Ученые Сколтеха разработали математическую модель памяти. Анализируя новую модель, команда пришла к неожиданным выводам, которые могут оказаться полезными для разработки роботов, искусственного интеллекта и лучшего понимания человеческой памяти. Исследование , опубликованное в Scientific Reports, предполагает, что существует оптимальное количество чувств — если это так, то тем из нас, у кого их пять, не помешало бы ещё несколько!
«Наш вывод, конечно, весьма спекулятивен в применении к человеческим чувствам, хотя кто знает: возможно, в будущем у людей разовьется чувство радиации или магнитного поля. Но в любом случае наши результаты могут иметь практическое значение для робототехники и теории искусственного интеллекта, — заявил соавтор исследования, профессор Николай Бриллиантов из Института искусственного интеллекта Сколтеха. — Похоже, что когда каждое сохраняемое в памяти понятие характеризуется семью признаками, а не, скажем, пятью или восемью, количество отдельных объектов, хранящихся в памяти, максимизируется».
Следуя устоявшемуся подходу, зародившемуся в начале XX века, команда моделирует фундаментальные строительные блоки памяти: «энграммы» памяти. Энграмму можно рассматривать как разреженный ансамбль нейронов в различных областях мозга, которые активируются одновременно. Концептуальное содержание энграммы представляет собой идеальный абстрактный объект, характеризующийся множеством характеристик. В контексте человеческой памяти эти характеристики соответствуют сенсорным сигналам, так что представление о банане будет соответствовать визуальному образу, запаху, вкусу банана и так далее. В результате получается пятимерный объект, существующий и развивающийся в пятимерном пространстве, заполненном всеми другими концепциями, хранящимися в памяти.
Эволюция энграмм подразумевает, что концепции со временем становятся более четкими или размытыми, в зависимости от того, как часто энграммы активируются стимулом, действующим из внешнего мира через органы чувств, вызывая воспоминания о соответствующем объекте. Это моделирует обучение и забывание в результате взаимодействия с окружающей средой.
«Мы математически продемонстрировали, что энграммы в концептуальном пространстве имеют тенденцию эволюционировать к устойчивому состоянию, то есть после некоторого переходного периода возникает «зрелое» распределение энграмм, которое затем сохраняется во времени, — прокомментировал Бриллиантов. — Рассматривая максимальную емкость концептуального пространства заданного количества измерений, мы с некоторым удивлением обнаружили, что количество отдельных энграмм, хранящихся в памяти в устойчивом состоянии, является наибольшим для концептуального пространства с семью измерениями. Отсюда и утверждение о семи чувствах».
Другими словами, пусть объекты, существующие в мире, описываются конечным числом признаков, соответствующих размерности некоторого концептуального пространства. Предположим, что мы хотим максимизировать емкость концептуального пространства, выраженную числом отдельных понятий, связанных с этими объектами. Чем больше емкость концептуального пространства, тем глубже общее понимание мира. Оказывается, что максимум достигается, когда размерность концептуального пространства равна семи. Из этого исследователи делают вывод, что семь — оптимальное число органов чувств.
По мнению исследователей, это число не зависит от деталей модели — свойств концептуального пространства и стимулов, формирующих чувственные впечатления. Число семь, по-видимому, является устойчивой и устойчивой характеристикой энграмм памяти как таковых. Важно отметить, что несколько энграмм разного размера, расположенных вокруг общего центра, считаются представляющими схожие концепции и, следовательно, рассматриваются как одна при расчете объема памяти.
Память человека и других живых существ — загадочный феномен, связанный, помимо прочего, со свойством сознания. Развитие теоретических моделей памяти будет иметь решающее значение для получения новых знаний о человеческом разуме и воссоздания памяти, подобной человеческой, в системах искусственного интеллекта.
Изображение: пять чувств. Источник: изменено Николасом Посунько/Сколтех на основе изображения, созданного с помощью модели Deep Style (Abstract) на Deep Dream Generator.
