Медицинская физика и биофизика интеллекта
7 постов
...Что могущественнее разума? Ему — власть, сила и господство над всем космосом. Последний сам рождает в себе силу, которая им управляет. Она могущественнее всех остальных сил природы... К.Э. Циолковский (1875—1935)
Наблюдатель с Земли в поиске внеземного интеллекта. Современный отсчет по теме можно начать с публикации российским и советским специалистом по ракетостроению,пионером космонавтики Константином Эдуардовичем Циолковским в 1928 году "Воля Вселенной. Неизвестные разумные силы", в которой он в качестве философии разума развивал панпсихизм - точка зрения, согласно которой разум или аспект, подобный разуму, является фундаментальной и повсеместной чертой реальности. Кроме прочего ему принадлежит "формула Циолковского", которая определяет скорость, развиваемую летательным аппаратом под воздействием тяги ракетного двигателя. Он верил, что люди в конечном итоге колонизируют галактику Млечный Путь.Философский космизм наследия Циолковского можно охарактеризовать афоризмом: "В понятии человека заложено, что его последняя цель долж¬на быть недостижимой, а его путь к ней — бесконечным", - Блез Паскаль (1623—1662).
Астробиология - научная область в рамках наук о жизни и окружающей среде, которая изучает происхождение, раннюю эволюцию, распространение и будущее жизни во вселенной путем исследования ее детерминированных условий и случайных событий, - впервые предложил рассматривать советский астрофизик Г.А.Тихов (1953).
Исследователь с Земли – "поиск внеземного интеллекта" связан с проектом, начатым в 1959 году астрофизиками Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI). Прогностически "планетарную интеллектуальность" физиками предлагалось градуировать по параметрам макро-интеллект-системы: энергетичности, потребления энергии (Н.С. Кардашёв, 1964), информатизированности, доступа к информации (C. Sagan, 1973), микромир-мастерства (J. Barrow, 1999), макромир-мастерства (R. Zubrin, 2000)(рисунок 7-1) (таблица 7-1).
Таблица 7-1.
Параметры планетных сложных интеллект-систем разумных цивилизаций, прогнозируемые
Энергетичность, потребление энергии, 3 типа от 4×10 в 12 степени до 4×10 в 37 степени Вт - Кардашёв, 1964
Информатизированность, доступ, владение информацией, 26 типов от 10 в 6 степени до 10 в 31 степени бит - Sagan, 1973
Микромир-мастерство, манипулирование в микро-пространстве, 7 типов
от 10 до 10 в -33 степени м - Barrow, 1999
Макромир-мастерство, освоение планеты-системы-галактики, 3 типа от ~ 4×10 в 6 степени до 10 в 21 степени м - Zubrin, 2000
Пока много исследований с часто не подтвержденных результатами объективных данных, научных гипотез, аналоговых моделирований:
- в астрофизике "уравнение Дрейка", "индекс подобия Земли" Earth Similarity Index (ESI), гипотеза уникальности Земли "Rare Earth hypothesis"; - в астробиологии – "великий фильтр" от препятствий эволюции животных к разумным существам до вероятности самоуничтожения разумной цивилизации, "гипотеза зоопарка" - намеренное молчание внеземных цивилизаций;
- в науке об интеллекте, ноологии - "принцип интеллекта" - тенденция к связям между планетными интеллектами; интеллект как космическое явление, интеллектуальная итерация, ноогонокинез – гипотеза размножения интеллект-систем аналогичных человечеству и распространения на другие планеты; формирование системы знаний о законах и формах развития разумных цивилизаций на астрономических интервалах времени.
Отмечается, что порожденные астробиологией космические и эволюционные перспективы могут принести пользу на Земле. В современности проведен анализ по освещению методических подходов и результатов наблюдений в поиске внеземной жизни (SETI) в сравнении с SETI в Германии и в России. Несмотря на парадокс Ферми ("Где все?"), в настоящее время в Комитете по исследованию космического пространства (COSPAR) в научной комиссии "Науки о жизни, связанные с космосом", работает подкомиссия по астробиологии, к кругу ведения которой относится: эволюция жизни; взаимодействие жизни с планетой в физико-химических и эволюционных терминах, поиск жизни (включая разум) во Вселенной. Рассматриваются и варианты освоения космоса с помощью роботов и искусственного интеллекта.
В структуре Научного совета по астрономии отделения физических наук РАН подтверждено продолжение деятельности секции "Жизнь и разум во Вселенной" (Бюро НСА РАН от 15 декабря 2023).
По истории науки происходило совершенствование радиотелескопа М.Райл (Нобелевская премия 1974), создание рентгеновского телескопа Р.Джаконни (Нобелевская премия 2002) и другие достижения в телескопии, а также открытие Д.Кело в 1995 в астрофизике первой экзопланеты вне пределов Солнечной системы (Нобелевская премия 2019). К настоящему времени из списка известных ~5000 экзопланет, создается каталог обитаемых экзопланет. Предполагается, что ближайшая потенциально обитаемая планета находится на расстоянии 2,6 ± 0,4 ПК (парсек).
Новые возможности предоставляют: большие наземные радиотелескопы Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) (КНР, 2020) и Square Kilometre Array (SKA) (ЮАР, Австралия, 2024); космический телескоп James Webb Space Telescope (JWST) (США, 2022), предназначенный для проведения инфракрасной телескопии в т.ч. описания характеристик атмосфер потенциально обитаемых экзопланет (рисунок 7-2).
Из известных методов телескопии предполагается, что современные и будущие телескопы, ищущие биосигналы в ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазонах волн, могут установить верхние границы доли планет в галактике, на которых есть жизнь. Эволюция телескопов может способствовать обнаружению техносигналов на средних инфракрасных длинах волн.
Следует отметить и мыслительные эксперименты, при которых Наблюдатель с Земли, ставит себя на место Наблюдателя из Вселенной, обладающего внеземным интеллектом Extraterrestrial intelligence (ETI), и формируется информация с кратким сообщением о человечестве на Земле и координатами во вселенной.
Интеллектуальная система (ИС) - совокупность взаимодействующих между собой относительно элементарных структур и процессов, объединенных в целое выполнением функции интеллекта, несводимой к функции ее компонентов. Признаки И.С.: взаимодействует со средой и другими системами как единое целое; состоит из иерархии подсистем более низкого уровня; способность логически и творчески активно отражать объективную реальность, целенаправленно, опосредованно и обобщенно познавать существенные связи и отношения вещей.
Интеллект (в физике) – феномен живых, гибридных, искусственных систем, для которого характерны: память, как отдельных компонентов, так и многокомпонентной системы; скорость физических сигналов носителей информации, часто выше, чем в окружающей среде; способность к целеустремленности и регулированию потоков энергии; эмерджентность, появление нового при синергетических, синтетических, интегративных процессах, способность к прогнозированию; производство-передача-распространение информации, - что дает преимущества в адаптации, выживании и совершенствовании в пространственно-временных координатах и в физико-биологическом окружении.
Интеллект (в медицине) - интеллектуальные функции, это общие умственные функции, требующиеся, чтобы понимать и конструктивно объединять различные умственные функции, включая все познавательные функции и их развитие на протяжении жизни (МКФ, код b117).
Интеллект (в психологии)– разум, рассудок, умственные способности: учиться из опыта, приспосабливаться, адаптироваться к новым ситуациям, применять знание, чтобы управлять окружающей средой или мыслить абстрактно.
Искусственный интеллект (ИИ) (artificial intelligence, AI): способность приобретать, обрабатывать, создавать и применять знания, определенные в форме модели, для выполнения одной или нескольких поставленных задач. Комплекс технологических решений, позволяющий имитировать когнитивные функции человека (включая самообучение и поиск решений без заранее заданного алгоритма) и получать при выполнении конкретных задач результаты, сопоставимые как минимум с результатами интеллектуальной деятельности человека. Область компьютерных наук, в которой особое внимание уделяется моделированию процессов человеческого интеллекта машинами, которые работают и реагируют как люди.
Естественная интеллектуальная система. То, что мозг человека является общепризнанной интеллектуальной системой не вызывает сомнений. Рассматриваются различные аспекты интеллектуальной системы мозга: как распределенной интеллектуальной системы обработки , приложения когнитивных динамических систем, которые представляют собой тип интеллектуальной системы, вдохновленной мозгом , осознавая что “у нас никогда не будет настоящего ИИ без предварительного понимания мозга” .
Коллективные интеллект – (collective intelligence, CI) — это общий или групповой интеллект (GI), который возникает в результате сотрудничества, коллективных усилий и соперничества многих людей и проявляется в консенсусном принятии решений.
Гибридная интеллектуальная система (ГиИС) - система, в которой для решения задачи используется более одного метода имитации интеллектуальной деятельности человека. ГиИС — это совокупность: аналитических моделей, экспертных систем, искусственных нейронных сетей, нечётких систем, генетических алгоритмов, имитационных статистических моделей.
Астробиология — это научная область в рамках наук о жизни и окружающей среде, которая изучает происхождение, раннюю эволюцию, распространение и будущее жизни во вселенной путем исследования ее детерминированных условий и случайных событий/
Аутопоэз интеллектуальный – процесс созревания интеллектуальной системы до уровня формирования автономности, заключающейся в формировании сети взаимодействий ее составных частей, как некоего единства в пространстве, обособлении, организационной замкнутости и самоуправлении, взаимодействии со средой и другими системами как единое целое.
Безопасность ИИ. Аспекты ИИ, киберфизических систем и роботов, дополненной и виртуальной реальности и связанных с ними этическими, правовыми и гигиеническими проблемами – тема научных обзоров, дискуссий и требует законодательного регулирования.[1]
Биофизика интеллектуальных систем – раздел науки о физических свойствах и явлениях как в целой автономной интеллектуальной системе, так и отдельных ее компонентов, о феноменах как живой, так и неживой составляющих материю – носительницу интеллекта, а также физико-химических основах интеллектуальной деятельности.
Диссипативность интеллектуальных систем – явление прироста перехода специфической энергии взаимодействия между компонентами открытой интеллектуальной системы в другую энергию с потерей части потенциальной интеллектуальной энергии системы; а также феномены формирования в ходе ноогенеза из элементарных компонентов – автономной упорядоченной структуры интеллектуальной системы.
Доминанта интеллектуальных систем – закономерность ноогенеза и общей теории эволюции, заключающееся в объективном преимуществе биосистем, обладающих развитыми интеллектуальными системами, реализующемся в лучших способностях к приспособляемости в окружающей среде и к выживанию в ходе естественного отбора и эволюции, благодаря свойству активного отражения объективной реальности и проявляющемся в доминировании над другими биосистемами.
Здоровье –состояние полного физического, психического и социального благополучия, а не только отсутствие болезней и физических дефектов.[2]
Инсайт (англ. insight), озарение — внезапное осознанное нахождение решения какой-либо задачи, ставшее результатом продолжительной бессознательной мыслительной деятельности.
Интернет-мем, мем - идея, поведение, стиль или изображение, которые распространяются через Интернет, часто через платформы социальных сетей.
Интероцепция [лат.interior внутренний + reception принятие, прием] – процесс возникновения, проведения, восприятия и переработки в центральной нервной системе информации, возникающей в результате возбуждения рецепторов внутренних органов – интероцепторов при раздражениях, идущих из внутренней среды организма: органов, жидкостных сред, тканей.
Интерфейс – общая граница (пространство) между двумя функциональными единицами, определяемая различными характеристиками, относящимися к функциям, физическим обменам сигналами с целью передачи информации. Обмен может происходить между компьютерным оборудованием и людьми, а также программным обеспечением, периферийными устройствами и их комбинациями.[3] Человеко-машинный интерфейс: дисплейный (текстовый, графический), звуковой (речевой, неречевой).
Информационная резистентность - устойчивость организма к действию информационных факторов, физических сигналов-носителей информации, невосприимчивость, в отличии от информационной реактивности.
Информация – сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления;[4] — это данные, определены в контексте и поэтому являются интерпретируемыми; данные создаются путем моделирования или измерений объектов реального мира;знания (knowledge): информация об объектах, событиях, понятиях и правилах, их отношениях и свойствах, систематизированная для целевого регулярного использования.[5]
Информационная система – система обработки информации вместе с соответствующими организационными ресурсами, такими как человеческие, технические и финансовые ресурсы, которая предоставляет и распределяет информацию.[6]
Информационное общество – общество, в котором информация и уровень ее применения и доступности кардинальным образом влияют на экономические и социокультурные условия жизни граждан.[7]
Информационно-зависимые заболевания – "цифровые", заболевания, связанные с информационно-компьютерными технологиями (ИКТ), информационными перегрузками, нервно-эмоциональным перенапряжением -факторами риска болезней: психических, сердечно-сосудистой системы (инфаркты, инсульты, ишемическая болезнь сердца), пищеварительной системы (язвенная болезнь); повышению уровня травматизма и суицидов, состояниям тревоги и депрессии, биполярных аффективных расстройств, панических расстройств, синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), игровых расстройств — зависимости (аддикции) от компьютерных игр;[8] а также: компьютерного синдрома, аддикций – патологических зависимостей от телевидения, от социальных сетей, фобий – номофобия; маний – сенсорных, связанных с интернетом; депрессий, формируемых социальными сетями; интернет-зависимых суицидов и пр.[9]
Информационная гигиена – раздел системы знаний, изучающий закономерности влияния информации на индивидуальное и общественное здоровье, работоспособность человека, продолжительность его жизни и разрабатывающий практические мероприятия по оздоровлению информационной среды и оптимизации интеллектуальной деятельности.[10]
Информационная экология – это наука, изучающая закономерности влияния информации на формирование и функционирование интеллектуальных биосистем и их здоровье включая человека, человеческие сообщества и человечество в целом, ставящая своей задачей развитие методов совершенствования информационной среды.[11]
Информационная этика – рассматривает влияние информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) на общество и окружающую среду, этические вопросы, связанные с интернетом и средствами связи, вопросы конфиденциальности, информационных перегрузок, интернетзависимость, цифрового разрыва, видеонаблюдения, навигации и робототехники, которые являются предметом обсуждения и требуют межкультурного контроля.[12]
Итерация интеллектуальная - повторяющееся образование интеллектуальной функции, как горизонтально, в едином по размерам материальном ряду (интеллекты людей), так и, вертикальный перенос повторения интеллектуальной функции на более высокий в иерархии материи размерный ряд (нейрон – мозг – человечество).
Качество данных – связано с измерениями: доступность, полнота, переносимость, безопасность, своевременность, точность, интерпретируемость, достоверность, происхождение, актуальность, соответствие, согласованность и ремонтопригодность, объединяемых в три категории: доступность, информативность и удобство использования.[13]
Качество информации (InfoQ) – это потенциал набора данных для достижения конкретной (научной или практической) цели с использованием данного метода эмпирического анализа.[14]
Когерентность интеллектуальная (лат.cohaerentia сплоченность, сцепление, связь) – способность к явлению функций и феноменов нового свойства благодаря согласованному синхронизированному взаимодействию, коллективному поведению компонентов интеллектуальной системы (микроуровень) и интеллектуальной системы в целом (макроуровень).
Количество информации – наименование величины; единицы количества информации – бит и байт (Б) (соотношение 1 Б = 8 бит); единица информации в двоичной системе счисления; термин используют в устройствах цифровой обработки и передачи информации, например в цифровой вычислительной технике (компьютерах), для записи объема запоминающих устройств, количества памяти, используемой компьютерной программой.[15]
Критическое количество интеллектуальных компонентов - количество интелкомпонетов (n ≥ 109), при достижении которого может наблюдаться феномен ноореволюции – перехода количественной развертки информационной системы в качественно новую автономно-интеллектуальную, разумную систему, способную к полноценным синергетическим актам ее компонентов и распространению интеллектуальной энергии во внешнюю среду.
Медицинская физика занимается применением концепций и методов физики для профилактики, диагностики и лечения заболеваний человека с конкретной целью улучшения здоровья и благополучия человека.
Мем (англ. meme) — единица значимой для наследования культурной информации.Мемом является может являться идея, символ, образ действия, осознанно или неосознанно передаваемые от человека к человеку посредством речи, письма, видео и пр.
Микроскопия — это техническая область использования микроскопов для просмотра объектов, которые невозможно увидеть невооруженным глазом (объекты, которые не находятся в диапазоне разрешения обычного глаза). Разновидности: оптическая, электронная, сканирующая зондовая, рентгеновская микроскопия.
Мнемоника, мнемотехника — совокупность специальных приёмов и способов, облегчающих запоминание нужной информации и увеличивающих объём памяти путём образования ассоциаций (связей): замена абстрактных объектов и фактов на понятия и представления, имеющие визуальное, аудиальное или кинестетическое представление, связывание объектов с уже имеющейся в памяти информацией, различные модификации для упрощения запоминания.
Модели интеллектуальных систем: а) морфо-физиологические модели – увеличенное и уменьшенное описание интеллектуальной системы, ее части или отдельного компонента (морфологическая карта или функциональная миникопия); б) аналоговые модели – представляют интеллектуальную систему, ее часть или отдельный компонент аналогом, который ведет себя как реальный объект, но не выглядит как таковой (графики эволюции численности нейронов в головном мозге и численности человечества; организационные схемы взаимодействия нейронов или людей; коды, алгоритмы, кодексы информационного поведения); в) математические модели – используются символы для описания свойств или характеристик объекта или события.
Нейронная доктрина — это концепция, согласно которой нервная система состоит из отдельных клеток, открытие, сделанное благодаря решающей нейроанатомической работе Сантьяго Рамона-и-Кахаля,
Ноогенез - процесс появления, развертки в пространстве и развития во времени интеллектуальных систем. Ноогенез представляет собой совокупность закономерных, взаимосвязанных, характеризующихся определенной временной последовательностью структурных и функциональных преобразований всей иерархии и совокупности взаимодействующих между собой относительно элементарных структур и процессов.[16]
Ноогонокинез [гр.gone, gonos (по-)рождение; гр.kinema (kinematos) движение] – идея размножения интеллектуальных систем во времени и распространения в пространстве (в ходе эволюции распространение интеллектуальных системы на Земле, распространение интеллектуальных систем аналогичных человечеству на другие планеты, в космосе).
Ноология (интеллектология) – наука о теории и опытах интеллектов, ноогенезе, экологии интеллектуальных систем.
Ноометрия [гр.noos разум, мысль + metreo измерять] – раздел науки о мерах, размерах и количественных измерениях структурно-функциональных параметров информационно-интеллектуальных систем (в отличии от биометрии [гр.bios жизнь] и геометрии [гр.ge земля])
Ноосфера (от др.-греч. νοῦς "разум"+σφαῖρα"шар";дословно"сфераразума") — гипотетическая сфера взаимодействия общества и природы, в границахкоторой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития.
Ноофелия (νόος (Noos, "разум", "интеллект") + ὠφέλεια (ōphéleia, "прибыль", "преимущество", "выгода") — аксиологическая доктрина, по которой, ценность любой данной вещи определяется степенью, в которой она способствует развитию интеллекта и интересам разумных существ.
Ноотропные средства – фармакологические препараты (ноотропы), оказывающие активирующее влияние на обучение, улучшающие память и умственную деятельность, объединенные в группу с психостимуляторами (АТХ, код N06ВХ).[17]
Природа сигналов-носителей информации – физическая (визуальная, аудиальная, тактильная, вестибулярная), химическая (обонятельная, вкусовая), физическая и химическая (интероцептивная - от внутренних органов). Некоторые параметры и характеристики физических сигналов-носителей информации определены в нормативных документах.[18]
Психофизика – количественно исследует взаимосвязь между физическими стимулами и появляющимися в результате их воздействия ощущениями и восприятиями.
Поиск знаний - извлечение знаний стремится возвращать информацию в структурированной форме, соответствующей когнитивным процессам человека, в отличие от простых списков элементов данных. Он опирается на ряд областей, включая эпистемологию (теорию познания), когнитивную психологию, когнитивную нейронауку, логику и логический вывод, машинное обучение и обнаружение знаний, лингвистику и информационные технологии.
Рефлексия (рефлекс) интеллектуальная (интеллектуальных систем) [лат.reflexus повернутый назад, отраженный] – возникновение, изменение или прекращение функциональной активности интеллектуальной системы в ответ на поступившую информацию, с реализацией функции целенаправленного, опосредованного и обобщенного познания, активного отражения объективной реальности, логического и творческого мышления.
Рефлекторная теория – теория поведения, рассматривающая его, как деятельность организма, возникающую в ответ на воздействие стимулов из внешнего мира или внутренней среды (основы заложены Р.Декартом, вклад внесли И.М.Сеченов, И.П.Павлов, А.А.Ухтомский).
Синергетика (от др.-греч. συν- — приставка со значением "совместо" и ἔργον "деятельность") — междисциплинарное направление науки,изучающее процессы, возникающие в результате действия нескольких факторов, не сводящихся к простой суперпозиции, с неожиданными эффектами «взрывного» характера, когда новое качество возникает скачкообразно при плавном изменении внешних и внутренних условий, объясняющее образование и самоорганизацию моделей и структур в открытых системах, далеких от термодинамического равновесия.
Синергетика интеллектуальная - процесс интегративной аналитико-синтетической (эвристической, интуитивной, творческой, логической, абстрактной, идеальной) деятельности-мышления интеллектуальной системы (с неожиданными эффектами «взрывного» характера, когда новое качество возникает скачкообразно при плавном изменении внешних и внутренних условий), возникающей в результате сочетанного взаимодействия ее составляющих элементарных структур и процессов в ходе целенаправленного, опосредованного и обобщенного познания, активного отражения объективной реальности (не сводимый к простой суперпозиции информационных функций интеллектуальных компонентов).
Система – совокупность взаимодействующих между собой относительно элементарных структур или процессов, объединенных в целое выполнением некоторой общей функции, несводимой к функции ее компонентов.
Система когнитивная — это система, организация которой определяет область взаимодействий, где она может действовать значимо для поддержания самой себя, а процесс познания—это актуальное (индуктивное) действование или поведение в этой области. Живые системы—это когнитивные системы, а жизнь как процесс представляет собой процесс познания (термин и трактовка предложены У.Матурано, 1996).
Скорость передачи информации – внесистемная единица величин. Единицы – бит/с и байт/с. Область применения – информационные технологии и связь.[19]
Телескопия (от др.греч. τῆλε [tele] «далеко» + σκοπέω [skopeo] «смотрю») — техническая область использования телескопов, с помощью которых можно наблюдать отдалённые объекты путём сбора электромагнитного излучения. Разновидности в зависимости от диапазонов электромагнитного излучения:оптические,радио-,рентгеновские,гамма-телескопы.
Теория интеллекта (интеллектуальная теория) [гр.theoria наблюдение, исследование] – это а) научное объяснение закономерностей развития и формирования природных интеллектуальных систем в ходе их эволюции и интеллектуальной системы человечества в процессе истории (ноогенез), б) логическое обобщение опыта и закономерностей взаимодействия интеллектуальных систем с окружающей средой (экология интеллектуальных систем), в) система руководящих идей, закономерностей влияния информации на индивидуальное и общественное здоровье и разработки практических мероприятий по оздоровлению информационной среды (информационная гигиена), которые дают понимание объективной действительности информационного взаимодействия внутри разумных систем (энергия интеллектуальная) и процессов активного отражения реальности в ходе познавательной и мыслительной деятельности и могут предопределять перспективные цели деятельности интеллектуальных систем (индивидуума и глобального макросоцума человечества).
Умственные функции – общие умственные функции: сознания, ориентированности, интеллектуальные, психосоциальные, темперамент и личностные функции, волевые и побудительные, сна (МКФ, код b110-b139); специфические умственные функции: внимания, памяти, психомоторные, эмоций, восприятия, мышления, познавательные высокого уровня, речи, вычисления, последовательных сложных движений, самоощущения и ощущения времени (МКФ, код b140-189).[20]
Физика интеллектуальных систем– раздел науки о наиболее общих закономерностях, свойствах и строении неживой (небиологической) составляющей интеллектуальной материи и основных формах ее движения или изменения.
Филогенез [гр. phylon племя, род, вид] – процесс исторического развития признаков организмов или систематических групп (таксонов) от их возникновения до современности, по история процесса биологической эволюции (термин предложен Е.Геккелем, 1866).
Цифровая трансформация - цель развития Российской Федерации на период до 2030 года[21]; комплексное преобразование деятельности участников отрасли и органов исполнительной власти, связанное с переходом к новым бизнес-моделям, каналам коммуникаций, а также процессам и культуре, которые базируются на новых подходах к управлению данными с использованием цифровых технологий:
Цифровое здоровье (здравоохранение) (Digital health) - область знаний и практики, связанная с разработкой и использованием цифровых технологий для улучшения здоровья; расширяет концепцию здоровья, включая в нее цифровых потребителей с более широким спектром интеллектуальных устройств и подключенного оборудования; охватывает другие виды использования цифровых технологий в здравоохранении, такие как Интернет вещей, искусственный интеллект, большие данные и робототехника.[23]
Экстероцепция [лат.exter наружный, внешний + reception принятие, прием] – процесс восприятия и переработки организмом раздражений, поступающих из окружающей среды; осуществляется специализированными чувствительными образованиями – экстероцепторами. С помощью экстероцепторов воспринимаются световые, звуковые, тактильные, термические, вкусовые и обонятельные раздражения.
Эмерджентность (англ. от emergent "возникающий, неожиданно появляющийся") в теории систем — наличие у системы свойств, не присущих её компонентам по отдельности; несводимость свойств системы к сумме свойств её компонентов.
Энергия интеллектуальная - количественная мера интенсивности взаимодействия компонентов интеллектуальной материи; способность интеллектуальной системы производить разумную деятельность, мыслительную работу или быть источником интеллектуальной силы (воли), которая может производить работу; деятельная сила, соединенная с настойчивостью в достижении поставленной цели.
Энтропия интеллектуальная – переход специфической энергии взаимодействия между компонентами интеллектуальной системы в другую (тепловую) с потерей части потенциальной интеллектуальной энергии системы.
Homo sapiens (лат. "понимающий, сообразительный, проницательный", на русский традиционно переводится "человек разумный", на англ. "человек мудрый" – "wise"), согласно биологической систематике (Карл Линней, 1758), появился ~ 300 000 лет назад, является результатом антропогенеза и последним выжившим видом, из рода Homo (Человек), который появился ~2000 000 лет назад.
Источник:
Глава 7. Стр. 80-118. из книги Еремин А. Л. Биофизика интеллекта и физика интеллектуальных систем. — Санкт-Петербург: Лань, 2024. — 116 с.
Полный текст книги доступен:
на станице автора https://www.researchgate.net/publication/400155480_BIOFIZIKA...
на сайте издательства https://lanbook.com/catalog/psikhologicheskie-nauki/biofizik...
Актуальность "наблюдателя" в научном методе физики. Попытки и подходы физиков к параметрам, величинам, характеристикам интеллекта. Наблюдатель изнутри собственного интеллекта.
Глава 1. Стр. 1-13. из книги Еремин А. Л. Биофизика интеллекта и физика интеллектуальных систем. — Санкт-Петербург: Лань, 2024. — 116 с.
1.1. Актуальность "наблюдателя" в научном методе физики
"Система координат" в научный метод была введена в 1657 Рене Декартом. "Введение понятия "наблюдатель" не должно быть неправильно понято как подразумевающее, что в описание природы должны быть включены какие-то субъективные особенности. Наблюдатель выполняет, скорее, только функцию регистрации решений, то есть процессов в пространстве и времени, и не имеет значения, является ли наблюдатель аппаратом или человеком…", - определил в 1958 году Нобелевский лауреат Вернер Гейзенберг. Некоторые интерпретации квантовой механики указывают на центральную роль наблюдателя в квантовом явлении с утверждением, что "наблюдатель" или "измерение" — это просто физический процесс. Понятие "наблюдатель" в специальной теории относительности относится чаще всего к инерциальным системам отсчета, которые являются по своей сути нелокальными конструкциями, охватывающими всё пространство-время или какое-то его дискретное пространство. В общей теории относительности термин "наблюдатель" относится чаще всего к человеку или машине, которые производят пассивные локальные измерения. Гением мыслительного эксперимента считают Альберта Эйнштейна, который и ввел в 1905 году в физику понятие "наблюдатель" (Beobachter). Герман Минковский в 1908 предложил четырёхмерное псевдо-евклидово пространство – "пространство Минковского". Эрвин Шрёдингерв 1935 обосновал "наблюдателя" в квантовой механике в феномене "кота Шрёдингера".
1.2. Попытки и подходы физиков к параметрам, величинам, характеристикам интеллекта
В 1672 году в письме Исаак Ньютон писал: "более точно определить, что такое свет, каким образом он преломляется и каким способом или действиями вызывает в нашем сознании цветовые фантазии, не так-то просто", - что относят к первым упоминаниям о "трудной проблеме сознания".
В 2005 году Нобелевский лауреат Виталий Гинзбург опубликовал "Пора формировать моду на интеллект". Актуальность проблематики может подтверждаться тем, что физики в XXI веке неоднократно искали подходы и пытались формализовать: мышление и его происхождение, синергетические принципы мозга, коннектом мозга, способность разума к прогнозу и будущее разума, физику интеллекта и физику разума, физику мысли, физические принципы мозг-компьютерного интерфейса, сознание человека в сравнении с андроидом, нейро-механическую модель интеллекта, искусственный интеллект в медицинской физике, физический интеллект, рост интеллектуальной материи.
Однако не произошло общего признания формул, понятия и характеристик сложного явления. По мнению, профессора физики Нью-Йоркского университета Митио Каку: "Есть две величайшие тайны природы – Вселенная и Разум". При всей моде в XXI веке на искусственный интеллект (ИИ) отмечается, что "у нас никогда не будет настоящего ИИ без предварительного понимания мозга". Остается не ясно и понятие, обозначенное в утвержденной в 2019 Национальной стратегии развития ИИ - стремление к "универсальному интеллекту".
Возможная цель и методология на современном этапе.
Учитывая значимость наблюдения в научном методе, сложности познания интеллекта и осознавая необходимость более широкого мультимодального подхода (лат multi "много", лат modus "способ, мера, образ, вид") пространственного, частотного, количественно-компонентного, скоростного распределения, визуального, коммуникационного, - была поставлена цель: обозначить описание характеристик познания феномена интеллекта и интеллектуальных систем (структура, движение, трансформация), путем метода наблюдателя - систем отсчета, с помощью которых измеряется набор объектов или событий.
Параллельно определялись задачи: систематизации наблюдении во времени развертки – эволюции, для перспективного квантования на минимальные порции и системные компоненты, поиска единиц измерения, определение шкал и реперных точек, квантификации параметров и диапазонов измерений; разработки метрологической шкалы Наблюдатель – интеллект-системы; формирования понятия "интеллект" с точки зрения физики.
Философско-методологическое обсуждение понятия, что есть Наблюдатель: система отсчета, система координат, измерение, физический процесс, научный метод, метод исследования, сам исследователь –оставим "любителям мудрости".
1.3. Наблюдатель изнутри собственного интеллекта
Ученый-исследователь не может своим сознанием самопознать естественный интеллект (ЕИ) в собственном мозге - его массу, количество нейронов и синапсов, скорость нервного импульса, локализацию интеллект-функций м пр. Но если сложно исполнить заповедь древних "познай самого себя" (Nosce te ipsum), то с концентрацией внимания, потоком сознания, мозговым штурмом можно размышлять об окружающем мире.
Методологический подход с использованием "Наблюдателя" был обоснован в физике: в квантовой механике в 1935 в феномене "кота Шредингера", ранее в 1867 в термодинамике и теории информации в феномене "демона Макcвелла", а так же в "пространстве Минковского", "координатах Риндлера", "парадоксе Белла", "координатах Борна", "парадоксе Эренфеста", "эффекте Унру", "излучении Хокинга", "барионной асимметрии Вселенной" Сахарова и пр.
Результаты мыслительных экспериментов в физике: творчество (креативность), озарение (инсайт), эврика, эмерджентность (появление) новой идеи – синтез новой информации по закономерностям синергетики, объединения информации, аналитико-синтетической высшей нервной деятельности для определений целей и стратегий естественнонаучного познания, мозговых штурмов, последующей проверки опытным, экспериментальным путем.
В этом ряду: эврика Архимеда при открытии фундаментального принципа механики жидкости; инсайт Ньютона при определении всемирного закона тяготения; ассоциация Резерфорд в сравнении стрения атома с платерными системами; инсайт Максвела, иллюстрирующий парадокс второго начала термодинами; инсайт Шредингера, объясняющий парадокс квантовой суперпозиции; прогноз Эйнштейна, в общей теории относительности, о том, что луч света должен искривляться в гравитационных полях(рисунок 1-2).
Менделеев 20 лет напряженно думал, прежде чем пришло озарение (по некоторым источникам во сне) в виде классификации элементов по атомным номерам и физическим свойствам.
Помимо разовых явлений инсайта интеллектов ученых-исследователей, связанных с появлением новой информации и сыгравшим важную роль в фундаментальной системе знаний, среди физиков можно наблюдать феномен "повторяющих наблюдателей", как метод познания физических феноменов путем итерации тех мыслительных экспериментов и моделей, которые были открыты ранее, в умах обучающихся, вновь познающих систему знаний при образовании, в том числе на примере строения атома. Человек ограничен лимитами собственных сенсорных органов восприятия и возможностями изобретенных им для познания мира приборов. Между тем, по истории науки и по мере экспериментальных подтверждений каких-либо феноменов, без возможностей их объективной визуализации, человек для лучшего понимания придумывает виртуальные образы. Примером может служить эволюция воображаемых моделей строения атома, до развиваемой атомно-волноводной квантовой электродинамики(рисунок 1-3).
К парадоксам же из серии "физики шутят" можно отнести скорость интеллекта выше скорости света: скорость мысли интеллекта физика способна превышать скорость света, так как он за 1 сек свое мышление с Земли может переместить на край наблюдаемой вселенной на расстояние ~14 гигапарсек (45,6 млрд. световых лет ~ 10 в 27 степени м), а это в ~10 в 18 степени раз выше скорости света (~3*10 в 9 степени м/с).
Книга посвящена тематике физики интеллекта естественного, искусственного, гибридного, изучению интеллектуальных систем на микро и макро уровне, цифрового развития и здоровья человека в гиперинформационном обществе. При междисциплинарном подходе предлагается рассмотреть методы, приборы, результаты измерений в физике, оптике, акустике, информатике, математике и астрономии. Впервые, используется метод "наблюдателя" к рассмотрению интеллекта и интеллектуальных систем с различны точек отсчета и ракурсов, в разных системах координат и размерных шкалах.
Полный текст книги доступен:
на сайте издательства https://lanbook.com/catalog/psikhologicheskie-nauki/biofizik...
на станице автора https://www.researchgate.net/publication/400155480_BIOFIZIKA...
Глава 2. 14-31 стр. из книги Еремин А. Л. Биофизика интеллекта и физика интеллектуальных систем. — Санкт-Петербург: Лань, 2024. — 116 с.
2.1. Наблюдатель снаружи интеллект-системы человека
Наблюдатель естественного интеллекта, вооруженный приборами, появился с открытиями физических методов изучения структур и функций мозга с помощью аппаратов. Открытые физиками новые методы позволили исследователям развивать нейронауки с формированием систем знаний нейрофизики, психофизики, нейроакустики, биофизики сложных систем, электрофизиологии, ядерной медицины, нейровизуализации, медицинской физики:
1590 год – открытие микроскопа, благодаря которому в 1888 году Сантьяго Рамоном-и-Кахалем был открыт нейрон, развита нейронная доктрина - нервная система состоит из дискретных отдельных клеток;
1895 – открытие В. Рентгеном X-ray (Нобелевская премия 1901), рентгеновские исследования (РИ), метод краниографии;
1920-е – электроэнцефалография (ЭЭГ) - Х. Бергер;
1951 – ультразвуковые исследования (УЗИ) - Д. Уайлд, нейросонография мозга;
1970 - Д.Кул, М. Тер-Петросян позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) - мозга;
1979 - компьютерная томография (КТ) А.Кормак, Г.Хаунсфилд (Нобелевская премия) – КТ мозга;
1986 – электронная микроскопия (ЭМ) - Э. Руска (Нобелевская премия), с визуализацией нейронов и синапсов;
2003 – магнитно-резонансная томография (МРТ) - П. Лотербур, П. Мэнсфилд (Нобелевская премия) – мозга, её разновидности – функциональная (фМРТ), диффузная (дМРТ)(рисунок 2-1).
Функциональная магнитно-резонансная томография (ФМРТ) (англ. Functional magnetic resonance imaging or functional MRI (fMRI) измеряет активность мозга путем выявления изменений, связанных с кровотоком. Этот метод основан на том факте, что мозговой кровоток и активация нейронов взаимосвязаны. Когда используется область мозга, приток крови к этой области также увеличивается.
Диффузионно-взвешенная магнитно-резонансная томография (ДВИ или ДВ-МРТ)— это использование определенных последовательностей МРТ, а также программного обеспечения, которое генерирует изображения на основе полученных данных и использует диффузию молекул воды для создания контраста на МРТ-изображениях. Особый вид,диффузионно-тензорная визуализация(DTI), диффузионная МРТ(дМРТ) используется для картирования трактографии белого вещества в головном мозге.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — это функциональный метод визуализации, который использует радиоактивные вещества, известные как радиоактивные индикаторы, для визуализации и измерения изменений в метаболических процессах и других физиологических процессах, включая кровоток, в том числе в мозгу, региональный химический состав и поглощение.
Решающую роль в изучении нейрофизиологии мозга сыграли физики и инженеры, которые обеспечили ряд новых инструментов.Современные диагностические приборы для визуализации структур и функций в головном мозге, регистрации физиологических откликов и влияния на функции мозга также включают: ЭЭГ с увеличение электродов до 256, электрокортикография (ЭКоГ), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), магнитоэнцефалография (МЭГ), мультисрезовая компьютерная томография ангиография сосудов мозга (МСКТА), глубокая стимуляция мозга (ГСМ), транскраниальное электромагнитное сканирование (ТЭС), нейростимуляция в т.ч. стереотаксическая, транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия (fNIRS).
Медицинская визуализация – используется в ряде методов медицинской физики. Медицинская физика занимается применением концепцийи методов физики для профилактики, диагностики и лечения заболеваний человека с конкретной целью улучшения здоровья и благополучия человека.
Новые методы и приборы позволили уточнять структуры-функции интеллектуальных систем и их изменения в пространстве-времени, дали возможность определять: изменения структур нейронов важных для нейропластичности и интеллектуального творчества – открытие фактора роста нейронов (NGF) Р. Леви-Монтальчини (Нобелевская премия 1986); связь долговременной памяти с изменением количества синаптических связей, разрастанием (гиперплазией, пролиферацией) синапсов Э.Кандель (Нобелевская премия 2000). фМРТ позволила уточнить специализацию локусов мозга по функциям, в том числе образования "инсайта"; нейроны позиционирования (gridcell) (Нобелевская премия 2014)которые срабатывают через регулярные промежутки времени, когда идет перемещение по открытой местности, что позволяет понимать собственное положение в пространстве путем хранения и интеграции информации о местоположении, расстоянии и направлении.
В настоящее время, идет состязательное сотрудничество, имеющее неоднозначные критические оценки теорий сознания с сопоставлением "интегрированной теории информации" (IIT) и "глобальной теории нейронного рабочего пространства" (GNWT) с помощью фМРТ, магнитоэнцефалографии и электрокортикографии. Параллельно ведутся попытки изучения физических сигналов-носителей "кодов мозга" (neuralcoding) и кодирования скоростью, временем, фазой спайков и пр., вплоть до квантово-механического переноса электронов в нервной ткани.
В соответствии с современными исследованиями в мозге определены нейрональные основы интеллекта. Эмерджентность, способность к появлению новой мысли, идеи, инсайта, схемы, алгоритма действий, прогноза, принятию решений - связывают с повышенной активностью передней части верхней височной извилины правого полушария. Способность к творчеству с абстрактным синтезом новой информации, является как одной из отличительных черт интеллекта, так и пока нерешенной проблемой искусственного интеллекта. Сила воли - в условиях информационного бума, информационных перегрузок новое значение и актуальность принимает воля, с помощью которой при "многозадачности" демонстрируется пластичность нервной системы в узко-целенаправленном специализированном поиске важной информации и принятие решений. Области мозга, ответственные за то, что называют волевыми актами включают преддополнительную моторную кору (pre-SMA), переднюю префронтальную и теменную кору. Ранее, к областям, ответственные за волю, были отнесены частично передняя поясная кора, дополнительная моторная область и некоторые участки префронтальной коры. В мозге выделяют структуры, ответственные за сотрудничество - последовательная активация прилежащего ядра, хвостатого ядра, вентромедиальной лобной/орбитофронтальной коры и ростральной передней поясной коры; задняя верхняя височная борозда и соседнее височно-теменное соединение.
2.2. Развертка интеллект-систем во времени
Эволюция в пространстве-времени физических параметров интеллект-систем.
Информация, как сведенияи сообщения, стала восприниматься, рефлексироваться и перерабатываться с появлением нервных систем. Первые нервные системы для улучшения адаптации и получения преимуществ в борьбе за существование, при естественном отборе, в ходе био-эволюции появились (у многоклеточных животных Metazoa в эдиакарском периоде)~600 млн лет назад.
Род человека -Homo появился ~2,5 млн лет назад. По мнению антропологов уже первые виды Homo могли общаться с помощью гортанных звуков. В ходе эволюции с каждым видом закреплялись новые информационно-значимые компетенции – знания: по изготовлению орудий, гигиенически-значимые - добычи огня и захоронения усопших. Появление вида Homo sapiens ~50-300 тыс лет назад связывают с появлением способностей к абстрактно-синтетической деятельности по воспроизведению информации в виде творчества – наскальных рисунков.
Только в XXI веке по результатам множества квантификаций интеллект-систему мозга человека стало возможным описать по количеству составляющих её компонентов: ~10 в 11 степени нейронов, ~10 в 11 степени глиальных клеток, ~10 в 14 степени синапсов, общая длина соединений ~10в 12 степени м, ~100 видов нейро-медиаторов. Что позволило, обосновать многокомпонентность интеллектуальных систем, ноогенез – процесс их появления и эволюции, трансформации с появлением новых качеств, построить графики количественной развертки во времени.
Время развертки.Шкала времени на графике отражает, как время жизни человека, так и время от появления первых нервных систем у многоклеточных животных (Metazoa) в эдиакарском периоде (около 635—542 млн лет назад), до появления Homo sapiens – с общепризнанной в 1735 в "Системе природы" интеллектуальной системой (лат sapiens традиционно переводится на русск. "разумный", на англ. – wise"мудрый").
Эволюция количества компонентов. Интеллектуальные системы могут образовываться при достижении критических количеств составляющих их интеллектуальных компонентов и коммуникаций между ними. При достижении количества интеллектуальных компонентов n ≥ 1 млрд может наблюдаться феномен ноореволюции — перехода количественной развертки информационной системы в качественно новую автономно-интеллектуальную систему. Понятие, сформулированное к 2005 году: интеллектуальная система (ИС) - совокупность взаимодействующих между собой относительно элементарных структур и процессов, объединенных в целое выполнением функции интеллекта, несводимой к функции ее компонентов. Признаки И.С.: взаимодействует со средой и другими системами как единое целое; состоит из иерархии подсистем более низкого уровня.
Ноогенез при индивидуальном развитии (онтогенезе) мозга человека берет свое начало от 1—2 первичных эмбриональных клеток, увеличивающихся в количестве при дроблении и делении на стадиях морулы — бластулы — гаструлы, формирующих соответствующий зародышевый лепесток и его дифференцировку. Формируется нервная система зародыша. К моменту рождения объем головного мозга плода человека по некоторым данным достигает 375 см3, к 10 годам жизни — 1300 см3. Морфо-функциональное созревание структур мозга заканчивается к 13 годам и окончательное морфофункциональное становление относится к 16—17-летнему возрасту.
В 1889 году Сантьяго Рамоном-и-Кахалем был открыт нейрон, и в дальнейшем развита нейронная доктрина - концепция, согласно которой нервная система состоит из дискретных отдельных клеток.
Количество нейронов в мозге H. sapiens удалось подсчитать только в XXI веке - у взрослого человека насчитывается нейронов 86 миллиардов. Шкала калькуляции компонентов отражает: конечное количество нейронов в результате филогенеза и онтогенеза, которое удалось подсчитать C. Эркулано-Оузель, благодаря оригинальной методике ~86 миллиардов. Следует отметить, что подсчет проводился in vitro в опыте на 4-х мозгах взрослых.
Точные экспериментальные данные о количествах нейронов у новорожденных к настоящему времени отсутствуют. Ясно только то, что в эмбриогенезе закладка нервного ствола начинается от нескольких клеток.
Эволюция количества связей. Методы исследований связей и сотрудничества (cooperation).Актуальность изучения в этом направлении подтверждают как современные комплексные исследования сотрудничества, и связей информационных, генетических, обусловленного структурами на нейрональном уровне мозга, так и значение сотрудничества при развертке популяции человечества. В связи с этим нами был проведен анализ известных данных по эволюции количества связей для сотрудничества в интеллектуальных системах и информационном обществе. Связи, контакты между биологическими объектами, можно считать появившимися с многоклеточностью ~ 3-3,5 млрд. лет назад. Система скоростных связей специализированных клеток, передающих информацию с помощью электрических сигналов, — нервная система, за всю историю жизни возникла только в одной крупной эволюционной ветви: у многоклеточных животных (Metazoa) и появилась в эдиакарском периоде (около 635—542 млн лет назад).
Синапс – (греч. "соединение", "вместе"-"крепить") - был введен в 1897 году Чарльзом Шеррингтоном . В ходе эволюции (филогенез) количество связей между нейронами возрастало от одной до ~7000 синоптических связей каждого нейрона с другими нейронами в мозге человека. По некоторым подсчетам мозг трехлетнего ребенка имеет около 10 в 15 степени синапсов (1 квадриллион), при индивидуальном развитии (онтогенез) число синапсов уменьшается с возрастом до ~ 10 в 14 степени. По другим данным, расчетное количество неокортикальных синапсов в мужском и женском мозге снижается в течение жизни человека до ~1.2∙10 в 14 степени.
Графическая модель эволюции связей в естественной интеллектуальный системы создана и визуализирована.
Эволюция скорости передачи-обмена материальных объектов, физических сигналов-носителей информацией.Анализ показывает - увеличение скорости адаптации, рефлексии, движения, обмена веществом и информацией, которая возрастает на каждом новом уровне эволюции и организации биологических систем, при этом, приспособляемость (организма, популяции) улучшается с увеличением скорости реагирования (в т.ч. скорости связи между интел-компонентами) на изменения окружающей среды. Одноклеточный организм – скорость движения ионов через мембрану одноклеточного организма ~10 в –10 степени м/с, воды через мембрану ~10 в –6 степени м/с, внутриклеточного (цитоплазма) ~2х10 в –5 степени м/с; крови по сосудам многоклеточного организма ~0,05 м/с. В 1849 году впервые измерена скорость, с которой сигнал проходит по нервному волокну (в диапазоне 24,6 - 38,4 метра в секунду) Гельмгольцем. По современным данным измеренные скорости нервного импульса составляют 0,5 - 120 м/с. Скорость звука и скорость света были определены ранее в XVII веке. К XXI веку стало ясно, что они определяют в основном скорости физических сигналов-носителей информации, между интелсистемами и их компонентами: звук (голос, аудиосигнал) ~ 300 м/с; квантово-электронные ~3∙10 в 8 степени м/сек (скорость радиоэлектромагнитных волн, электрического тока, светового, оптического потока, телекоммуникационного взаимодействия, в т.ч. через TV, телефонию, распространившийся интернет, и появившееся множество портативных устройств).К этому следует добавить, наличие в ЦНС электрических синапсов — мест высокоспециализированных контактов (щелевых контактов) между нейронами, где происходит прямое перетекание электрических токов от одного нейрона к другому.
Графическая модель эволюции скоростей создана и визуализирована.
Результаты количественных измерений структур-функций интеллект-системы человека могут быть объединены в ноометрию.
Однако, где расположены реперные точки в шкалах отсчета трансформации качества-квалиа (лат qualia какого сорта, какого рода) "Не интеллект – Интеллект". Общепринятые формулировки качественных характеристик и понятий изложены в утвержденной в 2001 году Международной классификации функционирования Всемирной организации здравоохранения (ICF, WHO) - интеллектуальные функции (код b117), умственные функции (b110-b139, b140-189). Множественность феноменов интеллекта, продолжает выделяться и изучаться на современном этапе: емкость рабочей памяти 7 ± 2, способность к прогнозу, иерархическая (6 уровней – слоев нейронов) система анализа информации, особенности сознания, памяти, лимиты интеллекта, появление инсайта, скрытое сознание по данным фМРТ и пр.
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЙ ОБ ИНТЕЛЛЕКТЕ В НАУКАХ
поступления-обработки-производства информации мозгом, его структур-функций
К настоящему времени сложности изучения интеллект-системы головного мозга человека можно охарактеризовать: ~10 в 11 степени нейронов, ~10 в 11 степени глиальных клеток, ~10 в 14 степени синапсов, общая длина соединений ~10 в 12 степени м, ~100 видов нейро-медиаторов. Между тем, изучения структур и функций, моделирования, продолжаются в том числе с помощью современных физических методов и прибором, а также компьютерных технологий.
Современное представление системы знаний нейронаук о формировалось учеными-исследователями не одно столетие......
Полный текст книги доступен:
на сайте издательства https://lanbook.com/catalog/psikhologicheskie-nauki/biofizik...
на станице автора https://www.researchgate.net/publication/400155480_BIOFIZIKA...
Глава 4. Стр 56-59 из книги Еремин А. Л. Биофизика интеллекта и физика интеллектуальных систем. — Санкт-Петербург: Лань, 2024. — 116 с.
В каждой естественной науке заключено
столько истины, сколько есть в ней математики.
Иммануил Кант (1724—1804)
Психологически наша душа столь невероятно субтильна и сложна. Каким образом согласовать ее с миром законов и формул?
П. Тейяр де Шарден (1881—1955)
...материя, время и разум связаны между собой простым
математическим соотношением, которое я еще не написал...
К. Э. Циолковский (1857—1935)
Математическая физика интеллекта – теория математических моделей интеллектуальных функций и систем, физических сигналов носителей информации, а также разработка математических методов для формулирования физических теорий развития, структуры, функций феномена интеллекта.
Аспе́кт (от лат. aspectus "вид, облик; взгляд, точка зрения") — одна из сторон рассматриваемого объекта, то, как он видится с определённой точки зрения.
Аспекты математической физики интеллекта. Исследователи пытались с разных точек зрения и систем отсчета определить формулы, но в связи со сложностью проблемы, удавалось охватывать только отдельные принципы естественного интеллекта на уровне ионов, электрических потенциалов, нервных импульсов, восприятия физических сигналов носителей визуальной информации, скорости обработки информации, информационной теории возникновения эмоций, ценности информации и памяти.
Математика разных аспектов количественных отношений отдельных функций интеллекта с точек зрения наблюдателей физиков и астрономов, физиологов и психологов, исследователей нейронауки и науки о зрении, в различных системах координат с формализацией законов, моделей, теорий, некоторых из множества, представлена в таблице 4-1.
Здесь следует также отметить: модель Хиндмарш–Роуз (1984) изучение скачкообразного поведения мембранного потенциала одного нейрона; Тета-модель (Эрментоут-Копелл) (1986) – характеризует нейронный взрыв, периодический переход между быстрыми колебаниями мембранного потенциала и состоянием покоя; и др.
Таблица 4-1.
Математика некоторых аспектов интеллекта - количественных отношений отдельных функций в различных системах координат с формализацией законов, моделей, теорий
Закон, модель, теория Формулировка Формула Год
- Закон Вебера–Фехнера. Интенсивность субъективного ощущения (S) линейно зависит от логарифма интенсивности раздражителя (J), K и C — константы
- Закон Рикко. Цель видна при пороговом контрасте (С), когда она ярче (∆В) на однородном фоне яркости (В); для целей малого размера пороговый контраст обратно пропорционален угловой площади (телесному углу) (А) цели; R - константа C=ΔB/B
- Модель Ходжкина–Хаксли. Математическая модель генерации и распространения потенциалов действия в нейронах; в упрощенном виде по одному из уравнений: ток через мембрану (Iм) зависит от ёмкости мембраны (Cм) и суммы ионных токов через мембрану (∑iIионi)
- Закон Хика. Увеличение количества вариантов (n) увеличивает время принятия решения (T) логарифмически; b– константа. Основа модели интеллекта, по которой скорость обработки информации, является мерой интеллекта.
- Информационная теория эмоций Симонова. Эмоция (Э) есть функция (ꬵ), зависящая от силы и качества актуальной потребности (П) и оценки вероятности её удовлетворения на основании информации о необходимых средствах (ИН) и средствах, которыми располагает субъект (ИС)
- Модель Бонгарда-Харкевича-Корогодина-Иваницкого. Ценность информации (V) связана с вероятностью достижения цели априорной (p) и апостериорной (P), а также памятью (М)
Из приложений к нейронаукам: модель Изинга (1925) - полезна для статистических моделей нейронной активности с использованием принципа максимальной энтропии (2006); уравнение Голдмана–Ходжкина–Каца (1943) – для расчета потенциала на мембране, проницаемой для ионов Na+, K+, Cl- - полезно для описания формирования биоэлектрических явлений; и др.
Связаны с теорией информации, интерфейсами и цифровой обработкой сигналов закон Фиттса, теорема Шеннона–Хартли, теорема Котельникова и др. Множество прикладных аспектов реализуется в "вычислительной нейронауке" и "математической психологии" (научные журналы), а также в принципах нейронауки.
В XXI веке большие по объему математические аппараты, характеризующие формальную систему интеллекта, обозначены и развиваются:
- Синергетические принципы работы мозга;
- Теория интегрированной информации (IIT), предложена Тонони (2004) развивается к 2023 - IIT 4.0., направлена на объяснение свойств опыта и сознания в физических (операционных) терминах, определяет свойства опыта (аксиомы), выводит свойства, которым должен удовлетворять ее субстрат (постулаты), и выражает их в математических терминах; и др.
Полный текст книги доступен:
на сайте издательства https://lanbook.com/catalog/psikhologicheskie-nauki/biofizik...
на станице автора https://www.researchgate.net/publication/400155480_BIOFIZIKA...
Глава 5. Стр 60-67 из книги Еремин А. Л. Биофизика интеллекта и физика интеллектуальных систем. — Санкт-Петербург: Лань, 2024. — 116 с.
Важные исследования задерживаются из-за того,
что в той или иной области неизвестны результаты,
уже давно ставшие классическими в смежной области.
Норберт Винер (1894—1964)
5.1. Некоторые современные тренды ИИ и информационно-коммуникационных технологий
Бионика или биологически вдохновленная инженерия — это применение биологических методов и систем, встречающихся в природе, для изучения и проектирования инженерных систем и современных технологий.
При всей моде в XXI веке на искусственный интеллект (ИИ) в научных публикациях некоторыми учеными отмечается, что "у нас никогда не будет настоящего ИИ без предварительного понимания мозга".
Технология искусственного интеллекта широко используется в промышленности, правительстве и науке. Вот некоторые известные приложения:
продвинутые поисковые системы в Интернете (например, Google Patent),
системы рекомендаций (используемые YouTube, Amazon и Netflix),
понимающие человеческую речь (такие как Google Assistant, Siri и Alexa),
самоуправляемые автомобили (например, Waymo),
инструменты для генерации и творчества (ChatGPT и AI art),
игра и анализ в стратегических играх (таких как шахматы и Го)
распознавание образов и дополненная реальность и пр.
Но это всего лишь часть огромного спектра, что может естественный интеллект (ЕИ). Таким образом, вышеперечисленное можно отнести к "агентам ИИ".
Общий искусственный интеллект (artificial generalintelligence, AGI) - гипотетический тип интеллектуального агента, который, в случае реализации, мог бы научиться выполнять любую интеллектуальную задачу, которую могут выполнять люди. Его создание входит в число долгосрочных целей отрасли. Создание AGI является основной целью некоторых исследований в области искусственного интеллекта и таких компаний, как OpenAI, DeepMind и Anthropic.
Различные же области исследований ИИ сосредоточены вокруг конкретных целей и использования определенных инструментов. Традиционные цели исследований ИИ включают в себя рассуждения, представление знаний, планирование, обучение, обработку естественного языка, восприятие и поддержку робототехники.
Попробуем обозначить всего лишь некоторые принципы, которые еще не понятны из нейронаук, чтоб через бионику воплотить их в физико-технической сфере.
В современности обозначены некоторые стратегические направления развития сложных кибер-физических систем искусственного интеллекта.
Искусственный интеллект (ИИ) (artificial intelligence, AI): способность приобретать, обрабатывать, создавать и применять знания, определенные в форме модели, для выполнения одной или нескольких поставленных задач.Комплекс технологических решений, позволяющий имитировать когнитивные функции человека (включая самообучение и поиск решений без заранее заданного алгоритма) и получать при выполнении конкретных задач результаты, сопоставимые как минимум с результатами интеллектуальной деятельности человека. Область компьютерных наук, в которой особое внимание уделяется моделированию процессов человеческого интеллекта машинами, которые работают и реагируют как люди.
Естественный интеллект (ЕИ). То, что мозг человека является общепризнанной интеллектуальной системой не вызывает сомнений. Рассматриваются различные аспекты интеллектуальной системы мозга: как распределенной интеллектуальной системы обработки, приложения когнитивных динамических систем, которые представляют собой тип интеллектуальной системы, вдохновленной мозгом.
Безопасность ИИ. Аспекты ИИ, киберфизических систем и роботов, дополненной и виртуальной реальности и связанных с ними этическими, правовыми и гигиеническими проблемами – тема научных обзоров, дискуссий и требует законодательного регулирования.
Некоторые направления информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), связанных с ИИ и программным обеспечением (ПО). В бурно развивающейся сфере ИКТ много направлений. Обозначим некоторые из них.
Цифровая трансформация – информационные тренды в биотехнических системах. Информация – это сведения, сообщения, данные, и если нет приемника-наблюдателя, который их активно ищет, или готов их воспринять, то так они и останутся в виде атрибутов физики неживой природы во всевозможных хранилищах-библиотеках, объектах макромира и микромира, или живой природы. Между тем, человек любопытен и любознателен, с врожденным инстинктом, открытым И.П.Павловым, - "что такое", - постоянно ищет, находит, изобретает новые физико-технические приспособления, увеличивающие возможности своих собственных информационных анализаторов. Цифровая трансформация - цель развития Российской Федерации на период до 2030 года; комплексное преобразование деятельности участников отрасли и органов исполнительной власти, связанное с переходом к новым бизнес-моделям, каналам коммуникаций, а также процессам и культуре, которые базируются на новых подходах к управлению данными с использованием цифровых технологий.
Дополненная реальность (англ. augmented reality, AR) — результат введения в зрительное поле любых сенсорных данных с целью дополнения сведений об окружении и изменения восприятия окружающей среды. Находит своё применение в медицине, промышленном производстве, военных технологиях. Технология Google Glass, - умные очки, с компьютерным обеспечением, отображением информации для пользователя с помощью головного прозрачного дисплея, пользователи общаются с Интернетом с помощью голосовых команд на естественном языке.
Некоторые биотехнические информационные тренды, связанные с агентами ИИ представлены на рисунке 5-1.
Оптимизация интерфейсов – на сегодняшний момент бурно развивается, многообразна. От всевозможных вариантов оптимизация наручного интерфейса, улучшения дисплеев и гаджетов, повышения эргономичности клавиатур, до поиска вариантов моделей мозг-компьютерный интерфейс (BCI), разработки стратегий оптимизации сенсорных нагрузок путем оценки у авиапилотов информационных нагрузок при наблюдении за множеством экранов видеотерминалов и приборов, трехмерных голограмм и пр.
Всемирная энциклопедия - предвосхищенный Г.Уэлсом в 1938 в эссе "Мировой Мозг" - феномен глобальной синтетической, постоянно-обновляемой энциклопедии, появился в 2001 в виде Википедии, которая к настоящему времени развилась до ~300 языков, >40 млн статей, в enWiki >4 млн редакторов (количество редакторов, и соответственно - качество некоторых статей, в ruWiki ниже), пользователей в мире - 6,3 млрд; способствует распространению новых научных работ, отражает не только текущее состояние науки, но и влияет на ее формирование в будущем.
Облачные технологии (облачные вычисления, Cloud computing) — возможности получать специальные вычислительные ресурсы через сеть, например, оперативную память, сетевые соединения, пространство на диске для решения самых разных задач (в том числе и IT).
Умные очки с распознаванием объектов и субтитрами Google Glass
Агенты ИИ управления транспортными средствами
Оптимизация интерфейса наручного,
без стекольного, голографического
Управление спутниковой группировкой "СФЕРА" Роскосмос
ПО медицинской визуализации с выставлением диагнозов ПО телескопии и Стратегия астробиологии НАСА (2015)
Рис.5-1.Некоторые биотехнические информационные тренды, связанные с агентами ИИ
Скопия (от гр.σκοπεῖν, skopein"смотреть или видеть")-важный источник для человека получения информации. Сложно переоценить значение ПО при микроскопии в различных сферах на микро- и нано- уровне, медицинской визуализации и телемедицине, телескопии на макро- уровне.
5.2. От нерешенных проблем бионики интеллекта и обратной сборки мозга к стратегиям разработок ИИ
Как о Homo sapiens иногда отзываются, как о венце биологической эволюции, так и искусственный интеллект (ИИ) можно обозначить, как венец цифровой трансформации. Между тем, много проблем с пониманием природного естественного интеллекта (ЕИ), достаточно в поисковике посмотреть их некоторые перечни "нерешенные проблемы нейробиологии".
На Всемирном саммите по информационному обществу (WSIS), организованному ООН в 2019, ЮНЕСКО подчеркнула вклад ИИ в устойчивое развитие.Указом ПрезидентаРФот10.10.2019г.№490 утверждена "Национальная стратегия развития искусственного интеллекта на периоддо 2030 года", в которой обозначаются новые тренды развития вплоть до "универсального интеллекта".
Между тем ИИ равный ЕИ не создан. Пока инженеры и программисты работают над созданием и совершенствование только отдельных агентов ИИ, но по множеству направлений: от машинного обучения (machinelearning) и попыток моделирования в компьютерах работы нейросетей (artificial neural network), до распознавания образов (pattern recognition) и пр.
Бионика интеллекта— прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур ЕИ, может касаться принципов, наблюдаемых при получении, обработке, производстве информации в естественных информационно-интеллектуальных системах.
Обозначим некоторые проблемы, которые не решены в агентах ИИ, но которые реализованы в ЕИ(рисунок 5-2).
Нейропластичность — это способность нейронных сетей в мозге изменяться посредством роста и реорганизации.Существуют два типа нейропластичности: структурная и функциональная, - которым посвящены специальные научные исследования и обзоры.
Фактор роста нейронов—небольшой секретируемый белок, поддерживающий жизнеспособность нейронов, стимулирующий их развитие, рост и активность. Впервые выделен нобелевскими лауреатами Ритой Леви-Монтальчинии и Стэнли Коэном в 1956 году. Аналогов в инженерно-технических достижениях в ИКТ не известно. Инженеры в таких случаях не расстраиваются, ссылаясь на то, что в биологии не наблюдается аналогов, изобретенных человечеством колеса, двигателя внутреннего сгорания и орбитальной группировки спутников.
Синаптический прунинг ("нейрональный прунинг", англ. Synaptic pruning) — сокращение числа синапсов или нейронов, удаление избыточных связей для повышения эффективности нейросети. Название явления происходит от английского глагола "to prune" — прореживать, подрезать ветви (кустарника, дерева). Считается, что целью синаптической обрезки является удаление ненужных нейронных структур в мозгу; по мере развития человеческого мозга более простые ассоциации, заменяются сложными структурами. Тремя моделями, объясняющими синаптическую обрезку, являются дегенерация аксонов, ретракция аксонов и выпадение аксонов.60 лет назад Хьюбелом и Визелем было открыто, что изменения в активности нейронов могут вызывать перестройку центральной нервной системы. К настоящему времени растет количество доказательств того, что молекулы иммунитета и клеточной гибели являются важными механистическими звеньями, с помощью которых изменения в нервной активности направляют сокращение специфических синапсов, подчеркивая роль глиальных клеток в этом процессе.Пока нет аналогов в агентах ИИ как "росту связей", так и "удалению связей".
Трудная проблема сознания – модель синтеза сенсорной информации, памяти и мотивации (А. Иваницкий) Проблема объединения информации – модель интегративной теории информации (Д. Тонони)
Рис.5-2. Структурно-функциональные феномены естественного интеллекта
Память, избирательность информационной функции, – за исследования физиологических основ хранения памяти в нейронах нобелевскими лауреатами в 2000 году стали Э.Кандель, А.Карлссон и П.Грингард. Отбор верифицированных знаний, запоминание важной информации и забывание не актуальной – остается проблемой моделей ИИ.
Творчество: озарение (инсайт), эврика, эмерджентность (появление) новой идеи – синтез новой информации по закономерностям синергетики,"объединения информации" или др. – не решенная проблема ИИ.
Трудная проблема сознания (hard problem of consciousness)–связана в том числе с формулировкой "что есть сознание", изучением нейронных коррелятов сознания и пр.
Коды мозга - нейронное кодирование, описывающее гипотетические взаимосвязи между стимулом и индивидуальными или коллективными нейронными реакциями, а также взаимосвязи между электрической активностью нейронов в ансамбле. Основываясь на теории, что сенсорная и другая информация представлена в мозге сетями нейронов, считается, что нейроны могут кодировать как цифровую, так и аналоговую информацию. Однако, обозначаемые виды кодирования: скоростное, временное, популяционное, разреженное и др., - пока представляют гипотетические схемы кодирования информации и полностью не повторимы в ИКТ. С этой проблематикой может быть связана и проблема "объединения информации в мозге".
Перечислим и некоторые вопросы-проблемы когнитивистики и нейробиологии, решение которых могло бы способствовать развитию и бионики интеллекта:
Проблема репрезентации, ментального представления: как именно функционирует разум (или как мозг интерпретирует и представляет информацию о мире)?
Байесовский разум: придает ли разум смысл миру, постоянно пытаясь делать прогнозы в соответствии с правилами байесовской вероятности?
Вычислительная теория разума:является ли разум системой манипулирования символами, работающей на модели вычислений, подобной компьютеру?
Коннекционизм: можно ли объяснить разум математическими моделями, известными как искусственные нейронные сети?
Воплощенное познание: влияет ли на познание организма все тело (а не только его мозг), включая его взаимодействие с окружающей средой?
Тезис о расширенном мышлении: существует ли разум не только в мозге, но и функционирует во внешнем мире, используя физические объекты в качестве психических процессов?
Дуализм разума и тела: отличается ли разум от тела?
Модульность разума: состоит ли разум из отдельных модулей, каждый из которых развился для решения определенной эволюционной проблемы из прошлого?
Динамическая нейробиология: является ли разум динамической системой?
Квантовый разум: существенно ли явления квантовой механики влияют на разум?
Полный текст книги доступен:
на сайте издательства https://lanbook.com/catalog/psikhologicheskie-nauki/biofizik...
на станице автора https://www.researchgate.net/publication/400155480_BIOFIZIKA...
Глава 6. Стр. 68-79. из книги Еремин А. Л. Биофизика интеллекта и физика интеллектуальных систем. — Санкт-Петербург: Лань, 2024. — 116 с.
Я чувствую себя настолько солидарным со всеми живущими, что для меня безразлично, где начинается и где кончается отдельное.
Альберт Эйнштейн (1879—1955)
...что на самом деле представляет собой хитросплетение наших социальных рамок... что однажды должно стать структурными законами ноосферы?
... банальный факт, в котором, однако, в действительности проявляется одна из самых фундаментальных черт космической структуры — округлость Земли... То ли еще можно сказать о его функции в ноосфере! От Запада и до Востока эволюция отныне занята в другом месте, в более богатой и более сложной области — вместе со всеми сознаниями она создает дух. Вне наций и рас неизбежно происходит образование единого человечества…
Мы безусловно, до сих пор толкали нашу расу на авантюру и недостаточно думали о проблеме, какими медицинскими и моральными факторами нужно заменить грубые силы естественного отбора, если мы их устраним...
П. Тейяр де Шарден (1881—1955)
6.1. Развертка макро-интеллект-системы человечества во времени
Для Наблюдателя изнутри макро-интеллект-системы может становится понятным, что для общего принятия человечеством знаний физики необходимо время. Примеры: считается что идея о том, что Земля круглая появилась ~ в VI веке до н. э., для общего признания понадобилось ~22 столетия при экспериментальном подтверждении сферичности ~ в XVI веке; появление предположения о том что Земля вращается вокруг Солнца относят ~V веку до н. э., также понадобилось ~22 столетия до общепризнанного гелиоцентризма ~ в XVI-XVII вв.
Общие признания если не всем человечеством, то хотя бы экспертным сообществом физиков, являют научные мемы– единицы значимой информации, идей, практик. Появление мемов во времени иногда обозначают Annus mirabilis (лат. Год чудес) — календарный год, отмеченный необычными важными событиями: 1543 — Николай Коперник опубликовал фундаментальный труд по космографии "О вращении небесных сфер" (лат. De revolutionibus orbium coelestium); 1666 – Исаак Ньютон совершил революционные открытия в математическом анализе, движении, оптике, гравитации, закон всемирного тяготения; 1905 — Альберт Эйнштейн опубликовал важные открытия, касающиеся фотоэффекта, броуновского движения, специальной теории относительности и уравнения E = mc2 в четырех статьях в журнале "Annalen der Physik". В современности физиками начато моделирование распространения мемов при мультиплексировании, объединении нескольких аналоговых и цифровых сигналов.
Информационная эра. Информационный бум начинался в XIX веке в том числе с изобретением А.Г.Беллом в 1875 году электромагнитного телефона. В ХХ веке в физике были совершены открытия и изобретения, касающиеся информации, новых методов познания внешнего мира, содержания сигналов, а также средств их доставки и связи. Из них в раздел "физика информации" можно сгруппировать открытия, получившие признание Нобелевского комитета:
(рисунок 6-1).
Все эти открытия в совокупности, с одной стороны сформировали информационную революцию в среде обитания, гигантскую информационную волну, обрушившуюся на земную цивилизацию и захлестывающую информационным потопом все человечество, с другой –могли способствовать формированию нового единого научно-технического информационно-интеллектуального макрокосма человеческой цивилизации. Предстояло проанализировать основные моменты результатов "наложения" информационной революции в окружающей среде на физиологию человека, здоровье населения, цивилизацию в целом.
Эволюция информационного взаимодействия в популяции человечества. Описание глобального информационного общества можно основывать на известных цифрах: на 7,5 млрд человек приходилось 6 млрд телевизионных установок, 6 млрд телефонов, 2 млрд компьютеров, 4 млрд интернет-пользователей ("WeAreSocial","HootSuite",2018), 3,2млрд–зарегистрированных в социальных сетях ("GlobalWebIndex",2017).
К началу ХХ века человечеством стало производиться в год информации 18•10 в 18 степени байт (18 эксабайт), обозначены параметры и объемы производимой человечеством и запоминаемой в различных средах информации, которые в мире возрастали ежегодно на 30% и достигли 2,5•10 в 18 степени байт в день ("IBM",2017).
Ноогенез глобальной популяции человечества. Актуальность изучения интеллекта человечества была обозначена с появлением в 1871 году термина "ноогенез", который получил уточняющее понятие формулировку в 2005 году: ноогенез - процесс развертки в пространстве и развития во времени интеллектуальных систем (А.Л.Еремин)(рисунок 6-2).
Следует отметить, что "ноо-" (νόος- (греч), noo- (англ), 智慧 (китайск) - не только самый ранний термин, но и по словарным значениям - объединяющий феномены "ум, разум, интеллект, мысль, инсайт, мудрость" в единое явление.
В XX веке появился понятийный аппарат как феномена глобальной интеллект системы, так и отдельных его характеристик: ноосфера (В.И.Вернадский, P. Teilhard de Chardin, É. Le Roy, 1922), всемирный мозг (WB) (H. G. Wells, 1938), коллективный интеллект (CI) (D. Engelbart, 1962), гибридный интеллект (В.Ф. Венда, 1975), глобальный мозг (P. Russell, 1983); супермозг (F. Heylighen, 1996); в XXI веке - сингулярность (R. Kurzweil, 2005), глобальная интеллектуальная история, суперинтеллект (N. Bostrom, 2014)и др.
Скорость физических сигналов-носителей информации, с которой люди(компоненты системы) обмениваются между собой информацией, увеличивалась в популяции человечества (система) от вербальных-голосовых сообщений – звук (голос, аудиосигнал) ~300 м/с, до квантово-электронных ~3∙108 м/сек (радиоэлектромагнитных волн, электрического тока, светового потока, телекоммуникаций через TV, телефонию, интернет).
Количество связей внутри человечества подсчитано (~1012), с учетом "числа Данбара"— ограничение на количество постоянных социальных связей, которые один человек может поддерживать~150 (от 100 до 250).
Численность человечества возрастала от двух первочеловеков до ~70 млн человек (XX век до н.э.), ~300 млн (к началу н.э.), ~1 млрд (к 30-м годам XX века н.э.), 6 млрд к концу XX века, в соответствии с математическими моделями (С.П. Капицы) количество человечества может достигнуть 12.5—14.0 млрд в XXI–XXII веках.
Сбор результатов измерений естественного интеллекта человека и глобальной гибридной интеллект-системы может аккумулироваться в ноометрию – таблица 6-1.
Демонстрация изменений количественных параметров, может свидетельствовать о необходимости новых методик точных подсчетов, а также переходу к сжатию информации, или на новые уровни образной визуализации и телескопии. Появились и новые качественные феномены агентов интеллектуальной системы такие как: дополненная реальность (англ. augmented reality, AR) и виртуальная реальность (VR), оптимизация мозг-компьютерных интерфейсов (BCI), облачные технологии (облачные вычисления, Cloud computing), реализован прогноз WorldBrain - глобальная синтетическая, постоянно-обновляемая энциклопедия (Wiki) с 6,3 млрд пользователей способствует распространению новых научных работ, отражает не только текущее состояние науки, но и влияет на ее формирование в будущем.
6.2. Коллективный интеллект популяции человечества - наблюдатель изнутри
Коллективные интеллект – (collective intelligence, CI) - это общий или групповой интеллект (GI), который возникает в результате сотрудничества, коллективных усилий и соперничества многих людей и проявляется в консенсусном принятии решений.
Гибридная интеллектуальная система (ГиИС) - систему, в которой для решения задачи используется более одного метода имитации интеллектуальной деятельности человека. ГиИС — это совокупность:аналитических моделей, экспертных систем, искусственных нейронных сетей, нечётких систем, генетических алгоритмов, имитационных статистических моделей.
6G и ИИ. Рассматриваются новые радиоинтерфейсы и сетевые технологии, интеграция услуг радарного сканирования и связи, а также сетей наземного и аэрокосмического базирования, новые сетевые архитектуры, обеспечивающие функционирование ИИ. Некоторые темы касаются перспектив эволюции интеллектуальных систем:
- глобальной биотехнической информационной системы – "спутниковых группировок и сетей" с использованием "нейросетей и ИИ", "связи и дистанционного зондирования Земли";
- "умного здравоохранения" - медицинские информационные системы, телемедицина;
- оптимизации биотех-интерфейса "человек-машина" - виртуальная реальность (VR), дисплеи 3D без стекла и голографические дисплеи, спектральное распознавание, бесконтактное управление;
- биофизики интерфейса мозга – медицинская физика, новых носимых устройств – медтехника;
- теории ИИ распределенного, нового кодирования;
- слияния физического и кибернетического миров;
- новых материалов (фотонные кристаллы), антенн, перехода на СВЧ-диапазон и терабайтовые объемы.
Количественные характеристики планетной интеллект системы подсчитаны, и их эволюция за последние 2000 лет графически визуализирована – рисунок 6-3.
С биофизической точки зрения на сложные системы отмечается, что человечество сегодня, проявляя отдельные черты рациональности, не может характеризоваться строго интеллектуальной "системой", "организмом", а скорее приближается к био-технической "колонии", "популяции" интеллектуальных компонентов.
В 2012 предложен метод:"нооскопия"- сканирования ноосферы "нооскопом"(рисунок 6-4). Методология является новаторской, поэтому с одной стороны – легко критикуемой, с другой – "в случае полной реализации Россией нооскопа предполагается развертка сложной системы "сенсорных сетей" по всему миру для сбора данных и сканирования деятельности в семи областях: бизнес-сфера, рыночное сознание, инфраструктура систем жизнеобеспечения человека, техногенные катастрофы, стихийные бедствия, слои специального назначения и коллективное сознание". Подсчет количеств, оценки касающиеся эволюции отдельных параметров глобальной интеллект-системы их систематизация происходят, если Наблюдатель - изнутри макро-интеллект-системы изучает её.
Между тем, описание системы наблюдателем изнутри макросистемы может быть или противоречивым или неполным.
6.3. Наблюдатель снаружи макро-интеллект-системы человечества
Для наблюдателя снаружи макро-интеллект-системы человечества новые возможности может дать изучение с околоземной орбиты. С момента запуска первого спутника (1957), согласно Индексу объектов, запущенных в космическое пространство, который ведет Управление ООН по вопросам космического пространства (UNOOSA), в июня 2023 года на орбите Земли находилось 11 330 спутников, что на 37,94% больше, чем в январе 2022 года.
Нооскопия Земли из космоса – постановка проблемы и перспектива, может быть связана с дистанционным зондированием Земли (ДЗЗ) и проблематикой определения приборов для регистрации-наблюдения-диагностики физическими методами структуры и функции ноо: - "сенсоров" - приборов датчиков, зондов, сбора информации в атмо-, гидро-, лито-, био-, техно-, космо- сфере; "синапсов", связей, соединений, в т.ч. спутников связи и "коннектома" глобальной интеллект-системы; "памяти" - компендиумов хранения глобальной информационной системы; - "интеллектуальной энергетики"; "скорости" электро-магнитных и др. обменов с помощью физических сигналов-носителей информации(рисунок 6-5).
Широкий спектр охвата “современных проблем ДЗЗ из космоса” публикуется в одноименном журнале Института космических исследований РАН и др. научной периодике. Проводится оценка эффективности многоспутниковых систем ДЗЗ, анализ космических аппаратов ДЗЗ с оценкой получаемой информации о результатах радиоконтроля и радиомониторинга, развивается направление "интеллектуальных спутниковых систем", с внедрением к 2030 году технологий 6G c использованием спутниковых связей, рассматривается "подключенный интеллект".
Рис. 6-5. Схема Наблюдатель снаружи макро-интеллект-системы, вооружен приборами и физическими методами наблюдения, с околоземных орбит сканирует ноосферу, а также тропосферу, техносферу, атмо-, гидро-, литосферу
Мировое потребление энергии человечеством (Total energy supply (TES) – Total final consumption (TFC) по данным Международного энергетического агентства (IEA, 2019) составляет 162,5 – 113,0 ТВтч, или ~1,4х10 14 Вт/час. Масса физической техносферы созданной человечеством оценивается ~ 3х10 16 кг. Некоторые физические параметры интеллект-системы человечества и их количественные измерения могут быть объединены в ноометрию макро-интеллект-системы(таблица 6-2).
По некоторым прогностическим оценкам достижение земной цивилизацией статуса I-го типа по "шкале Кардашева", энергопотребление сравнимо с мощностью, получаемой планетой от центральной звезды и источников самой планеты - 10 16—10 17 Вт, находится в пределах XXIV-XXV вв.
Таблица 6-2.
Физические параметры интеллект-системы человечества и их количественные измерения, ноометрия
Параметр, его качественные характеристики Количественные оценки Источник
Масса физической техносферы ~ 3х10 в 16 степени кг Zalasiewicz, 2017
Энергия, потребляемая человечеством ~1,4х10 в 14 степени Вт/час IEA, 2019
Количество компонентов интелсистемы человечества ~10 в 10 степени
Еремин, 2022
Количество связей между компонентами интелсистемы человечества ~10 в 12 степени
Скорость взаимодействия между компонентами интелсистемы человечества 10 в 2 – 3.10 в 8 степени м/с
Целесообразно объединение усилий для обозначения стратегий: нового уровня оптического распознавания образов при дистанционном зондировании Земли; визуализация ионизирующего излучения от наземных, подземных, подводных объектов; неионизирующего электромагнитного - от энергообъектов, средств связи и передачи информации, а также людей.
Феноменология макро-интеллект системы человечества. К феноменам, не наблюдаемым у других биологических популяций, можно отнести: появление биологического вида, обладающего синергией в рамках глобальной популяции; ее эволюция по закономерностям ноогенеза с достижением критического количества интеллектуальных компонентов, сети синапсов и автономности; наследование всей глобальной популяцией информации виртуальной и на материальных носителях; стремление глобальной популяции к ускорению информационной рефлексии; синергичное принятие решений и совместнодействие глобальной популяции; появление у популяции общих структур (рецепторов), воспринимающих информацию из различных сфер Земли и космоса.
Прикладное значение феноменологии человечества может заключаться в открывающихся возможностей: прогнозирования развития информационной сети между людьми и накопления ими информационного наследия; повышения эффективности интеллектуальных систем и использования интеллектуальной энергии популяции; разработки рекомендаций по завершению формирования и развитию деятельных органов человечества необходимых и достаточных для эффективных актов рефлексии глобальной популяции на вызовы окружающей природы и космоса.
Возможно, от "познания самого себя" человечеству легче будет перейти к поиску ноо и оценке ноогенеза на экзопланетах и галактиках.
Полный текст книги доступен:
на сайте издательства https://lanbook.com/catalog/psikhologicheskie-nauki/biofizik...
на станице автора https://www.researchgate.net/publication/400155480_BIOFIZIKA...
д.м.н. Алексей Л. Еремин, проф. КубГУ
Тайм-коды лекции
00:30 Понятие «интеллект»
02:50 Трансдисциплинарность
15:40 Современные физические методы изучения
27:00 ТАЙНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И ЭВОЛЮЦИИ РАЗУМА биофизика развития и эволюции сложных систем (ноогенез)
32:55 Увеличение скорости реакции в эволюции
34:40 Увеличение количества компонентов интел-системы
38:35 Увеличение количества связей между компонентами интел-системы
44:00 ТАЙНЫ ФЕНОМЕНОВ ИНТЕЛЛЕКТА
47:20 Феномен эврики, инсайта, появления идеи, синтеза, творчества
51:15 Фактор роста нейронов, долговременная память
55:30 ТАЙНЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНТЕЛЛЕКТА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ
58:00 Информация: виды, стандарты, единицы измерения
58:40 Информационно-технологический бум
1:00:10 Интеллектуальная энергетика
1:03:15 Проблема нормирования физических сигналов-носителей информации
1:12:25 ТАЙНЫ ПОВЫШЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТА, ОПТИМИЗАЦИИ БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
1:15:10 Стрессоустойчивость и надежность при напряженном труде
1:17:30 Интероцепция
1:18:25 Ноотропы
1:22:35 Сжатие информации, семантические графы
1:24:00 Гигиена интеллектуального труда
1:24:35 ТАЙНЫ КНИГ ОБ ИНТЕЛЛЕКТЕ И НООГЕНЕЗЕ
1:36:30 ТРЕНДЫ БУДУЩЕЙ ЭВОЛЮЦИИ ИНТЕЛЛЕКТА
1:38:30 Мировой разум и/или борьба индивидуальных супер-интеллектов
1:40:30 Дополненная реальность, оптимизация переносного интерфейса, мозг-модем-компьютер, загрузки сознания, облачные технологии
При распространённости применения в технологиях терагерцевых излучений, актуально изучение их влияния на здоровье, измерения и разработка нормативов предельно допустимых уровней (ПДУ). Цель исследования — постановка проблемы распространённости терагерцевых излучений, актуальности измерений и нормирования их влияния на человека. Проанализированы имеющиеся данные по перспективам распространения в технологиях терагерцевых излучений, по воздействию терагерцевых излучений на здоровье, ПДУ электромагнитных полей различного диапазона частот в санитарных правилах и нормах (СанПиН). Ряд исследований подтверждают влияние терагерцевых излучений на биологические объекты на молекулярном, клеточном и органном уровнях; не разработано, не утверждено нормирование ПДУ терагерцевых излучений.
Целесообразны разработка нормирования, определения и утверждения ПДУ терагерцевых излучений для обеспечения безопасности в медицине труда, медицинской физике, сохранении здоровья в среде обитания и профессионального здоровья на производстве.
Источник:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Radio Regulations. Geneva: ITU; 2024.
2. Bratman V.L., Litvak A.G., Suvorov E.V. Mastering the terahertz domain: sources and applications. Phys. Usp. 2011; 54: 837–44 https://doi.org/ 10.3367/UFNe.0181.201108f.0867 (in Russian)
3. TeraHertz technology (THz); RF Hardware Modeling. Sophia-Antipolis, France: ETSI; 2025.
4. Order of the Ministry of Health of the Russia 02.05.2023 No. 206n "On Approval of Qualification Requirements for medical and pharmaceutical workers with higher education" (In Russian).
5. Castilla, S., Terrés, B., Autore, M., et al. Fast and sensitive terahertz detection using an antenna-integrated graphene pn junction. Nano letters. 2019; 19 (5): 2765-73. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b04171
6. Valušis, G., Lisauskas, A., Yuan, H., Knap, W., & Roskos, H. G. Roadmap of terahertz imaging 2021. Sensors. 2021; 21 (12): 4092. https://doi.org/10.3390/s21124092
7. Molter, D., Ellenberger, K. S., Klier, J., Duran, S., Jonuscheit, J., von Freymann, G., ... & Deninger, A.. Kilohertz pixel-rate multilayer terahertz imaging of subwavelength coatings. Applied Sciences. 2022; 12 (10): 4964. https://doi.org/10.3390/app12104964
8. Kohlhaas R.B., Breuer S., Mutschall S., et al. Ultrabroadband terahertz time-domain spectroscopy using III-V photoconductive membranes on silicon. Optics Express. 2022; 30 (13): 23896-908. https://doi.org/10.1364/oe.454447
9. Agarwal H., Nowakowski K., Forrer A., et. Al. Ultra-broadband photoconductivity in twisted graphene heterostructures with large responsivity. Nature Photonics. 2023; 17 (12): 1047-53. https://doi.org/10.1038/s41566-023-01291-0.
10. Terahertz radiation systems: Technologies and global markets. Wellesley, USA: BCC Research; 2023.
11. 6G: The Next Horizon From Connected People and Things to Connected Intelligence Edited by Wen Tong , Peiying Zhu. Cambridge University Press; 2021.
12. Kim M.J., Eom D., Lee, H. The geopolitics of next generation mobile communication standardization: The case of open RAN. Telecommunications Policy. 2023; 47(10): 102625. https://doi.org/10.1016/j.telpol.2023.102625
13. Hardell L., Carlberg M. Health risks from radiofrequency radiation, including 5G, should be assessed by experts with no conflicts of interest. Oncol Lett. 2020 Oct; 20(4):15. https://doi.org/10.3892/ol.2020.11876.
14. International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. A Description of ICNIRP’S Independent, Best Practice System of Guidance on the Protection of People and the Environment from Exposure to Non-Ionizing Radiation. Health Physics. 2022; 122 (5): 625-8. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000001561
15. Framework for Developing Health-Based EMF Standards. Geneva: WHO. 2006.
16. Model legislation for electromagnetic fields protection. Geneva: WHO. 2006.
17. WHO research agenda for radiofrequency fields. Geneva: WHO. 2010.
18. Movsisyan M., Al-Rossais A. A., Sayeed S., Movsisyan G. Applications of terahertz waves in medical diagnostics: A literature review. International Journal of Community Medicine and Public Health. 2024; 11 (6): 2450. https://doi.org/10.18203/2394-6040.ijcmph20241512
19. Liu Y. C. et al. Safety profiles of terahertz scanning in ophthalmology. Scientific Reports. 2021; 11 (1): 2448. https://doi.org/10.1038/s41598-021-82103-9
20. Smolyanskaya O.A., Chernomyrdin N.V., Konovko A.A., et al. Terahertz biophotonics as a tool for studies of dielectric and spectral properties of biological tissues and liquids. Progress in Quantum Electronics. 2018; 62: 1-77. https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2018.10.001
21. Musina G.R., Nikitin P.V., Chernomyrdin N.V., et al. Prospects of terahertz technology in diagnosis of human brain tumors – A review. Journal of Biomedical Photonics & Engineering. 2020; 6 (2): 020201. https://doi.org/10.18287/jbpe20.06.020201
22. Cherkasova O., Peng Y., Konnikova M., et al. Diagnosis of glioma molecular markers by terahertz technologies. Photonics. 2021; 8 (1): 22. https://doi.org/10.3390/photonics8010022
23. Pu Z., Wu Y., Zhu Z., Zhao H., Cui D. A new horizon for neuroscience: terahertz biotechnology in brain research. Neural Regeneration Research. 2025; 20 (2): 309-325. https://doi.org/10.4103/NRR.NRR-D-23-00872
24. Gezimati M., Singh G. Terahertz imaging and sensing for healthcare: current status and future perspectives. Ieee Access. 2023; 11:18590-18619. https://doi.org/10.1109/access.2023.3247196
25. Svistunov A.A., Tsymbal A.A., Litvitsky P.F., Budnik I.A. Experimental and clinical substantiation of the use of electromagnetic waves of the terahertz range at frequencies of radiation and absorption of nitric oxide and oxygen in various forms of pathology. Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences. 2017; 72 (5): 365–374. https://doi.org/10.15690/vramn817 (in Russian)
26. Amini T., Jahangiri F., Ameri Z., et al. A review of feasible applications of THz waves in medical diagnostics and treatments. Journal of Lasers in Medical Sciences. 2021; 12: e92. https://doi.org/10.34172/jlms.2021.92
27. Nikitkina A.I., Bikmulina P.Y., Gafarova E.R. Terahertz radiation and the skin: a review. Journal of Biomedical Optics. 2021; 26 (4): 043005. https://doi.org/10.1117/1.jbo.26.4.043005
28. Zhang J., Liu C., Lü J., Xu R., Le, W. Terahertz technology: A new frontier in Alzheimer’s disease therapy. The Innovation Life. 2024 2(3): 100084-1. https://doi.org/10.59717/j.xinn-life.2024.100084
29. Smolyanskaya O.A., Zaytsev K.I., Dolganova I.N., et al. Tissue optical clearing in the terahertz range. In Handbook of Tissue Optical Clearing (pp. 445-458). USA, Boca Raton: CRC Press; 2022. https://doi.org/10.1201/9781003025252-28
30. Wilmink G.J., Grundt J.E. Invited Review Article: Current State of Research on Biological Effects of Terahertz Radiation. J Infrared Milli Terahz Waves. 2011; 32 (2), 1074–1122. https://doi.org/10.1007/s10762-011-9794-5
31. Zhang D. Interaction Between Terahertz Wave and Biomolecules. In: Chang C., Qi F., Zhang L., Hou L. (eds) Proceedings of the 2025 China National Conference on Terahertz Biophysics. CTB 2024. Springer Proceedings in Physics, vol 423. Singapore: Springer; 2025. https://doi.org/10.1007/978-981-96-4886-3_35
32. Song Z., Xue L., Ouyang Q. et al. Impact of a Terahertz electromagnetic field on the ion permeation of potassium and sodium channels. Communication Chemistry. 2025; 8, article number 101. https://doi.org/10.1038/s42004-025-01503-4
33. Nikitkina A.I., Bikmulina P.Y., Gafarova E.R., Kosheleva N.V., et al. Terahertz radiation and the skin: a review. J. Biomed. Opt. 2021; 26 (4): 043005. https://doi.org/10.1117/1.JBO.26.4.043005.
34. Shirkavand A., Tuchin V.V., Jahangiri F. Mohajerani E. A review on terahertz non-destructive applications for wound and diabetic foot screening. Opt. Quant. Electron. 2022; 54 (8): 467. https://doi.org/10.1007/s11082-022-03828-z
35. Cherkasova O.P., et al. Mechanisms of the effect of terahertz radiation on cells. Optics and spectroscopy. 2020. 128 (6): 852–64. https://doi.org/10.21883/OS.2020.06.49420.51-20 (in Russian)
36. Yamazaki S., Harata M,, Ueno Y,, Tsubouchi M,, Konagaya K,, et al. Propagation of THz irradiation energy through aqueous layers: Demolition of actin filaments in living cells. Sci Rep. 2020; 10 (1): 9008. https://doi.org/10.1038/s41598-020-65955-5.
37. Shaoqing M., Zhiwei L., Shixiang G., Chengbiao L., Xiaoli L., Yingwei L. The laws and effects of terahertz wave interactions with neurons. Front. Bioeng. Biotechnol. 2023; 11: 1147684. https://doi.org/10.3389/fbioe.2023.1147684
38. Rytik A.P., Tuchin V.V. Effect of terahertz radiation on cells and cellular structures. Front. Optoelectron. 2025; 18 (2): 1. https://doi.org/10.1007/s12200-024-00146-y
39. Sacco G., Zhadobov M. Physical Interactions Between Millimeter Waves and Human Body: From Macro- to Micro-Scale. IEEE Journal of Microwaves. 2024; 4 (3): 318-328. https://doi.org/10.1109/JMW.2024.3407712.
40. Wongkasem N. Electromagnetic pollution alert: Microwave radiation and absorption in human organs and tissues. Electromagnetic biology and medicine. 2021; 40 (2): 236 – 253. https://doi.org/10.1080/15368378.2021.1874976
41. Grigoriev O., Goshin M., Prokofyeva А., Alekseeva V. Features of national policy in approaches to electromagnetic field safety of radio frequencies radiation in different countries. Hygiene and Sanitation. 2019; 98(11): 1184-1190. http://dx.doi.org/ 10.18821/0016-9900-2019-98-11-1184-1190 (In Russian).
42. Controlling limits for electromagnetic environment. National Standard of the People’s Republic of Chine GB 8702-2014. Ministry of Environmental protection of the People’s Republic of Chine. 2014.
43. IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Electric, Magnetic, and Electromagnetic Fields, 0 Hz to 300 GHz. IEEE Std C95.1-2019 (Revision of IEEE Std C95.1-2005/Incorporates IEEE Std C95.1-2019/Cor 1-2019). 2019: 1-312. https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2019.8859679.
44. Limits of human exposure to radiofrequency electromagnetic energy in the frequency range from 3 kHz to 300 GHz. Consumer and Clinical Radiation Protection Bureau Environmental and Radiation Health Sciences Directorate, Healthy Environments and Consumer Safety Branch, Health Canada: 2015.
45. ICNIRP guidelines for limiting exposure to electromagnetic fields (100 kHz to 300 GHz). Health Phys 2020; 118(5): 483–524. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000001210
46. International EMF Project: investigates health effects of electromagnetic elds, advises national authorities on EMF radiation protection. Geneva: WHO; 2005.
47. International Commission on the Biological Effects of Electromagnetic Fields (ICBE-EMF). Scientific evidence invalidates health assumptions underlying the FCC and ICNIRP exposure limit determinations for radiofrequency radiation: implications for 5G. Environ Health. 2022; 21 (1):92. https://doi.org/10.1186/s12940-022-00900-9.