Перколяция (когнитивная психология)
 | Эта статья написана как личное размышление, личное эссе или аргументативное эссе , в котором говорится личные чувства редактора Википедии или представляет оригинальный аргумент по теме. ( Октябрь 2021 г. ) |
Перколяция (из латинского слова Percolatio , что означает фильтрация [ 1 ] ) - теоретическая модель, используемая для понимания того, как активация и диффузия нейронной активности происходит в нейронных сетях . [ 2 ] Перколяция - это модель, используемая для объяснения того, как нейронная активность передается по различным связям в мозге. Теория перколяции может быть легко понята, объяснив его использование в эпидемиологии . Люди, которые заражены болезнью, могут распространять болезнь путем контакта с другими в их социальной сети . Те, кто более социальны и вступают в контакт с большим количеством людей, помогут распространять болезнь быстрее, чем те, кто менее социальные. Такие факторы, как занятие и общительность, влияют на скорость инфекции. Теперь, если бы кто -то думал о нейронах как о людях и синаптических связях как о социальных связях между людьми, то можно определить, насколько легко будут распространяться сообщения между нейронами. [ 2 ] Когда нейрон стреляет, сообщение передается по всем синаптическим соединениям с другими нейронами, пока оно не сможет больше продолжаться. Синаптические соединения считаются либо открытыми, либо закрытыми (например, социальный или недобрососогласный), и сообщения будут течь вдоль любых открытых соединений, пока они не пойдут дальше. Точно так же, как занятие и общительность играют ключевую роль в распространении заболевания, так и количество нейронов, синаптической пластичности и долгосрочного потенцирования при разговоре о нейронной перколяции.
Просачивающий кластер
[ редактировать ]Ключевым аспектом перколяции является концепция перколяционных кластеров , которые представляют собой одиночные большие группы нейронов, которые связаны с открытыми связями и занимают большую часть сети. Любые сигналы, которые возникают в любой точке внутри перколяционного кластера, будут иметь большее влияние и диффузию по сети, чем сигналы, которые происходят за пределами кластера. Это похоже на то, что учитель распространяет инфекцию цельному сообществу посредством контакта со студентами и впоследствии с семьями, чем изолированным бизнесменом, который работает из дома.
История и опыт
[ редактировать ]Теория перколяции первоначально была направлена на Broadbent и Hammersley как математическая теория для определения потока жидкостей через пористый материал. [ 3 ] Примером этого является вопрос, первоначально нацеленный на Бродбент и Хаммерсли: «Предположим, что большая пористая порода погружается под воду в течение долгого времени, будет ли вода достичь центра камня?». [ 4 ] С момента своего основания теория перколяции использовалась как в прикладных областях, так и в математическом моделировании, таких областях, как инженерия, физика, химия, коммуникации, экономика, математика, медицина и география. С математической точки зрения, перколяция уникально способна проявлять как алгебраические, так и вероятностные отношения графически. [ 3 ] В сетевых и когнитивных науках теория перколяции часто используется в качестве вычислительной модели, которая имеет преимущество в тестировании теорий нейронной деятельности до необходимости какого -либо физического тестирования. [ 5 ] Он также может быть использован в качестве модели для объяснения экспериментальных наблюдений за нейронной активностью в определенной степени. [ 6 ]
Текущее исследование
[ редактировать ]Перколяция была разработана вне когнитивных наук; Тем не менее, его применение в этой области доказало, что оно является полезным инструментом для понимания нейронных процессов. Исследователи сосредоточили свое внимание не только на изучении того, как нейронная активность распространяется по сети, но и на то, как перколяция и ее аспект фазового перехода могут повлиять на принятие решений и мыслительные процессы. [ 5 ] Теория перколяции позволила исследователям лучше понять многие психологические условия, такие как эпилепсия , дезорганизованная шизофрения и дивергентное мышление . [ 2 ] Эти условия часто указывают на просачивающие кластеры и их участие в распространении избыточного сжигания нейронов. Приступы возникают, когда нейроны в мозге одновременно стреляют, и часто эти судороги могут происходить в одной части мозга, которая затем может перенести в другие части. Исследователи могут способствовать лучшему пониманию этих условий, потому что «нейроны, вовлеченные в приступ, аналогичны сайтам в перколяционном кластере». [ 2 ] Дезорганизованная шизофрения является более сложной, так как активность является показательной активностью в перколяционном кластере; Тем не менее, некоторые исследователи предположили, что перколяция информации происходит не в небольшом кластере, а в глобальном функциональном масштабе. [ 7 ] Внимание, а также перколяция также играют ключевую роль в дезорганизованном и дивергентном мышлении; Тем не менее, более вероятно, что направленная перколяция, то есть направленная перколяция, более полезна для изучения дивергентного мышления и творчества.
Таблица недавнего исследования
[ редактировать ]Ниже приведена таблица некоторых исследований и экспериментов, которые включали перколяцию. Большинство этих исследований посвящены применению теории перколяции к обработке нейронной сети с вычислительного подхода.
| Исследователь (ы) | Статья | Обзор |
|---|---|---|
| JP Eckmann, E. Moses, O. Stetter, T. Tlusty & C. Zbinden | Лидеры нейрональных культур в модели перколяции кворума | Исследователи используют перколяцию кворума для описания воздействия инициации нейронной активности в нейронных сетях |
| С. Леле-Мервиэль | Об актуальности теории перколяции к приобретению человеческих навыков | В этом документе обсуждается вклад, который внесла теория перколяции в приобретение человеческих навыков |
| R. Kozma, M. Puljic & L. Perlovsky | Моделирование целеустремленного принятия решений с помощью когнитивных фазовых переходов | Исследователи используют модели нейроперколяции для определения последствий принятия решений |
| R. Kozma, M. Puljic, P. Balister, B. Bollobas & WJ Freeman | Фазовые переходы в нейроперколяции модели нейронных популяций со смешанными локальными и нелокальными взаимодействиями | Исследователи стремятся моделировать фазовые переходы в мозге с использованием перколяции для понимания свойств нейрофилов |
| LK Gallos, Ha Makes & M. Sigman | Небольшой мир слабых связей обеспечивает оптимальную глобальную интеграцию самоподобных модулей в функциональных сетях мозга | Исследователи используют модифицированную теорию перколяции, чтобы попытаться показать новый способ мышления о модульности мозга, а не общепринятого взгляда на небольшие мировые сети |
| DB Van, P. Gong, M. Breakspear & C. van Leeuwen | Фрагментация: потеря глобальной когерентности или разрушение модульности в функциональной архитектуре мозга? | Исследователи назначают, что дезорганизованная шизофрения связана не с организацией в малой мире, но на самом деле сбой в местной организации, которая приводит к глобальной модульности функционирования |
Другие приложения
[ редактировать ]Теория перколяции была применена к самым разнообразным исследованиям, включая медицину, экономику, физику, а также другие области психологии, такие как социальные науки, промышленная и организационная психология. Ниже приведена таблица других областей исследования, которые применяют теорию перколяции, а также недавнюю исследовательскую информацию.
| Область обучения | Исследователи | Статья |
|---|---|---|
| Медицина/Эпидемиология | SB Khandelwal | Экология инфекционных заболеваний с контактными сетями и теорией перколяции |
| Экономика | D. Dufffie, G. Manso & S. Malamud | Информационная перколяция на сегментированных рынках |
| Промышленная/организационная псих | Т. Гребель | Эволюция сети в базовой науке |
| Социальная психиатрица | Р. Флорес, М. Костер, И. Линднер и Э. Молина | Сети и коллективные действия |
| Физика | N. Poccia, A. Ansuini & A. Bianconi | Далеки от равновесного перколяции, стохастических резонансов и формы в физике жизни |
| География | Он Уинзер, Pr Owens, SW Waltman, WJ Waltman, Z. Libohova & D. Beaudette | Методология изучения изменений в географии почвенного климата во времени: режимы влажности почвы США за период 1971–2000 гг. |
| Искусственный интеллект | I. Repollo, M. Grana & B. случаи | Влияние пространственной перколяции на конвергенцию раскраски граф |
| Управление чрезвычайными ситуациями и профилактика кризиса | JL Wybo | Перколяция, временная когерентность информации и профилактика кризисов |
Будущие исследования
[ редактировать ]Теория перколяции широко используется и влияет на множество различных областей; Тем не менее, исследования в области сетевой науки все еще могут быть разработаны дальше. Как вычислительная модель, Percolation имеет свои ограничения в том смысле, что она не всегда может объяснить изменчивость реальных нейронных сетей. Его ограничения не препятствуют его функциональности в целом, в некоторых случаях. [ 6 ] Для того, чтобы кто-то мог лучше понять сети мелкого мира , необходим более близкий объективный взгляд на перколяцию в нейронных сетях. Лучшим возможным способом этого было бы объединить применение моделирования перколяции и экспериментальную стимуляцию искусственных нейронных сетей. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Leleu-Merviel, Sylvie (2004). «О актуальности теории перколяции к приобретению человеческих навыков» . Eista 2004. Том II: системы образования и обучения, технологии и приложения . IIIS Редактор. С. 391–395.
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Friedenbreg, J., Silverman, G. (2012). Когнитивная наука: введение в изучение ума (2 -е изд.). Тысяча Дубов, Калифорния: Sage Publications. [ страница необходима ]
- ^ Jump up to: а беременный Беффара, Винсент; SidoRavicius, Влады (11 июля 2005 г.). «Теория перколяции». arxiv : математика/0507220 . Bibcode : 2005math ...... 7220b .
{{cite journal}}: CITE Journal требует|journal=( помощь ) - ^ Broadbent, Sr; Hammersley, JM (1957). «Процессы перколяции, I и II». Труды Кембриджского философского общества . 53 (3): 629–641. Bibcode : 1957pcps ... 53..629b . doi : 10.1017/s0305004100032680 . S2CID 84176793 .
- ^ Jump up to: а беременный Козма, Роберт; Пулджич, Марко; Перловский, Леонид (март 2009 г.). «Моделирование целенаправленного принятия решений через когнитивные фазовые переходы» . Новая математика и естественные вычисления . 05 (1): 143–157. doi : 10.1142/s1793005709001246 .
- ^ Jump up to: а беременный Экманн, JP; Моисей, E.; Stetter, o.; Tlusty, T.; Zbinden, C. (2010). «Лидеры нейрональных культур в модели перколяции кворума» . Границы в вычислительной нейробиологии . 4 : 132. Арксив : 1009,5355 . BIBCODE : 2010ARXIV1009.5355E . doi : 10.3389/fncom.2010.00132 . PMC 2955434 . PMID 20953239 .
- ^ Ван, дБ; Gong, P.; Breakspear, M.; Van Leeuwen, C. (2012). «Фрагментация: потеря глобальной когерентности или разбивка модульности в функциональной архитектуре мозга?» Полем Границы в системах нейробиологии . 6 : 20. doi : 10.3389/fnsys.2012.00020 . PMC 3316147 . PMID 22479239 .
- ^ Козма, Роберт; Пулджич, Марко; Балистер, Павел; Боллобас, Бела; Фриман, Уолтер Дж. (Июнь 2005 г.). «Фазовые переходы в нейроперколяции модели нейронных популяций со смешанными локальными и нелокальными взаимодействиями» . Биологическая кибернетика . 92 (6): 367–379. doi : 10.1007/s00422-005-0565-z . PMID 15920663 . S2CID 912262 .
- ^ Haggstrom, O.; Jonasson, J. (2006). «Уникальность и неограниченность в теории перколяции». Вероятностные опросы . 3 : 289–344. arxiv : математика/0612812 . Bibcode : 2006math ..... 12812H . doi : 10.1214/154957806000000096 . S2CID 7444277 .
- ^ Галлос, LK; Максе, ха; Сигман, М. (2012). «Небольшой мир слабых связей обеспечивает оптимальную глобальную интеграцию самоподобных модулей в функциональных сетях мозга» . ПНА . 109 (8): 2825–2830. Arxiv : 1102.0604 . Bibcode : 2012pnas..109.2825g . doi : 10.1073/pnas.1106612109 . PMC 3286928 . PMID 22308319 .
- ^ Бансал Хандельвал, Швета (май 2008 г.). Экология инфекционных заболеваний с контактными сетями и теорией перколяции (тезис). HDL : 2152/3910 . ProQuest 622038307 .
- ^ Даффи, Даррелл; Маламуд, Семон; Мансо, Густаво (сентябрь 2014 г.). «Информационная перколяция на сегментированных рынках». Журнал экономической теории . 153 : 1–32. doi : 10.1016/j.jet.2014.05.006 . S2CID 6162521 .
- ^ Гребель, Томас (июль 2012 г.). «Эволюция сети в базовой науке». Журнал эволюционной экономики . 22 (3): 443–457. doi : 10.1007/s00191-012-0266-4 . S2CID 154217698 . ProQuest 1282239642 .
- ^ Флорес, Рамон; Костер, Морис; Луннер, все; Молина, Селенс (октябрь 2012 г.). PDF . Социальные сети 34 (4): 570–584. doi : 10.1016/j.socnet . ProQuest 1027510949 .
- ^ Poccia, N.; Ansuini, A.; Bianconi, A. (2011). «Далеки от равновесного перколяции, стохастических и формированных резонансов в физике жизни» . Международный журнал молекулярных наук . 12 (10): 6810–6833. doi : 10.3390/ijms12106810 . PMC 3211012 . PMID 22072921 .
- ^ Ребелло, я.; Grana, M.; Случаи, Б. (2012). «Влияние пространственной перколяции на сходимость раскраски граф -раскраски рой». Международный журнал по инструментам искусственного интеллекта . 21 (6): 1250015. DOI : 10.1142/S0218213012500157 .
- ^ Wybo, JL (2012). «Перколяция, временная когерентность информации и профилактика кризисов». Наука о безопасности . 57 : 60–68. doi : 10.1016/j.ssci.2013.01.021 .
- ^ Уинзелер, он; Оуэнс, PR; Уолтман, SW; Уолтман, WJ; Libohova, Z.; Beaudette, D. (2013). «Методология изучения изменений в географии почвенного климата во времени: режимы влажности почвы США за период 1971–2000 гг.». Журнал Американского общества почвы . 77 (1): 213–225. Bibcode : 2013ssasj..77..213W . doi : 10.2136/sssaj2012.0123 .