Разкодирането на човешкия „компютър“

Има ли нещо по-съществено от това човек да разбере човешкия мозък и да направи информационни модели, които да помогнат за развитието и на други области на информатиката?! Трябва да вървим стъпка по стъпка, да изучаваме съзнанието и емоциите на хората, да ги моделираме и това би помогнало да се създадат системи, които помагат на човечеството, казва проф. Никола Касабов, водещ световен учен в областта на невронните мрежи. В София той изнесе лекция на тема “Невроинформатика, невронни мрежи и неврокомпютри: Настояще и бъдеще”. Разгадаването на човешкия мозък, тази съвършена машина, ще отприщи развитието на технологиите, но колко ли далече е науката от това?

Поле на знанието

Невроинформатиката се занимава с информационните процеси на нервната система и с тяхното моделиране и изучаване. Невронните мрежи (НМ) са модели за обработка на данни, които в последните години се прилагат в почти всички области на науката и технологиите в света, благодарение на т. нар. дълбоки НМ. Знанието за НМ се развива непрекъснато, като фокусът на учените се насочва и към импулснитe НМ, известни като spiking neural networks, които са база за разработката на свръхмощни невроморфни неврокомпютри. Те включват стотици и милиони изкуствени неврони и консумират доста по-малко енергия от сегашните компютри.

Времето е в нас

Важен за проф. Касабов е подходът процесите да бъдат уловени като развиващи се във времето, тъй като нищо не е константа, а се променя. Това изисква да се създадат модели, които да се обучават на тези временни характеристики. „Времето е в нас и ние сме във времето“ – този цитат на Васил Левски се оказва ключ към осъзнаването, че времето е винаги присъстващо в нашето мислене и в нашето развитие. „Знанието присъства като траектория от локални и временни връзки. Въпросът е как тези временни характеристики да бъдат уловени в съвършената машина на човешкия мозък, тези принципи искаме да разберем и да ги използваме като принципи в нашите системи“, обяснява ученият. Прилагат обратен инженерен подход - взимат данни от мозъка, вкарват ги в модел и анализират този модел, за да разберат какви са процесите.

Без крайна спирка

Няма крайна цел в науката, тя върви и се развива. Моят научен интерес е провокиран от модели, които са инспирирани от човешкия мозък – това е когнитивна информатика, базирана на биологични и когнитивни принципи. Това знание може да се използва за преодоляване на деменциите чрез моделиране на мозъчните данни – когато това стане, ще е голямо постижение. Друг проблем, свързан с мозъка, са депресиите. Разбирането на тези данни и персонализирането им би помогнало такъв здравословен проблем да се предскаже. С учени от Сингапур работим по ранното предупреждение за шизофрения при млади хора, първи признаци на болестта се появяват още на 17-18-годишна възраст. И ако данните се обработят, може да се прави прогностика и така своевременно да се противодейства на такива заболявания, каза проф. Касабов пред сп. „Икономика“.

Приложение

Дълбоките невронни мрежи се ползват с успех при разпознаването на образи. Все още е проблем извличането на данни от временно-пространствените данни в мозъка. Тази огромна система не е никак лесна да бъде разгадана. Чрез невронните мрежи се събират знания, извличат се правила и се тренират мрежите с данни. Лекцията демонстрира множество приложения на НМ, импулсните НМ и NeuCube, разработени от екипа на проф. Касабов – сред тях са ранна диагноза и предсказване на мозъчни и когнитивни заболявания; интерфейси „Мозък – машина“ за управление на протези и обекти чрез мозъчни сигнали и други. Част от тези разработки са влезли в програмата на европейския проект NEMO BMI (невроморфни интерфейси за „Мозък – машина“), в който наред с управлението на протези, мозъчни сигнали ще се дешифрират и подават за първи път в световната практика към повредени нерви на гръбначния стълб за тяхното възстановяване чрез непрекъснато самообучение. В проекта участват учени от Франция, Нидерландия и Швейцария, а също от Института по информационни и комуникационни технологии (ИИКТ) към БАН.

Търсят се млади ентусиасти

Българският научен екип ще се ръководи от проф. д-р Петя Копринкова. И ето какво обяснява тя: „Задачата ни е свързана с декодиране на сигнали от мозъчната кора – областта, чрез която вземаме решения за задвижване на нашите крайници ръце и крака. С течение на времето мозъчните сигнали се променят, тъй като и човекът се променя. Затова този декодер ще се самообучава в реално време и ще се адаптира към промените. Целта ни е да направим автоадаптивен декодер, като ще се ползват близки до мозъка методи“. Проектът е за срок от 3 години. Учените от ИИКТ ще си сътрудничат със свои колеги от Института по невробиология, като ще разчитат и на взаимодействие с партньорите от чужбина, водещи в тази научна разработка. Търсят да привлекат млади ентусиасти, готови да се включат в такъв международен проект.

Накъде

Проф. Касабов има амбицията България да е фактор в развитието на това ново знание и затова създава българска научна група. През 2023 г. страната ни ще е домакин на международен симпозиум по въпросите на невроинформатиката, НМ и неврокомпютрите. Според проф. Касабов много училища и университети са заинтересовани да развият нещо ново, което е на световно ниво и носи научен и практически принос за страната. Затова освен учени и представители на висшето образование, специални гости на световния форум ще са ученици и студенти с интереси в тази област.

 

Учен със световна слава

Проф. Никола Касабов е водещ световен учен в областта на невронните мрежи. Роден е в Свищов, получава средното си образование в Павликени, където вече е почетен гражданин и дарител на училище „Бачо Киро“. Завършва висше образование по компютърни науки и докторска дисертация по математика в Техническия университет в София. Сега е професор в Окланд Технологичен университет в Нова Зеландия и Университета на Алстер във Великобритания, а от октомври 2022 г. е гост-професор на ИИКТ към БАН. Академик на Кралската академия на науките на Нова Зеландия и е номиниран за Кралската академия на науките на Великобритания. Бивш президент на Световния съюз по невронни мрежи и на Азия-Пасифика съюз, основател на Института по инженерни знания в Окланд. Публикувал е над 700 труда, има над 300 публикации в световни списания. Носител на редица награди от университети и международни организации за принос в науката.

Текстът е част от бр. 111 на сп. "Икономика". Публикува се в Economic.bg по силата на партньорско споразумение между двете медии.