Читать книгу Воспитание Нейросетей - Вадим Осмоловский - Страница 14

Без понимания физиологических процессов, происходящих при приобретении навыков и умений сложно корректировать стратегию обучения. Изменения нервной ткани, в зависимости от условий называется нейропластичность. Это достаточно широкое понятие и сюда входит и увеличение количества их отростков у нейронов, и формирование белковых молекул памяти. Но обо всем по порядку.

Если описывать процесс приобретения навыков и в тоже время максимально упрощая механизм взаимодействия нейронов со средой, то картина выглядит следующим образом. Во-первых, информация, которую нужно запомнить, должна не совпадать с предыдущим опытом. Это связано с тем, что в спокойном состоянии, когда информационные потоки коррелируют с уже сформировавшимся к ним отношением, большинство генов, отвечающих за обучение, находятся в спящем состоянии. Ситуация меняется, когда поступают новые и, главное, значимые данные. Из за рассогласования существующего опыта и новых неожиданных воздействий, возрастает уровень стресса. Как следствие, специальными клетками выделяются вещества – вне-синаптические медиаторы. На поверхности большого количества других нейронов находятся специальные молекулы рецепторы. Сигнальные молекулы, связываясь с рецепторами, расположенными на поверхности, передают сигнал о данном событии внутрь клетки. В самом нейроне, получившем стрессовый сигнал, происходит активация части днк, ответственной за процессы, которые отвечают за процесс научения. В частности, получив такой толчок, нейрон запускает программу ускоренного развития. Он начинает увеличивать количество отростков и связываться с другими нейронами формируя синапсы – базовые блоки нейросетей, и объединяясь в нейро-группы. Также внутри клетки формируются белковые макромолекулы молекулы, так называемые энграммы, предположительно отвечающие за запоминание и интерпретацию полученных сигналов, поступающих в данный нейрон. Ведь нейрон учится не только получать и отправлять сигналы, но и их интерпретировать. С этим помогают соседние нейроны, которые избирательно стимулируют различные отростки, в зависимости от кодирования тех или иных данных. Такая регуляция позволяет шлифовать внутреннюю молекулярную среду конкретной нервной клетки, позволив ей реагировать на определенную конфигурацию сигнала с заданным значением. Т.о образом нейрон или небольшая их группа (нейро группа) может научиться распознавать, например, конкретную увиденную букву. А группа, распознающая слово, будет соединена с группами, знающими составные буквы в отдельности.

Необходимо обратить пристальное внимание на то, что нейроны остро реагируют именно на новизну значимой информации. Если данные не новы, то реакция для их обработки более непосредственна, и соответственно количество веществ-триггеров для нейрогенеза гораздо меньше или вообще отсутствует. Этот факт необходимо учитывать, формируя учебную программу и занятия.

Следующей любопытной особенностью физиологии научения будет демонстрация удивительной положительной обратной связи. При обучении растет количество нервных клеток.!!! Вместе с тем растет число и тех из них, в чью специализацию входит производство меж синаптических нейромедиаторов, запускающих процесс, так и клеток с рецепторами. Таким образом, чем богаче нейро-субстрат, тем больше вероятность найти новизну в информационных потоках. Ведь, например нейроны, которые научились распознавать слова и собирать их в предложения, будут генерировать различные сигналы, в зависимости от содержания текста. А смысл текста может захватить ничуть не меньше, чем машинальное чтение. Таким образом, попав в струю развития, мозг поддерживает динамику самостоятельно. Ведь чем больше мы знаем, тем больше мы знаем что многого не знаем. Это в свою очередь стимулирует любопытство(и разумный стресс для нейронов), чтоб узнать еще больше. И в результате количество серого вещества увеличивается. Ведь знания должны же где-то храниться. Пространство в черепной коробке ограничено, поэтому поверхность больших полушарий собирается в складки, чтобы вместить все больше и больше нервных клеток и связей между ними. К сожалению не удалось найти работ, где бы рассмотрели корреляцию глубины и длины складок относительно уровня интеллекта.

Также необходимо упомянуть и этапы усвоения знаний. В норме новая информация сначала попадает в так называемую кратковременную память. Вначале происходит запуск “ранних генов”, тех, чья реакция на новизну возникает в момент поступления новой информации. Активация этих генов приводит к формированию белковых молекул, которые, спустя некоторое время (3-6 часов) запускают вторую фазу. На этом этапе происходит реконсолидация клеток и усвоение опыта на более глубоком уровне. Можно сказать, что информация перемещается из кратковременной в долговременную память.

Сон – важнейший элемент процесса. Данные научных исследований на этот счет абсолютно однозначны. Получив возбуждение во время обучения, те же нервные клетки получают повторный набор импульсов и приходят в возбужденное состояние уже во время быстрого сна. В этот момент происходит консолидация усвоенной в время бодрствования информации. Вероятно поэтому и существует студенческое поверие, что положив конспект либо книгу под подушку, шансы на успешную сдачу экзамена возрастают. Единственным необходимым условием, конечно, будет чтение материала перед сном.

Важное заключение, которое нам необходимо вывести, так это то, что если ребенок скучает, то шансы на успешное усвоение информации стремятся к нулю. Даже если будем заставлять корпеть на уроками дни и ночи напролет, знания будут уходить как вода в песок. Поэтому проявление изобретательности в подаче материала, это не приятное дополнение, а обязательное и неизбежное условие.