Künstliche Intelligenz beherrscht wahnhafte Dimensionen.
Nachdem Forscher aus Texas eine künstliche Person darin geschult hatten, interessante Geschichten zu erzählen, versuchten sie, den Ursprungsmechanismus der Schizophrenie herauszufinden und ein neues Kapitel in der Geschichte der Medizin aufzuschlagen - "virtuelle experimentelle Psychiatrie".
Sehr falscher Fußball
Nehmen wir an, Sie haben ein wichtiges Fußballspiel verpasst, aber Sie haben Freunde, die das Spiel gesehen haben und sich bereits angestellt haben, um Ihnen den Verlauf der Ereignisse mitzuteilen. Freunde sind kluge und wundervolle Menschen, alle mit ihrem eigenen Charakter: einer verschönert gern, der andere - lügt, der dritte - konzentriert sich auf Details, der vierte - um in die Theorie einzusteigen, der fünfte verwirrt die Chronologie der Ziele, erinnert sich aber an alle Strafen usw. Durch Vergleichen der Versionen und Herausfiltern der "Geräusche" können Sie sich schließlich eine mehr oder weniger realistische Vorstellung davon machen, wie sich die Ereignisse auf dem Feld entwickelt haben.
Zu einigem Bedauern haben Sie einen Freund N in der Warteschlange bemerkt, dessen Versionen von Fußballspielen sich jedes Mal mehr und mehr von den anderen unterscheiden, und die nützlichen Informationen werden immer weniger. Nachdem N unangemessen viel Zeit damit verbracht hatte, die Form der Wolken über dem Stadion zu beschreiben, stellte er eine genaue Korrelation zwischen der Anzahl der Tore und der Anzahl der funktionsunfähigen Flutlichter her oder war sogar erstaunt und sagte, er selbst stehe am Tor, der Papst sei der Trainer der Gegner, das Spiel sei nutzlos und jetzt rennt er dringend in den Zoo, um den UEFA-Pokal zwischen den Pinguinen zu sehen.
Vorerst sah alles nach Exzentrizität aus, bis Sie und Ihre Freunde herausfanden, dass N wirklich einen Streit im Zoo begann, dann seinen Job verlor, seine Frau ihn verließ und er selbst einen zunehmend entfremdeten Lebensstil führte - er wurde isoliert, wurde traurig, begann zu sammeln Plüschpinguine, beantwortet keine Anrufe …
Um N zu helfen, aber verzweifelt, eine gemeinsame Sprache mit ihm zu finden, wenden Sie sich mit Ihren Freunden an Spezialisten, um etwas wie das Folgende herauszufinden.
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Unabhängig davon, wie harmlos das Spektrum der schizoähnlichen Zustände ist, die den Bereich der "Norm" erfassen, beziehen sich die entwickelten Manifestationen von Verhaltensphänomenen, die im Fall von N auftreten, bereits auf den Bereich der pathologischen Funktionsstörungen, deren Träger vollständig handlungsunfähig werden können und leidende Menschen sowohl erleben als auch verursachen.
Auf die Frage, ob es möglich ist, N aus seinen Welten in den Fußballverein normaler Menschen zurückzukehren, werden Experten mit den Schultern zucken. Trotz vieler Theorien - von exotisch (das Bewusstsein eines Schizophrenen breitet sich unkontrolliert über eine Vielzahl paralleler Geschichten aus) bis praktischer (genetisch bedingte Störungen der Dopaminregulation von Gehirnneuronen) sind die Mechanismen, die ein solches Verhalten hervorrufen, nicht klar. Sie müssen also nicht mit einer erfolgreichen Korrektur rechnen: Schizophrene Symptome können mit geeigneten Medikamenten gestoppt werden, aber erstens nicht für immer und zweitens auf Kosten schwerer Nebenwirkungen.
In einem Moment der Entmutigung, als klar wurde, dass Fall N ein großes und ungelöstes wissenschaftliches Problem ist, fällt einem Ihrer Freunde eine wunderbare Idee ein - einem Spezialisten für künstliche Intelligenz, neuronale Netze und automatisierte Handelssysteme.
Da selbstlernende Expertensysteme, die die Arbeit des neuronalen Netzwerks des Gehirns nachahmen, gute Ergebnisse bei der Untersuchung des Marktes und der Vorhersage des Aktienkurses zeigen, warum nicht einen Roboter-Geschichtenerzähler bauen - ein neuronales Netzwerk, das sich die Geschichte von Fußballspielen richtig merken und nacherzählen kann, aber in eigenen Worten?
Nachdem man die Fehler und Abweichungen untersucht hat, die N beim Nacherzählen von Übereinstimmungen macht, kann man versuchen, ähnliche Abweichungen im Nervensystem des Roboters zu simulieren, indem man die parametrischen Einstellungen der Knoten des neuronalen Netzwerks ändert.
Mit der Auswahlmethode wird es allmählich möglich sein, festzustellen, welches der Ensembles im neuronalen Konservatorium N beispielsweise bei der Erwähnung des letzten Sieges von Spartak anstelle der vorgeschriebenen Clubhymne den Marsch des Mendelssohns zu spielen beginnt. Indem Sie den Spezialisten darauf hinweisen, was genau in Ns Kopf gebrochen ist und was genau dort korrigiert werden muss, können Sie die Chancen erhöhen, dass er bald wieder in die Gruppe der angemessenen Fußballfans zurückkehrt.
DISCERN - "korrekter" und "schizophrener" Neurocomputer
Dies ist der Weg, den Yulai Greismann und Risto Mikkulainen vom Institut für Informatik der University of Texas (USA) eingeschlagen haben. Sie leiteten eine gemischte Forschungsgruppe zur Untersuchung von Schizophrenie von Spezialisten für künstliche neuronale Netze und Mitarbeitern der Abteilung für Psychiatrie der Yale University. Sie bauten ein künstliches neuronales Netzwerk namens DISCERN auf, das Geschichten auswendig lernen und nacherzählen kann, trainierten es und führten daraufhin mehrere hypothetische Neurodysfunktionen aus, die vermutlich für die Entwicklung von Schizophrenie verantwortlich sind, und verglichen die Auswirkungen mit realen Anomalien, die bei einer Gruppe von schizophrenen Patienten beobachtet wurden.
Die Ergebnisse des Experiments werden in der Zeitschrift Biological Psychiatry veröffentlicht.
Im Gegensatz zu einem klassischen Computer, der Geschichten „wie sie sind“in sein Gedächtnis schreibt oder ihre separaten gemeinsamen Elemente (z. B. Wörter oder sogar Buchstaben) in einer unendlich skalierbaren Datenbank indiziert, nimmt das neuronale Netzwerk DISCERN Informationen wahr, merkt sie sich und reproduziert sie, geleitet von den „richtigen“Beziehungen zwischen ihnen trennen Elemente und imitieren so die Arbeit von echten Gehirn-Ensembles.
Unsere Auswahl von Wörtern, die in einem künstlichen neuronalen Netzwerk "in der Bedeutung" besser zueinander passen, entspricht der Auswahl statistisch wahrscheinlicherer Verbindungen zwischen Netzwerkelementen. Das Festlegen der "richtigen" Beziehungen wird durch "Trainieren" des neuronalen Netzwerks erreicht.
DISCERN künstliche neuronale Netzwerkarchitektur. Das Lernen, Auswendiglernen und Reproduzieren von Geschichten erfolgt in einer Kette von Neuromodulen. Gegen den Uhrzeigersinn von "Eintrag": Satzanalysator, Verlaufsanalysator, episodisches Gedächtnis, Verlaufsgenerator, Satzgenerator. Ein separater Block zeigt ein Diagramm des Verlaufsgenerators - mehrschichtiges Perzeptron, das in umgekehrter Beziehung zum episodischen Gedächtnis steht. DISCERN-Neuromodule kommunizieren miteinander durch eine verteilte Darstellung der "Bedeutung" von Wörtern - feste Muster der neuronalen Aktivierung: Es werden nur die Verbindungen aktiviert, die einen größeren Gewichtungsfaktor oder eine "größere" Bedeutung haben. Die Koeffizienten und Muster werden durch Training des Netzwerks festgelegt: Am Ende muss das Netzwerk beim Empfang bestimmter Signale am Eingang lernen, die richtigen Signale am Ausgang zu erzeugen. Die "Eingangs" -Signale sind die ersten Zeilen der vom Netzwerk gespeicherten Geschichten: Das Netzwerk muss den Rest der Geschichte selbst nacherzählen.
Das Herzstück der DISCERN-Architektur ist der Story-Generator. Bei näherer Betrachtung stellt sich heraus, dass es sich um ein klassisches mehrschichtiges Perzeptron handelt (siehe Abbildung), das uns von den sich entwickelnden Schweizer Robotern bekannt ist. Im Falle der Schweizer bestand die Aufgabe des Perzeptrons darin, externe Informationen (die „Eingangsschicht“von Neuronen) wahrzunehmen, die richtigen Verbindungen herzustellen (verborgene Zwischenschicht - „Finde den Würfel“) und eine Lösung zu finden (die „Ausgangs“-Neuronen - fahren zum Würfel und transportieren).
In DISCERN werden Informationen aus dem episodischen Speichermodul den "Eingabe" -Neuronen zugeführt, und die "Ausgabe" -Schicht wird gleichzeitig mit dem episodischen Speicher und dem "Satzgenerator" verbunden. In zahlreichen Trainingszyklen lernte das Schweizer Perzeptron, die Würfel im Falle von DISCERN zu erkennen und zu transportieren, um die Geschichten, an die sich das neuronale Netz erinnerte, „richtig“zu reproduzieren.
Wenn Sie mit dem Training des Netzwerks mit zufälligen Startkonfigurationen neuronaler Verbindungen beginnen, können Sie verschiedene Arten von Geschichtenerzählern finden, die dieselbe Geschichte auf leicht unterschiedliche Weise erzählen - genau wie Ihre Freunde dasselbe Spiel etwas anders nacherzählen.
Die Texaner beschränkten sich auf dreißig Konfigurationen (obwohl es so viele geben kann, wie Sie möchten), die sie "Instanzen" nannten (tatsächlich sind dies virtuelle Persönlichkeiten - Geschichtenerzähler).
Überlernen des Gehirnsyndroms - die Hauptursache für zwanghafte schizophrene Wahnvorstellungen?
Insgesamt 30 Exemplare von DISCERN lernten, mit einem Wortschatz von 159 Wörtern zu arbeiten, 28 Geschichten mit jeweils drei bis sieben einfachen Sätzen zu erzählen und „schlechte“Geschichten von „guten“zu unterscheiden. Die Geschichten wurden unterteilt in autobiografisches „Positiv“über den Arzt (Beispiel: „Ich war Arzt / Ich habe in New York gearbeitet / Ich habe meinen Job geliebt / Ich war ein guter Arzt“) und „Negativ“über einen Gangster („Tony war ein Gangster / Tony arbeitete in) Chicago / Tony hasste seinen Job / Tony war ein schlechter Gangster ).
In der nächsten Phase des Experiments wurden eine Gruppe von schizophrenen Patienten (37 Personen) und eine Kontrollgruppe von gesunden Personen (20 Personen) ausgewählt. Alle wurden gebeten, drei einfache Geschichten zu hören und auswendig zu lernen und sie dann erneut zu erzählen - sofort, nach 45 Minuten und nach einer Woche.
Nach der Analyse der resultierenden Texte für beide Gruppen wurden Zusammenfassungsprofile erstellt, in denen die beobachteten Abweichungen (Gesichtssubstitution, lexikalische Aberrationen, Skriptänderungen usw.) aufgezeichnet wurden.
Schließlich wurden in der letzten Phase des Experiments durch Ändern der Parameterzustände einzelner Neuroblöcke in dreißig virtuellen DISCERN-Geschichtenerzählern dieselben Abweichungen wie in realen Profilen aufgezeichnet.
Insgesamt wurden acht hypothetische Neurodysfunktionen getestet, die vermutlich für die Entwicklung einer Schizophrenie verantwortlich sind.
Dies sind Gedächtnisstörungen (Unterbrechungen neuronaler Verbindungen, kortikales Neuro-Rauschen, Unterdrückung von Neuroreponse, Übererregung von Neuronen), assoziative Funktionsstörungen (Aberrationen semantischer Verbindungen, Hyperassoziation, Unschärfe und Vermischung semantischer Signale) und Signalstörungen (hyper-erhöhte Gehirnreaktion auf einen Vorhersagefehler oder das sogenannte Syndrom) vermutlich durch erhöhte Dopamin-Exposition provoziert).
Wie sich herausstellte, provozierten nur zwei Szenarien Störungen bei DISCERN-Erzählern, ähnlich denen, die bei Schizophrenen im wirklichen Leben beobachtet wurden.
Dies stellte sich als Gedächtnisstörung und "Hyperlearning-Syndrom" heraus, wenn das Gehirn seine Fähigkeit verliert, Informationen zu vergessen oder zu ignorieren, wodurch ein normales Verhältnis zwischen Rauschen und Signal aufrechterhalten wird.
Effektiver Graph des DISCERN-Experiments: nur zwei Szenarien - Funktionsstörung des Gedächtnisses oder des Arbeitsgedächtnisses und Überlernen (obere und untere Zeile) - gelang es, sich an die Profile der narrativen Abweichungen in der schizophrenen Gruppe anzupassen (links). Bei der Anpassung an die Profile der gesunden Kontrollgruppe war es nicht mehr erforderlich, die parametrischen Einstellungen der Neuromodule zu ändern.
Nachdem das Gehirn vergessen hat, wie man „vergisst“, verliert es die Fähigkeit, signifikante Informationen von einer großen Anzahl aufregender Signale zu unterscheiden, und beginnt entweder Verbindungen herzustellen, die sich in der Realität (zumindest in der Realität unseres Universums) als unwirksam herausstellen (Fußball spielende Pinguine sind ein Signal, das beim Betrachten empfangen wird Der amerikanische Cartoon "Happy Feet", der vom Gehirn nicht ignoriert und verstärkt wird) oder ertrinkt in einem Meer von Signalen, die nicht in der Lage sind, sie zu einer zusammenhängenden Geschichte zusammenzufassen.
Im Fall von DISCERN-Geschichtenerzählern führte das Hyperlearning-Syndrom (simuliert durch Erhöhen der Anzahl von Lernrückkopplungsschleifen mit episodischem Gedächtnis) beispielsweise dazu, dass Geschichtenerzählroboter anfingen, einige autobiografische Geschichten mit anderen zu mischen und Gesichter zu ersetzen (ein guter Arzt stellte sich beispielsweise als böser Gangster heraus)) und Handlungen (in einer der nacherzählten Geschichten beschuldigte sich ein guter Arzt, einen Terroranschlag begangen zu haben, in einer anderen nannte er einen Gangster seinen Chef). Das heißt, sie erzeugten illusorische Situationen, die spezifisch für die Symptomatik schizoartiger Wahnvorstellungen sind.
Natürlich sind die Ergebnisse virtueller Experimente mit einem künstlichen neuronalen Netzwerk noch nicht der endgültige Beweis für die Richtigkeit der einen oder anderen Hypothese, die die Entwicklung der Schizophrenie erklärt. Die Tatsache, dass ein künstliches neuronales Netzwerk, das nach gehirnähnlichen Prinzipien arbeitet, in einigen Fällen ein ähnliches Verhalten wie echte Patienten zeigt, eröffnet jedoch sehr aufregende Perspektiven für die Medizin, die ein so mächtiges neues Werkzeug wie die virtuelle experimentelle Psychiatrie in ihren Händen hat.
All dies ist in Ordnung, aber das Paradox des Experiments liegt in der Tatsache, dass, wenn das Nervensystem der Roboter der Zukunft den Menschen imitiert (was genau das ist, was bisher passiert), auch in ihrem Fußballverein seltsame Themen auftauchen müssen, die ein gewöhnliches Fußballspiel als einen aufregenden Ausflug in eine parallele Realität wahrnehmen, von denen es leider noch keine Rückkehr gibt.