Рубрика «биология» - 31

Логика сознания. Часть 11. Естественное кодирование зрительной и звуковой информации

2017-02-06 в 13:36, admin, рубрики: Алгоритмы, биология, искусственный интеллект, математика, машинное обучение, нейрон, нейронные сети, параллельное программирование, Программирование, смысл, сознание

Логика сознания. Часть 11. Естественное кодирование зрительной и звуковой информации - 1 В предыдущей части были сформулированы требования к процедуре универсального обобщения. Одно из требований гласило, что результат обобщения должен не просто содержать набор понятий, кроме этого полученные понятия обязаны формировать некое пространство, в котором сохраняются представление о том, как полученные понятия соотносятся между собой.

Если рассматривать понятия как «точечные» объекты, то такую структуру можно отчасти описать матрицей взаимных расстояний и представить в виде взвешенного графа, где вершины — это понятия, а каждому ребру сопоставлено число, соответствующее расстоянию между понятиями, которые это ребро соединяет.

Ситуация несколько усложняется, когда понятия имеют природу множеств (рисунок ниже). Тогда возможны формулировки типа: «понятие C содержит понятия A и B», «понятия A и B различны», «понятия A и B имеют нечто общее». Если положить, что близость определяется в интервале от 0 до 1, то про рисунок слева можно сказать: «близость A и C равна 1, близость B и C равна 1, близость A и B равна 0).
Читать полностью »

Генные сети, управляющие строением тела животных

2017-02-06 в 11:21, admin, рубрики: биология, Биотехнологии, генные сети, Научно-популярное, системная биология, схемотехника

Как при помощи генных сетей превратить яйцо сначала в личинку, а затем во взрослую муху? Муха, как и другие насекомые, состоит из сегментов. Сегменты объединяются в три группы — голова, грудь и брюшко. На сегменте может быть пара конечностей. В груди три сегмента, на каждом по паре ножек. Второй грудной сегмент имеет еще крылья, а третий — жужжальца (маленькие рулевые крылышки, практически незаметные без лупы). Брюшко состоит из восьми сегментов, конечностей на них нет. В голове исходно было шесть сегментов, но в ходе эволюции насекомых границы между ними совершенно стерлись. Их конечности — это усики, которыми муха нюхает и щупает, и три пары ротовых конечностей. У жука или таракана это были бы жвалы, максиллы и нижняя губа, а у мухи они все сливаются в хоботок.

Чтобы все органы были на своем месте, каждая клетка должна знать, в каком месте зародыша она находится. Поэтому на ранних стадиях развития зародыша, когда в нем еще нет никаких органов и все клетки выглядят одинаково, в нем появляется биохимическая «координатная сетка» с передне-задней, спинно-брюшной и лево-правой осями. Мутации генов, образующих координатную сетку, могут легко и быстро изменить облик животного — передвинуть органы на другое место, изменить их количество и так далее. Поэтому такие гены важны для эволюции животных и очень активно изучается. Генная сеть разметки зародыша у мухи дрозофилы — любимой игрушки генетиков — пожалуй, самая изученная среди генных сетей животных.
Читать полностью »

Логика сознания. Часть 10. Задача обобщения

2017-01-31 в 14:18, admin, рубрики: Алгоритмы, биология, искусственный интеллект, математика, машинное обучение, нейрон, нейронные сети, параллельное программирование, Программирование, смысл, сознание

Логика сознания. Часть 10. Задача обобщения - 1 В принципе, любая информационная система сталкивается с одними и теми же вопросами. Как собрать информацию? Как ее интерпретировать? В какой форме и как ее запомнить? Как найти закономерности в собранной информации и в какой форме их записать? Как реагировать на поступающую информацию? Каждый из вопросов важен и неразрывно связан с остальными. В этом цикле мы пытаемся описать то, как эти вопросы решаются нашим мозгом. В этой части пойдет разговор о, пожалуй, самой загадочной составляющей мышления — процедуре поиска закономерностей.

Взаимодействие с окружающим миром приводит к накоплению опыта. Если в этом опыте есть какие-либо закономерности, то они могут быть выделены и впоследствии использованы. Наличие закономерностей можно интерпретировать, как присутствие чего-то общего в воспоминаниях, составляющих опыт. Соответственно, выделение таких общих сущностей принято называть обобщением.

Задача обобщения – это ключевая задача во всех дисциплинах, которые хоть как-то связаны с анализом данных. Математическая статистика, машинное обучение, нейронные сети – все это вращается вокруг задачи обобщения. Естественно, что и мозг не остался в стороне и как мы можем иногда наблюдать на собственном опыте, тоже порой неплохо справляется с обобщением.
Читать полностью »

Биология поведения человека: Лекция #4. Молекулярная генетика, I [Роберт Сапольски, 2010. Стэнфорд]

2017-01-29 в 14:12, admin, рубрики: Vert Dider, биология, Блог компании Vert Dider, генетика, Здоровье гика, Научно-популярное, Сапольски, стенфорд, Человек

Биология поведения человека: Лекция #4. Молекулярная генетика, I [Роберт Сапольски, 2010. Стэнфорд] - 1

Мы продолжаем публиковать лекции Стэнфордского университета.
Представляем вам четвёртую лекцию курса 2010 г. «Биология поведения человека» профессора Роберта Сапольски.
Это первая часть раздела, посвященного связи биологии поведения и молекулярной генетики. В ней рассказывается о связи синтеза белков и точечных мутаций с микроэволюционными изменениями, и обсуждаются конфликтующие друг с другом теории градуализма и прерывистого равновесия, а также феномен эпигенетики. Лекция под катом в списке уже переведённых лекций.
Всего в курсе 25 лекций, постепенно мы переведём все. Читать полностью »

Сборка схем из биологических переключателей

2017-01-19 в 18:55, admin, рубрики: биология, Биотехнологии, генные сети, Научно-популярное, системная биология, схемотехника

(предыдущая статья цикла: geektimes.ru/post/283686)

Логика включения оперонов разных путей обмена веществ у кишечной палочки близка к элементам AND и OR. Поэтому на их основе можно сделать генную конструкцию, реализующую произвольную логическую схему (не слишком сложную). Существуют программы, например Cello, которые из описания логики на языке Verilog делают последовательность генной конструкции, реализующей эту логику.

Cложнее оказывается обратная задача: из последовательности природной ДНК получить описание логики ее регуляции. Начнем с простых случаев, где нет сложных петель обратных связей и интеграции множества сигналов на одном опероне. Почти вся регуляция генов кишечной палочки удовлетворяет этим условиям. Если взять все известные регуляторные связи между генами кишечной палочки и построить сеть из них, то можно подсчитать статистику «мотивов» этой сети (способов соединения элементов) и выделить самые часто используемые.
Читать полностью »

Биология поведения человека. Лекция #3. [Роберт Сапольски, 2010. Стэнфорд]

2016-12-16 в 13:46, admin, рубрики: Vert Dider, биология, Блог компании Vert Dider, генетика, Здоровье гика, Научно-популярное, Сапольски, стенфорд, Человек

Биология поведения человека. Лекция #3. [Роберт Сапольски, 2010. Стэнфорд] - 1

Представляем вам третью лекцию курса «Биология поведения человека» профессора Стэнфордского университета Роберта Сапольски.

В этой лекции внимание уделяется индивидуальному и родственному отбору, логике поведения, конкурентному инфантициду, мужским и женским иерархиям, изменениям соотношения полов в группе, межполовой конкуренции и другим феноменам из мира биологии поведения. Это вторая лекция на тему эволюции поведения, первую часть этой темы, а так же вступительную лекцию вы найдёте в списке переведённых лекций под катом. Всего в курсе 25 лекций, постепенно мы переведём все. Читать полностью »

Логика сознания. Часть 9. Искусственные нейронные сети и миниколонки реальной коры

2016-12-15 в 21:17, admin, рубрики: Алгоритмы, биология, искусственный интеллект, машинное обучение, нейрон, нейронные сети, обработка изображений, Программирование, Разработка робототехники, смысл, сознание

Логика сознания. Часть 9. Искусственные нейронные сети и миниколонки реальной коры - 1
Приходит ветеринар к терапевту. Терапевт: — На что жалуетесь? Ветеринар: — Нет, ну так каждый может!

Искусственные нейронные сети способны обучаться. Воспринимая множество примеров, они могут самостоятельно находить в данных закономерности и выделять скрытые в них признаки. Искусственные нейронные сети во многих задачах показывают очень неплохие результаты. Закономерный вопрос — насколько нейронные сети похожи на реальный мозг? Ответ на этот вопрос важен главным образом для того, чтобы понять, можно ли, развивая идеологию искусственных нейронных сетей, добиться того же, на что способен человеческий мозг? Важно понять, носят ли различия косметический или идеологический характер.

Как это ни удивительно, но очень похоже, что реальный мозг противоречит всем базовым принципам искусственных нейронных сетей. Это вдвойне удивительно, учитывая, что изначально искусственные нейронные сети создавались как попытка воспроизвести именно биологические механизмы. Но в том и коварство подобных ситуаций. Очень часто то, что на первый взгляд выглядит правдоподобно, на поверку оказывается полной противоположностью того, что есть на самом деле.
Читать полностью »

Математика биологических переключателей

2016-12-14 в 17:52, admin, рубрики: биология, Биотехнологии, генные сети, Научно-популярное, системная биология, схемотехника

(продолжение. Предыдущая часть: «Автоматика из ДНК и белков: что у нее общего с электроникой?»)

Мы остановились на том, что лактозный оперон похож на логический элемент AND. Но откуда у него берутся цифровые свойства? Ведь оба входных сигнала (концентрации цАМФ и лактозы), вообще-то, аналоговые. Попробуем нарисовать входные функции лактозного оперона.
Каждый вход лактозного репрессора состоит из двух этапов молекулярного узнавания. Лактоза связывается с лактозным репрессором, а репрессор — с ДНК. В клетке находится несколько десятков молекул репрессора, каждая из которых, пока нет лактозы, может связываться с началом лактозного оперона. Когда она там связана, РНК-полимераза не может начать работу. Из-за теплового движения молекулы репрессора то и дело отваливаются от ДНК и присоединяются обратно. Если репрессора нет совсем, оперон работает на полную мощность (сейчас для простоты считаем, что катаболический активатор есть в избытке). При малых концентрациях репрессора он снижает активность оперона практически линейно. Но дальше эффект каждой новой порции репрессора все меньше и меньше, и в целом график зависимости близок к гиперболе y = 1 / (x + 1)

Читать полностью »

Биология поведения человека. Лекция #2. [Роберт Сапольски, 2010. Стэнфорд]

2016-12-05 в 16:27, admin, рубрики: Vert Dider, биология, Блог компании Vert Dider, генетика, Здоровье гика, Научно-популярное, Сапольски, стенфорд, Человек

Биология поведения человека. Лекция #2. [Роберт Сапольски, 2010. Стэнфорд] - 1

Приветствуем! Мы продолжаем публиковать лекции Стэнфордского университета. Рады представить вторую лекцию курса 2010 г. «Биология поведения человека» профессора Роберта Сапольски.
Читать полностью »

Лишь бы не хлебом единым

2016-12-04 в 17:22, admin, рубрики: биология, Биотехнологии, Блог компании Genotek, глютен, диета, еда, Здоровье гика, мозг, Научно-популярное, хлеб, метки: глютен, диета, хлеб

Хлеб — это самая простая еда, которой можно утолить голод. «Мне мало надо! Краюшку хлеба. И каплю молока. Да это небо. Да эти облака», написал Велимир Хлебников, основоположник русского футуризма и «председатель земного шара». Очевидно, у Хлебникова было отменное здоровье, потому что у людей с непереносимостью лактозы или глютена эти строки вызвали бы вопросы. Как гены влияют на нашу диету и почему все так беспокоятся об этом «глютене» рассказывает Genotek.