mozg-11-wymiarow
10

Naukowcy obserwują pracę mózgu w 11 wymiarach. To może zupełnie zmienić nasze postrzeganie umysłu

Co może powstać z pracy dwóch naukowców o różnej specjalizacji? Okazuje się, że całkiem ciekawe rzeczy... na przykład ukazanie pracy mózgu w 11 wymiarach.

Mózg funkcjonujący w 11 wymiarach

Naukowcy zajmują się naprawdę wieloma tematami, czyż nie? Prowadzą badania w najróżniejszych dziedzinach, a czasem przyczyniają się do powstawania nowych dziedzin i zupełnie nowego rodzaju badań. Zdarza się, że pracują nad czymś, co może się wydawać… albo nie tyle się wydawać, co faktycznie jest: abstrakcyjne. Bardzo, bardzo abstrakcyjne…

Co ma wtedy powiedzieć zwykły użytkownik internetu, który po prostu przegląda swoje ulubione strony, a tam… spotyka się z informacją, że mózg może funkcjonować w 11 wymiarach? Sam zostałem postawiony w takiej sytuacji i moją początkową reakcją było coś w stylu: „o, ciekawe”. Niestety później było już tylko gorzej.

Kathryn Hess

Kathryn Hess jest pracownikiem naukowym Swiss Federal Institute of Technology, jest również wiodącym specjalistą w dziedzinie topologii algebraicznej (czasem określanej jako „geometra obiektów wykonanych z gumy”) i nie potrafi odróżnić kubka od pączka… zaraz, że co? W związku ze specjalizacją pani Hess, ludzie zwykli sobie żartować, że nie widzi ona różnicy między kubkiem, a pączkiem. Jest tak, ponieważ zgodnie z topologią algebraiczną, kubek i pączek to dwa obiekty geometryczne, które można deformować nie niszcząc ich spójności i przekształcić je… w siebie nawzajem. Mnie również wydało się to niejasne, dlatego ucieszyłem się z filmiku na YoutTube:

Henry Markram

Henry Markram też jest bardzo ciekawym człowiekiem. Jego pracą jest tworzenie wirtualnych symulacji mózgu… Jest on powiązany zarówno z Blue Brain Project, jak i z Human Brain Project. Blue Brain Project to projekt finansowany przede wszystkim przez szwajcarski rząd, a jego celem jest jak najlepsze odtworzenie mózgu szczura, poprzez symulowanie neuronów i połączeń neuronalnych. Z kolei Human Brain Project jest koordynowany przez Politechnikę Federalną w Lozannie, a jego głównym źródłem finansowania jest Unia Europejska (budżet na poziomie ok. 1 mld. Euro), celem natomiast jest odtworzenie interakcji zachodzących w 100 mld neuronów ludzkiego mózgu. Jednak w 2015 roku projekt spotkał się z krytyką, a Markram stracił swoją wysoka pozycję w HBP.

Połączenie sił Hess i Markrama

Po tym drobnym wstępie możemy przejść do najdziwniejszej części. Henry Markram i Kathryn Hess poznali się wiele lat temu, co doprowadziło do nietypowego połączenia dwóch dziedzin nauki… Hess zainteresowała się symulacjami pracy wirtualnych neuronów i jak mówi sam Markram:

Stało się jasne, że topologia algebraiczna może pomóc w zobaczeniu rzeczy, których nie da się ujrzeć za pomocą zwykłej matematyki.

Natomiast komentarz Hess brzmi tak:

Topologia w pewnym sensie jest matematyką połączeń. Jest bardzo dobra w łączeniu lokalnych informacji w taki sposób, aby dostrzec globalne struktury, które z tego wychodzą.

Kathryn Hess przez lata zajmowała się przekształcaniem wirtualnych sieci połączeń neuronalnych z Blue Brain oraz tłumaczeniem ich w kształty geometryczne, które można następnie analizować. Dwa połączone neurony to dla niej linia, trzy to dla niej trójkąt, cztery to piramida, a więcej połączeń neuronów to już kształty wykorzystujące wyższe wymiary, których nasze mózgi nie są w stanie sobie wyobrazić, jednak matematyka Hess zajmuje się ich opisywaniem.

Praca mózgu w wyższych wymiarach

Co jest efektem… delikatnie mówiąc nietypowego połączenia dwóch nauk? Nietypowe obserwacje, które zaowocowały modelami matematycznymi ukazującymi, że mózg nieustannie tworzy tymczasowe struktury istniejące w bardzo wielu wymiarach. Jeżeli komuś się to wydaje dziwne, bez sensu itd. to… trudno go za to winić, jednak trzeba przyznać, że fakt iż dzięki temu można spojrzeć na pracę mózgu w zupełnie inny sposób niż to robiono do tej pory, może mieć w sobie jakąś wartość.

Podczas pracy symulowanych neuronów powstają dziesiątki milionów kształtów istniejących w nawet 11 wymiarach. Topologia algebraiczna pozwoliła na mapowanie funkcjonowania symulacji wirtualnego mózgu. Sami autorzy widzą w tym potencjał i zastanawiają się czy pozwoli to na zobaczenie na przykład tego, gdzie i w jaki sposób mózg przechowuje wspomnienia, bo jak mówi sam Markram, mogą się one ukrywać w kształtach korzystających z wyższych wymiarów.

Obserwacje pracy wirtualnych neuronów w 11 wymiarach naprawdę zostały przeprowadzone i jest to… bardzo intrygująca nowinka ze świata nauki, jednak czy ma to jakąś realną wartość? Może się kiedyś dowiemy. Co o tym myślicie?

Źródło 1, 2, 3, 4

Grafika: Blue Brain Project

  • Rincewind

    Myślę, że 4 wymiary przestrzenne to coś, czego nie jestem w stanie do końca ogarnąć do końca a tu jest mowa o 11.

    • Kamil Ro. Dzióbek

      Powiem jak mnie uczono. „To zagadnienie bardzo proste. Najpierw wyobraź sobie przestrzeń n wymiarową, a następnie ogranicz n do 11. Wszystko się uprościło.”
      Mam nadzieję, że pomogłem.
      A tutaj podstawy przestrzeni 10 wymiarowej z teorii strun.
      https://www.youtube.com/watch?v=zqeqW3g8N2Q

    • Rincewind

      Znam teorię strun. Co nie zmienia faktu, że nie potrafię ogarnąć umysłem 4 wymiarów przestrzennych. Wiem co trzeba zrobić aby jeden wymiar przeszedł w dwa a dwa w trzy. Ale trzy w cztery?

    • Piotr Potulski

      Nie wyobrazisz sobie n wymiarów, bo postrzegasz świat w 3. Tu nie ma sobie co wyobraźni wysilać, tylko zająć się matematyką. Zapisanie 11-elementowego wektora jest banalne przecież. Można bez najmniejszych problemów policzyć jego normę (odległość od środka układu współrzędnych). Działają wciąż te same wzory geometryczne jak w przestrzeni 2, czy 3 wymiarowej. Wyobrażanie sobie nagiej Lary Croft w 11 wymiarach nie jest potrzebne (chociaż zajmujące).

  • Sebastian Zuchlke

    Myślenie przestrzenne nabiera zupełnie nowych wymiarów 😉

  • arkady

    Moze lepiej mowic o 11 stopniach swobody niz o 11 wymiarach bo zaraz jacys metafizycy zaczna sie wypowiadac. Mozg nie pracuje w 11 wymiarach tylko symulacja tak dziala. To tak jak to ze wykonujemy operacje na liczbach zespolonych a wiec na urojonych i wiekszej liczbie wymiarow przy transformacjach geometrycznych w 2 i trzech wymiarach. Nie znaczy to ze gry komputerowe dzialaja w 11 wymiarach ;)

    • Kamil Ro. Dzióbek

      Jeśli chodzi o teorie strun to można założyć, że tak naprawdę 10 wymiarów nie istnieje, a struna ma po prostu dziesięć rodzajów drgań które się na siebie nakładają i wynika to z stopni swobody. Później to jest dopiero zamieniane na abstrakcję wielowymiarową by matematykom się lepiej liczyło.
      Natomiast jeśli chodzi o topologię to tam nic nie drga nie porusza się więc nie ma stopni swobody. Układ jest statyczny, nieruchomy. To po prostu czysta abstrakcja matematyczna.

  • Kamil Ro. Dzióbek

    Witam jestem ekspertem w poruszanej tematyce więc się wypowiem i postaram się sprostować nieścisłości w artykule. O moim zaawansowaniu w temacie niech świadczy to, że poznawałem ta dziedzinę latami od wielu mistrzów cukiernictwa.

    > (…) kubek i pączek to dwa obiekty geometryczne, które można (…) przekształcić je… w siebie nawzajem.

    Polski paczek to kulisty twór. Kolesiom chodzi o amerykańskiego donuta. Utożsamianie donata z pączkiem to przejaw ignorancji, niestety dość często spotykanej. Chłopcy i dziewczyny bawiący się w topologia algebraiczną przyjęli takie zasady zabawy: można dowolnie rozciągać i kompresować ciasto, ale nie można w nim robić dziurek, ani ich zasklepiać. Ucho kubka to dziurka, tak samo z otworem w donucie. Czyli można powiedzieć, że donaty i kubki są identyczne kształtem. Oczywiście polskiego pączka nie można przekształcić w kubek bo nie ma on otworów! Oczywiście są inne topologie które przyjmują inne zasady zabawy ciastem, i tam można to zrobić.
    Polskie tłumaczenie powinno brzmieć oponki dla tych kolesi są identyczne kształtem z kubkami.
    Tak wiem, że oponki są w niektórych regionach polski błednie nazywane paczkami serowymi. Tak wiem, że się czepiam słówek. Tak wiem, że wideo wszystko tłumaczy. Tak wiem, że opowiadam oczywistości.

    https://pl.wikipedia.org/wiki/Donut

    >Co o tym myślicie?
    Myślę, że przedstawianie sieci neuronowych za pomocą matematyki wielowymiarowej nie ma żadnej wartości poznawczej. No, ale niech się chłopaki bawią. Ważne, że im to sprawia przyjemność, do tego na pewno trenuje to mózg.

    • Piotr Potulski

      > Myślę, że przedstawianie sieci neuronowych za pomocą matematyki wielowymiarowej nie ma żadnej wartości poznawczej.
      Nieprawda. Strukturę wyuczonej sieci najprościej i najwygodniej przedstawić jako zestaw tensorów (w najprostszej formie – macierzy i wektorów). Pozwala to w banalny sposób (kilka mnożeń i sumowań) obliczyć wynik dla danego zestawu parametrów na wejściu.

  • Marx

    Mysle ze to kolejny przyklad iz zrzucenie pamieci mozgu do pendrive’a jest niemozliwe.