border=0

Apparat en prinsipe fan operaasje fan in biologyske neuron

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

In biologyske neuron bestiet út in lichem mei in diameter fan 3 oant 100 mikrons, mei de kearn en prosessen. Stel twa soarten toanen. De axon is normaal in >Dendrites - as regel, koarte en tige fertsjinste prosessen, dy't as haadwurden fan 'e formaasje fan eksitatoryske en ynhibieare synapses tsjinje dy't in neuron ynfiere (ferskate neurons hawwe in oare ferhâlding fan axon>

In neuron kin ferskate dendriten hawwe en meast allinich ien axon. Ien neuron kin ferbiningen hawwe mei 20 tûzen oare neuronen. De minsklike cerebral cortex befettet tsien miljard fan neuroanen.

De biologyske neuron is in essensjele elemint fan 'e sellen fan it nervous systeem en it gebou materiaal fan it brein. Neurons besteane yn ferskillende foarmen, ôfhinklik fan har doel en lokaasje, mar yn 't algemien binne se ferlykber yn struktuer.

Fig. 12.4 Neuron-diagram

Elke neuron is in ynformaasjeferwurkingsapparaat dat sinjalen fan oare neurons ûntfange troch in spesjale ynputstruktuer besteande út dendrites. As it totale ynfierssignal grutteret oer de thresholdpegel, jout de siel it sinjaal fierder nei it axon, en dan nei de útfierstruktuer fan it sinjaal, dêr't it oerjûn wurdt oan oare neuronen. Seldsjes wurde oerbrocht troch elektryske wellen. (By it libben fan in persoan is it oantal neurons net grutter, mar it tal ferbinings tusken har groeit as gefolch fan learen).

Minsken fan 'e minsklike betsjutting besteane út in grut tal neuroanen dy't ferbûn binne troch in soad ferbiningen. It siel-oar befet reptors en paden. Elektrochemyske sinjalen wurde oanmakke yn 'e reseptors, ferspraat op in snelheid fan 5 oant 125 meter de sekonde. Receptors kodearje ferskate soarten typen yn in ienige universele frekwinsje-puls-koade.

It oantal nervimpulsen per ienheid tiid is proportional mei de yntinsiteit fan eksposysje. Sense-organen hawwe legere en boppeste limiten fan gefoeligens. De reaksje (E) fan 'e minsklike betsjuttingsorganen nei de yntinsiteit (P) fan irriteraasje kin sawat fertsjinwurdige wurde troch de wet fan Weber-Fechner:

. (12.3)

Fansels, as wy de ynfloed fan lûd rekkenje, kinne wy ​​nei de Shannon-formule komme, wêrtroch't wy de ynformaasjekapasiteit fan sok soarte oriënte evaluearje kinne. Troch training en training kinne jo de resolúsje fan 'e sintugen ferheegje. Dêrnjonken kin in persoan ûnderskiede tusken in kombinaasje fan frequinsjes en amplituden , oant in mjitte dat net beskikber is foar moderne technyske apparaten. Mar de sintugen funksjonearje yn in beheind oanbod fan frekwinsje en amplitude.

Tidens de oergong nei de opfrege steat yn it útfieringsproses (axon) wurdt in excitúsjepul genereard dat troch it troch in snelheid fan 1 oant 100 m / s ferspraat; Yn it hert fan it útbrekkingsproses is de wiziging yn 'e lokale konduktiviteit fan' e axonmembrân yn hannen fan natrium- en potassium-ionen. Der binne gjin direkte elektryske ferbinings tusken neurons. De oerdracht fan it sial fan 'e axon nei it ynputproses (dendrite) fan in oar neuron wurdt chemysk útfierd op in spesjaal gebiet - de synapse, wêrby't de ein fan' e twa nerve-sellen tichtby elkoar komme. Guon fan 'e synapses binne spesjaal, it meitsjen fan reverse polariteit-sinjalen foar it dampjen fan excitalsignalen.

Op it stuit wurde globale aspekten fan 'e harsensaktiviteit ek intensyf ûndersocht - spesjalisaasje fan har grutte gebieten, funksjonele ferbiningen tusken har, ensfh. Tagelyk wurdt net folle bekend oer hoe't ynformaasje wurde ferwurke op it middelste nivo, yn gebieten fan it neurintale netwurk dat allinnich mar tsientûzenen nervezellen befetsje.

Somtiden wurdt it hynder feroare oan in kolossale komputer, dy't ferskynt fan 'e gewoane kompjûters allinich troch in immen grut tal tal fan eleminten. It is leauwe dat elk eksperimintspuls in ienheid fan ynformaasje bringt, en neurons spylje de rol fan logyske skeakels troch analogy mei in komputer. Dizze werjefte is ferkeard. Brainwurk is basearre op folslein oare prinsipes. It hat gjin stevige struktuer fan ferbinings tusken neurons, dy't liket te wêzen mei de elektryske circuit fan in komputer. De betrouberheid fan har yndividuele eleminten (neurons) is folle leger as de eleminten dy't brûkt wurde om moderne kompjûters te meitsjen. Sels it ferneatigjen fan sokke gebieten, dy't in frijwat grut tal neurons befetsje, hat faak hast net de effektiviteit fan de ynformaasjeferwurking op dit gebiet fan it hars. In part fan 'e neuroanen stjerre yn' e ferlinging. Gjin komponint opboud troch tradysjonele prinsipes kin mei sa'n grutte skea wurkje.

Moderne kompjûters operearje sequentially, ien operaasje op ien kear. It getal wurdt weromfine fan it ûnthâld , pleatst yn de prosessor , wêr't wat aksje op dêryn dien wurdt neffens de ynstruksje dat troch it programma diktearre is, en it resultaat is opnij opslein yn 't ûnthâld. Yn it generaal prate, as it útfieren fan in aparte operaasje, moat in elektryske sinjaal in bepaalde ôfstân lizze by de ferbiningdielen, wat de snelheid fan 'e kompjûter beheine kin.

Bygelyks as in sinjaal in ôfstân fan 30 cm reart, dan sil de sinjale werhelling net 1 GHz wêze. As de operaasjes sekulearre wurde, dan sil de fêste limyt fan sa'n kompjûter gjin miljard operaasjes per sekonde heger wurde. Yn 't feit is de snelheid, fierder, beheind troch de snelheid fan antwurd fan yndividuele eleminten fan' e komputer. Dêrom is de snelheid fan moderne kompjûters hielendal ticht by syn teoretyske limyt. Mar dizze snelheid is absoluut net genôch om it behear fan komplekse systemen te organisearjen, de oplossing fan problemen fan 'artificial intelligence', ensfh.

As jo ​​de boppesteande oanlieding foar it minskebern ferlinge, wurde de resultaten absurd. De snelheid fan propagaasje fan sinjalen troch de nerve fibers is tsientallen en hûndert miljoen kearen minder as yn in komputer. As it siel wurke mei it prinsipe fan moderne kompjûters, dan wie de teoretyske limyt fan syn snelheid mar inkeld tûzen operaasjes per sekonde. Mar dit is dúdlik net genôch om de signifikant hegere effektiviteit fan it brein te eksplisyt.

Fansels is brain-aktiviteit ferbûn mei parallele ferwurking fan ynformaasje. Oant hjoed de dei is de organisaasje fan parallelle computing al brûkt yn kompjuters, bygelyks mei matrixprosessoren, dy't in netwurk fan ienfâldiger prosesters binne dy't har eigen ûnthâld hawwe. De technyk fan parallele computing is dat de elemintêre prosessor "allinich" wit oer de steat fan syn lyts elemint fan 'e omjouwing. Op grûn fan dizze ynformaasje jildt elke prosessor de steat fan syn elemint op it folgjende punt yn 't tiid. Tagelyk is der gjin sprembitergrûn te krijen mei de snelheid fan propagaasje fan sinjalen. De wurking fan de matrixprosessor is wjerstân tsjin lokale skea.

De folgjende stap yn 'e ûntwikkeling fan it idee fan parallele computing wie de oprjochting fan komputer netwurken. Dizze soarte fan "mienskip" fan komputer liket in multykellulêre organisme dy't "in eigen libben libbet". Tagelyk is it funksjonearjen fan it kompjûternetwurk as kompensaasje fan kompjûters net ôfhinklik fan hoe't elke yndividuele kompjûter arranzjearre is, of troch hokker proseduren binnen de ynformaasjeferwurking oanbean wurdt. Men kin in netwurk foarstelle fan in tige grut oantal primitive kompjuters dy't allinich in pear operaasjes útfiere kinne en de momenteel wearden fan ferskate mjittingen yn har ûnthâld fertsjinje.

Fanút in wiskundige perspektyf binne sokke netwurken, besteande út eleminten mei in ienfâldich repertoire fan reaksjes, wurde faak as cellular automata beskôge. It hynder is folle tichter yn 'e prinsipe fan operaasje en struktuer oan de matrixprosessor as oan in tradisjonele komputer mei opfolgjende útfiering fan operaasjes. Dochs is der in fundamentale ferskil tusken it minskdom en elke parallele komputer. It feit is dat de neurele netwurken fan it holle net hielendal besette binne mei elk berekkeningen. Abstrakt tinken (handling fan nûmers en mathematike symboalen) is fuortset yn relaasje mei de fûnemintale meganismen fan it hars. It is dreech te betinken dat as in bytsje in fûgel yn in sprút falt, syn hert beslút yn in fraach fan fraksje fan in sekonde fan in systeem fan netlinear-differinsjale lyknimmen dy't de trajectory fan 'e sprong en oare aksjes beskriuwe.

Op dit ûnderwerp kinne wy ​​de folgjende ferklearring fan A. Einstein sizze: "Wurd en taal, miskien, spiel gjin rol yn myn meganisme fan tinken. Physyske entiteiten, dy't yn 'e wurklikheid binne, binne eleminten fan tinken, binne bepaalde tekens en mear of minder dúdlike bylden dy't wierskynlik reprodusearje en kombinearje kinne ... Yndielde wurden moatte allinich yn' e twadde poadium selektearre wurde ... ".

It holle wurket as in kolossale "analooch" masine, wêr't de wrâld omleech is yn 'e romte-tiidstruktueren fan' e neuronaktiviteit. In ferlykbere mekanisaasje fan it brain koe ûntsteane yn 'e rin fan' e biologyske evolúsje.

Foar it ienfâldichste dier is de haadfunksje fan it nervosysteem om sensaasjes te feroarjen dy't troch de bûtenwrâld feroarsake wurde yn in spesifike motoraktiviteit. Yn 'e iere stage fan evolúsje is de ferbining tusken de ôfbylding fan' e ôfbylding en de byldbeweging direkte, unikleaze en hereditêre fêst yn 'e begjinstruktuer fan' e ferbinings tusken neurons. Op letter stadia wurdt dizze ferbining komplekser, de leefberens leart. Image-sensaasje is net >

Foar pattern-erkenning kin it prinsipe 'cellular automaton' brûkt wurde. It systeem hat in assosjatyf-ûnthâld, as, as in bepaald foto opnommen is, it automatysk selektearret en it foarkar selekteare dat bewarre is yn it ûnthâld dat it tichtst neist is.

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

Fysike fundamentals fan 'e r-rayanalyse-metoaden

Quantum-meganyske ferklearring fan it ferskynsel fan superkonduktiviteit

Applikaasjes fan superconductors yn mjittingtechnology

Chaos teory

SQUID-scanning mikroskoop-apparaat

It begryp "fuzzy logic"

Sensoren mei help fan gemyske en biologyske prosessen op it oerflak fan 'e kanal

Sensoren en mikroaktuators basearre op MEMS-technology

It gebrûk fan corpuscular particle properties yn apparatuer foar it krijen fan primêre mjittingen

Mössbauer-effekt

Werom nei ynhâldsopjefte: Moderne fûnemintele en tapastlike ûndersyk yn ynstruminten

Views: 11590

11.45.9.61 © bibinar.info is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .