Kunstmatige intelligentie beheerst waanvoorstellingen.
Nadat ze een kunstmatig persoon hadden opgeleid om interessante verhalen te vertellen, probeerden onderzoekers uit Texas verder te gaan en het mechanisme van de oorsprong van schizofrenie te achterhalen, waarmee ze een nieuw hoofdstuk in de geschiedenis van de geneeskunde opende: 'virtuele experimentele psychiatrie'.
Heel verkeerd voetbal
Stel dat je een belangrijke voetbalwedstrijd hebt gemist, maar je hebt vrienden die de wedstrijd hebben bekeken en al in de rij staan om je de gang van zaken te vertellen. Vrienden zijn slimme en geweldige mensen, allemaal met hun eigen karakter: de een houdt ervan om te verfraaien, de ander - liegen, de derde - focust op details, de vierde - om in de theorie te komen, de vijfde verwart de chronologie van doelen, maar onthoudt alle straffen, enz. het was door de versies te vergelijken en de "geluiden" eruit te filteren, je zult uiteindelijk een min of meer realistisch beeld kunnen krijgen van hoe de gebeurtenissen zich op het veld hebben ontwikkeld.
Tot enige spijt zag je een vriend N in de wachtrij staan, wiens versies van voetbalwedstrijden steeds meer verschillen van de andere, en de nuttige informatie wordt steeds minder. Toen N een onredelijk lange tijd besteedde aan het beschrijven van de vorm van de wolken boven het stadion, een andere - hij stelde een exacte correlatie vast tussen het aantal doelpunten en het aantal niet-werkende schijnwerpers, of zelfs helemaal verbaasd, zeggend dat hij zelf voor het doel stond, de rivaliserende coach was de paus, het spel was nutteloos, en nu rent hij met spoed naar de dierentuin om de UEFA Cup tussen de pinguïns te bekijken.
Voorlopig leek dit allemaal excentriciteit, totdat jij en je vrienden erachter kwamen dat N echt ruzie begon in de dierentuin, daarna zijn baan verloor, zijn vrouw hem verliet, en hijzelf leidt een steeds meer vervreemde levensstijl - hij raakte geïsoleerd, werd verdrietig, begon te verzamelen pluche pinguïns, beantwoordt geen oproepen …
In een poging om N te helpen, maar wanhopig op zoek naar een gemeenschappelijke taal met hem, wenden jij en je vrienden zich tot specialisten om zoiets als het volgende te ontdekken.
Promotie video:
Hoe onschadelijk het spectrum van schizo-achtige toestanden die het gebied van 'norm' beslaan ook is, de ontwikkelde manifestaties van gedragsverschijnselen die optreden in het geval van N zijn al gerelateerd aan het gebied van pathologische disfuncties, waarvan de dragers volledig arbeidsongeschikt kunnen worden, zowel lijdende als veroorzakende mensen.
Op de vraag of het mogelijk is om N uit zijn werelden terug te brengen naar de voetbalclub van gewone mensen, halen experts hun schouders op. Ondanks vele theorieën - van exotisch (het bewustzijn van een schizofreen kruipt ongecontroleerd door een groot aantal parallelle verhalen) tot meer praktische (genetisch bepaalde stoornissen in de dopamine-regulatie van hersenneuronen), zijn de mechanismen die dergelijk gedrag veroorzaken niet duidelijk. U hoeft dus niet te rekenen op een succesvolle correctie: schizofrene symptomen kunnen worden gestopt met behulp van de juiste medicatie, maar ten eerste niet voor altijd, en ten tweede ten koste van ernstige bijwerkingen.
Op een moment van ontmoediging, toen duidelijk werd dat case N een groot en onopgelost wetenschappelijk probleem is, komt een prachtig idee bij een van je vrienden op, een specialist in kunstmatige intelligentie, neurale netwerken en geautomatiseerde handelssystemen.
Aangezien zelflerende expertsystemen die het werk van het neurale netwerk van de hersenen nabootsen goede resultaten laten zien bij het bestuderen van de markt en het voorspellen van de aandelenkoers, waarom zou je dan geen robotverteller bouwen - een neuraal netwerk dat zich correct kan herinneren en opnieuw kan vertellen, maar in zijn eigen woorden, de geschiedenis van voetbalwedstrijden?
Verder kan men, na bestudering van de fouten en afwijkingen die N maakt bij het hervertellen van overeenkomsten, proberen soortgelijke afwijkingen in het zenuwstelsel van de robot te simuleren door de parametrische instellingen van de neurale netwerkknooppunten te wijzigen.
Geleidelijk aan, met behulp van de selectiemethode, zal het mogelijk zijn om vast te stellen welke van de ensembles in het neurale conservatorium N bij het noemen van bijvoorbeeld de laatste overwinning van Spartak, in plaats van het voorgeschreven clublied, de mars van Mendelssohn begint te spelen. Dus door de specialisten erop te wijzen wat er precies in het hoofd van N brak en wat daar precies moet worden gecorrigeerd, vergroot je de kans op zijn vroege terugkeer in de schoot van voldoende voetbalfans.
DISCERN - "correcte" en "schizofrene" neurocomputer
Dit is de weg die Yulai Greismann en Risto Mikkulainen van de afdeling Computerwetenschappen van de Universiteit van Texas (VS) hebben gevolgd, die leiding gaven aan een gemengde onderzoeksgroep voor de studie van schizofrenie door specialisten in kunstmatige neurale netwerken en medewerkers van de afdeling Psychiatrie aan de Yale University. Ze bouwden een kunstmatig neuraal netwerk genaamd DISCERN dat verhalen uit het hoofd kan leren en opnieuw kan vertellen, het heeft getraind en vervolgens verschillende hypothetische neurodysfuncties heeft uitgevoerd, vermoedelijk verantwoordelijk voor de ontwikkeling van schizofrenie, waarbij ze de effecten vergeleken met echte afwijkingen die werden waargenomen bij een groep patiënten met schizofrenie.
De resultaten van het experiment zijn gepubliceerd in het tijdschrift Biological Psychiatry.
In tegenstelling tot een klassieke computer die verhalen 'zoals ze zijn' in zijn geheugen schrijft of hun afzonderlijke gemeenschappelijke elementen (zeg maar woorden of zelfs letters) indexeert in een oneindig schaalbare database, neemt het DISCERN neurale netwerk informatie waar, onthoudt en reproduceert, geleid door de 'juiste' relaties tussen afzonderlijke elementen en zo het werk van echte hersensensembles imiteren.
Onze keuze van woorden die meer bij elkaar passen "in betekenis" in een kunstmatig neuraal netwerk komt overeen met de keuze van statistisch meer waarschijnlijke verbindingen tussen netwerkelementen. Het herstellen van de "juiste" relaties wordt bereikt door het neurale netwerk te "trainen".
DISCERN kunstmatige neurale netwerkarchitectuur. Het leren, onthouden en reproduceren van verhalen vindt plaats in een ketting van neuromodules. Linksom vanaf "entry": zinsanalysator, geschiedenisanalysator, episodisch geheugen, geschiedenisgenerator, zinsgenerator. Een apart blok toont een diagram van de geschiedenisgenerator - meerlagig perceptron, omgekeerd evenredig met het episodisch geheugen. DISCERN-neuromodules communiceren met elkaar via een gedistribueerde weergave van de "betekenis" van woorden - vaste patronen van neurale activering: alleen die verbindingen met een grotere weegfactor, of "meer" betekenis, worden geactiveerd. De coëfficiënten en patronen worden vastgelegd door het netwerk te trainen: uiteindelijk, door bepaalde signalen aan de ingang te ontvangen, moet het netwerk leren om de juiste signalen aan de uitgang te produceren. De "input" -signalen zijn de eerste regels van de verhalen die door het netwerk worden onthouden: het netwerk moet de rest van het verhaal zelf opnieuw vertellen.
Het hart van de DISCERN-architectuur is de verhaalgenerator. Bij nader inzien blijkt het een klassieke meerlagige perceptron te zijn (zie afbeelding), bekend van de evoluerende Zwitserse robots. In het geval van de Zwitsers was het de taak van de perceptron om externe informatie waar te nemen (de "input" -laag van neuronen), de juiste verbindingen tot stand te brengen (tussenliggende verborgen laag - "vind de kubus") en een oplossing te produceren (de "output" -neuronen - naar de kubus rijden en transporteren).
In DISCERN wordt informatie van de episodische geheugenmodule naar de "input" -neuronen gevoerd, en de "output" -laag is gelijktijdig verbonden met het episodische geheugen en de "zinsgenerator". In de loop van talrijke trainingscycli leerde de Zwitserse perceptron kubussen te herkennen en te transporteren, in het geval van DISCERN, om de verhalen die het neurale netwerk zich herinnerde "correct" te reproduceren.
Door te beginnen met het trainen van het netwerk met willekeurige startconfiguraties van neurale verbindingen, kun je verschillende soorten vertellers krijgen die hetzelfde verhaal op enigszins verschillende manieren vertellen - net zoals je vrienden dezelfde wedstrijd net iets anders navertellen.
De Texanen beperkten zich tot dertig configuraties (hoewel er zoveel kunnen zijn als je wilt), die ze "instanties" noemden (in feite zijn dit virtuele persoonlijkheden-vertellers).
Overlerende hersensyndroom - de hoofdoorzaak van compulsieve schizofrene wanen?
In totaal hebben dertig exemplaren van DISCERN geleerd te werken met een vocabulaire van 159 woorden, 28 verhalen na te vertellen, variërend van drie tot zeven eenvoudige zinnen elk, en ‘slechte’ van ‘goede’ te onderscheiden. De verhalen waren onderverdeeld in autobiografisch 'positief' over de dokter (bijvoorbeeld: 'ik was dokter / ik werkte in New York / ik hield van mijn werk / ik was een goede dokter') en 'negatief' over een gangster ('Tony was een gangster / Tony werkte in Chicago / Tony haatte zijn baan / Tony was een slechte gangster ).
In de volgende fase van het experiment werd een groep schizofrene patiënten (37 personen) en een controlegroep gezonde mensen (20 personen) geselecteerd. Ze werden allemaal gevraagd om te luisteren en drie eenvoudige verhalen uit het hoofd te leren, en ze vervolgens opnieuw te vertellen - onmiddellijk, na 45 minuten en na een week.
Na analyse van de resulterende teksten voor beide groepen, werden samenvattende profielen samengesteld, waarin de waargenomen afwijkingen (gezichtssubstitutie, lexicale aberraties, scriptwijzigingen, enz.) Werden geregistreerd.
Ten slotte werden in de laatste fase van het experiment, door het veranderen van de parametrische toestanden van individuele neuroblokken in dertig virtuele DISCERN-vertellers, dezelfde afwijkingen geregistreerd als in echte profielen.
In totaal werden acht hypothetische neurodysfuncties getest, vermoedelijk verantwoordelijk voor het ontstaan van schizofrenie.
Dit zijn stoornissen die verband houden met het geheugen (breuken in neurale verbindingen, corticale neuroruis, onderdrukking van neurorepons, hyperexcitatie van neuronen), associatieve disfuncties (afwijkingen van semantische verbindingen, hyperassociatie, vervaging en vermenging van semantische signalen) en signaleringsstoornissen (hyperverhoogde hersenrespons op een voorspellingsfout of het zogenaamde syndroom). vermoedelijk veroorzaakt door verhoogde blootstelling aan dopamine).
Het bleek dat slechts twee scenario's stoornissen veroorzaakten in DISCERN-vertellers, vergelijkbaar met die waargenomen bij schizofrenen in het echte leven.
Dit bleken geheugendisfuncties en "hyperlearning-syndroom" te zijn, waarbij de hersenen hun vermogen om informatie te vergeten of te negeren verliezen, waardoor een normale verhouding tussen ruis en signaal behouden blijft.
Effectieve grafiek van het DISCERN-experiment: slechts twee scenario's - disfunctie van het geheugen, of werkgeheugen, en te veel leren (bovenste en onderste regels) - slaagde erin zich aan te passen aan de profielen van narratieve afwijkingen in de schizofrene groep (links). Bij het aanpassen aan de profielen van de gezonde controlegroep was het niet langer nodig om de parametrische instellingen van neuromodules te veranderen.
Omdat de hersenen vergeten zijn hoe ze moeten 'vergeten', verliezen ze het vermogen om belangrijke informatie te onderscheiden van een groot aantal opwindende signalen en beginnen ze verbindingen te leggen die in werkelijkheid (althans in de realiteit van ons universum) niet werken (pinguïns die voetballen is een signaal dat wordt ontvangen tijdens het kijken Amerikaanse tekenfilm "Happy Feet", niet genegeerd door de hersenen en versterkt), of verdrinkt in een zee van signalen, niet in staat ze te ordenen in een samenhangend verhaal.
In het geval van DISCERN-vertellers leidde het hyperlearning-syndroom (gesimuleerd door het aantal leerfeedbackloops met episodisch geheugen te vergroten) er bijvoorbeeld toe dat verhalenvertelrobots sommige autobiografische verhalen begonnen te mixen met andere, waarbij gezichten werden vervangen (een goede dokter bleek bijvoorbeeld een slechte gangster te zijn).) en acties (in een van de navertelde verhalen beschuldigde een goede dokter zichzelf van het plegen van een terroristische aanslag, in een andere noemde hij een gangster zijn baas). Dat wil zeggen, ze produceerden illusoire situaties die specifiek zijn voor de symptomatologie van schizo-achtige wanen.
Natuurlijk zijn de resultaten van virtuele experimenten met een kunstmatig neuraal netwerk nog niet het definitieve bewijs van de juistheid van een of andere hypothese die de ontwikkeling van schizofrenie verklaart. Alleen al het feit dat een kunstmatig neuraal netwerk dat werkt volgens principes die vergelijkbaar zijn met de hersenen, in sommige gevallen gedrag vertoont dat vergelijkbaar is met dat van echte patiënten, opent zeer opwindende vooruitzichten voor de geneeskunde, die zo'n krachtig nieuw hulpmiddel als virtuele experimentele psychiatrie in handen heeft gekregen.
Dit is allemaal prima, maar de paradox van het experiment ligt in het feit dat als het zenuwstelsel van de robots van de toekomst de mens imiteert (en dat is precies wat er tot nu toe gebeurt), er ook vreemde onderwerpen in hun voetbalclub moeten verschijnen, die een gewone voetbalwedstrijd zien als een opwindende excursie naar een parallelle realiteit., waarvan er helaas nog geen terugkeer is.