Matematyczne modele uczenia i pamięci w mózgu 1000-1S12UPM
1) Synapsy jako podstawowe elementy uczenia i przechowywania pamięci w mózgu.
2) Plastyczność synaps: Reguły Hebb’a i ich uogólnienie dla ciągłych wag synaptycznych.
3) Model Hopfielda (1982) sieci neuronowej: pojemność pamięciowa sieci.
4) Uczenie dynamiczne (on-line) w sieciach neuronowych: model Heskes-Kappen (1991).
5) Jak długo trwa pamięć? Problemy z tradycyjnymi modelami plastyczności synaps z ciągłymi wagami.
6) Alternatywne (i lepsze) modele plastyczności synaps: meta-plastyczność.
7) Synapsy jako obiekty z dyskretnymi stanami i ich dynamika.
8) Dwustanowe synapsy: model Amit-Fusi (1994).
9) Wielostanowe synapsy:
- model kaskadowy Fusi-Abbott (2005,2007);
- model Leibold-Kempter (2008);
10) Podsumowanie modeli – co z tego wynika dla realnego procesu uczenia i pamięci?
Wymagania wstępne
Idealnie byłoby, aby uczestnicy seminarium byli po wysłuchaniu mojego wykładu monograficznego „Wstęp do Neurodynamiki i Neuroinformatyki”, choć nie jest to warunkiem koniecznym. Generalnie, oczekuję że uczestnicy będą wiedzieć jak rozwiązywać liniowe równania różniczkowe (i układy równań) typu: dx/dt= ax + b. Dobrze jest też wiedzieć cos o prawdopodobieństwach zdarzeń losowych. Wszystkie inne potrzebne rzeczy będą wprowadzone i wyjaśnione. Seminarium przeznaczone jest dla studentów 4 i 5 roku. Seminarium może być prowadzony po angielsku, jeśli będzie takie zapotrzebowanie.
Rodzaj przedmiotu
Efekty kształcenia
Wiedza i umiejętności
Student:
1) rozumie, ze pamięć i uczenie w mózgu związane są z tzw.
procesami „plastyczności” zachodzącymi wewnątrz synaps;
2) zna regułę plastyczności Hebba – podstawowy model uczenia;
3) potrafi omówić model sieci Hopfielda, która potrafi się uczyć;
4) rozumie, ze klasyczny model Hopfielda ma wady;
5) rozumie na czym polega „meta-plastyczność” synaps;
6) zna podstawy „wielo-stanowego” modelu synapsy.
Kompetencje społeczne
Student docenia matematyczne modelowanie jako narzędzie służące do odkrywania tajemnic pamięci i uczenia w układzie nerwowym.
Kryteria oceniania
Zaliczenie na podstawie uczestnictwa i prezentacji jednej z prac omawianych na seminarium.
Literatura
1) J.J. Hopfield, Proc. Natl. Acad. SCi. USA 79, 2554 (1982).
2) T.M. Heskes, B. Kappen, Phys. Rev. A 44, 2718 (1991).
3) D. Amit, S. Fusi, Neural Comput. 6, 957 (1994).
4) N. Brunel, et al., Neuron 43, 745 (2004).
5) S. Fusi, P.J Drew, L.F Abbott, Neuron 45, 599 (2005).
6) S. Fusi, L.F Abbott, Nature Neurosci. 10, 485 (2007).
7) C. Leibold, R. Kempter, Cerebral Cortex 18, 67 (2008).
Więcej informacji
Więcej informacji o poziomie przedmiotu, roku studiów (i/lub semestrze) w którym się odbywa, o rodzaju i liczbie godzin zajęć - szukaj w planach studiów odpowiednich programów. Ten przedmiot jest związany z programami:
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: