FMRI orqali to'liq tirik inson miyasi uchun takrorlangan,[10] yana bir bashoratli muvaffaqiyat.

Neyron dendriti va aksonli arborlar, shuningdek, minimal narxdagi Shtayner daraxtlarini taxmin qilish uchun sezilarli darajada ko'rinadi.[11] Ushbu tuzilmalar suyuqlik dinamikasi orqali olinadi. Bu hozirgi kunda oddiy (DNK bo'lmagan) fizikaviy jarayonlardan olinadigan eng murakkab biologik tuzilmani tashkil etadi. Bunday "Fizika etarli" biologik morfogenez haqidagi hisobot "Nongenomik Nativizm" ni tashkil qiladi. Biotikani shu tarzda qamrab oladigan biotikadan oldingi mantiqiy asoslardan biri "genomik to'siq" ni engishdir: Boshqa organizm tizimlari singari genom ham cheklangan imkoniyatlarga ega. Shunday qilib, "to'g'ridan-to'g'ri fizikadan" neyroanatomiya qanchalik ko'p bo'lsa, genom ma'lumotlarini olib borish yuki shunchalik kam bo'ladi.

Yana bir savol tug'iladi: Neural simlarni minimallashtirish, albatta, juda qadrli, ammo nega bunday ustuvorlikka ega bo'lishi kerak - ba'zan aftidan deyarli maksimal darajada? Ultra nozik nervlarni optimallashtirishning ahamiyati ochiq savol bo'lib qolmoqda.

Aqliy ong darajasi miyaning apparat darajasi bilan qanday uyg'unlashishi bilan bog'liq qo'shimcha masala. Prima facie, bu munosabatlar keskinlikda paydo bo'ladi: Ba'zi jihatlarga ko'ra, miya simlari deyarli mukammal darajada optimallashtirilgan ko'rinadi, ammo ratsionallik bilan mukammallik o'rtasida imkonsiz qatlamlar mavjud.[12] Ehtimol, bu ruhiy tushkunlikning yana bir namoyon bo'lishi - ikki domenning bir-biriga yomon tanilganligi.

NanoBrain kabi genom

Ushbu tadqiqot dasturining navbatdagi bobi: Organizmlarning DNKsi tuzilishini va funktsiyasini tushunish uchun hisoblash nazariyasidan tushunchalarni qo'llash mumkin. Krik-Uotson ikki spiral model Turingning yakuniy asari bilan bir vaqtda va bir vaqtda paydo bo'ldi, ya'ni Kembrij taxminan 1950 yil, shuning uchun DNK-as-Turing-mashina lentasi g'oyasi o'nlab yillar davomida atrofida yurib keldi.

Xususan, genomni "nano-miya" yoki piko-kompyuter kabi muomala qilish mumkin, shu kabi ulanishni minimallashtirish strategiyasi genlar tarmog'ida ham paydo bo'ladimi-yo'qmi, yuqorida eslatib o'tilganidek, o'nlab yillar davomida miyada simlarni optimallashtirish nevrologiyada aniq tasdiqlangan ba'zi taxminlarga yaqinlashing.

Endi inson genomi uchun ulanishni minimallashtirish g'oyasi o'rganilmoqda. Axborot uzatish hatto hujayra, yadro yoki genom ichida ham bepul bo'lishi mumkin emas. Masalan, statistik jihatdan ahamiyatli supra-xromosoma homunkulasi - inson tanasining global vakili - yadrodagi butun genomga o'xshab ko'rinadi.[13] Bu ulanish narxini minimallashtirish strategiyasidir (masalan, 19-asrdan beri sensorli va motorli korteksda qayd etilgan tana xaritalari). Bundan tashqari, individual autosomal xromosomalarda mayda miqyosdagi somatotopik xaritalashlar sodir bo'lgan ko'rinadi.[14]

Tashqi havolalar

Adabiyotlar

  1. ^ Cherniak, Kristofer (1986). Minimal ratsionallik. MIT Press. ISBN  978-0-262-03122-6.
  2. ^ Cherniak, Kristofer (2009). Saisho Gorisei. Shibata, M. Keiso Shobo tomonidan tarjima qilingan. ISBN  978-4-326-19953-2.
  3. ^ Cherniak, Kristofer (1984). "Hisoblash murakkabligi va mantiqning umume'tirof etilgan qabul qilinishi". Falsafa jurnali. 81 (12): 739–758. doi:10.2307/2026030. JSTOR  2026030.
  4. ^ Aaronson, S (2013). "Nega faylasuflar hisoblash murakkabligi haqida qayg'urishlari kerak". Koplendda J; Posy, C; Shagrir, O (tahr.). Hisoblash imkoniyati: Turing, Gödel, Cherkov va undan tashqarida. MIT Press. 261–327 betlar. ISBN  978-0262527484.
  5. ^ Dekan, S V (2016). "Hisoblash murakkabligi nazariyasi". Zaltada, E (tahrir). Stenford falsafa entsiklopediyasi. 261–327 betlar. ISBN  978-0262527484.
  6. ^ Cherniak, Kristofer (1994). "Falsafa va hisoblash neyroanatomiyasi". Falsafiy tadqiqotlar. 73 (2–3): 89–107. doi:10.1007 / bf01207659. JSTOR  4320464.
  7. ^ Cherniak, Kristofer (1994). "Miyada komponentlarni joylashtirishni optimallashtirish". J. Neurosci. 14 (4): 2418–2427. doi:10.1523 / JNEUROSCI.14-04-02418.1994.
  8. ^ Cherniak, Kristofer; Moxarzada, Z; Nodelman, U (2002). "Neyroanatomiyaning optimal simli modellari". Hisoblash neyroanatomiyasi: printsiplari va usullari. 71-82 betlar. ISBN  978-1-58829-000-7.
  9. ^ Cherniak, Kristofer; Moxarzada, Z; Rodriguez-Esteban, R; Changiziy, B (2004). "Miya yarim korteksining joylashishini global optimallashtirish". Proc. Natl. Akad. Ilmiy ish. AQSH. 101 (4): 1081–1086. doi:10.1073 / pnas.0305212101. PMC  327154. PMID  14722353.
  10. ^ Lyuis, S; Xristova, P; Jerde, T; Georgopoulos, A (2012). "Oldindan oqartirilgan dam olish holatidagi fMRI vaqt seriyasidan olingan ixcham va real miya yarim kortikal joylashuvi: Cherniakning qo'shni qoidasi, o'lchov qonuni va metamodul guruhlashi qo'llab-quvvatlandi". Old. Neyroanat. 6: 36. doi:10.3389 / fnana.2012.00036. PMC  3434448. PMID  22973198.
  11. ^ Cherniak, Kristofer; Changiziy, M; Kang, Du Von (1999). "Neyron arborlarini keng miqyosda optimallashtirish". Jismoniy sharh E. 59 (5): 6001–6009. doi:10.1103 / physreve.59.6001.
  12. ^ Cherniak, Kristofer (2009). "Minimal ratsionallik va optimal miya simlari". Glimurda, C; Vey, V; Westerstahl, D (tahrir). Mantiq, metodologiya va fan falsafasi: 13-xalqaro kongress materiallari. Kollej nashrlari. 443-454 betlar. ISBN  978-1904987451.
  13. ^ Cherniak, Kristofer; Rodriguez-Esteban, Raul (2013). "Inson genomidagi tana xaritalari". Mol. Sitogenet. 6 (1): 61. doi:10.1186/1755-8166-6-61. PMC  3905923. PMID  24354739.
  14. ^ Cherniak, Kristofer; Rodriguez-Esteban, Raul (2015). "Inson xromosomalaridagi tana xaritalari". UMIACS Tech hisoboti: 2015–04. doi:10.13016 / M2MM73. hdl:1903/17177.