нейронаука
May. 7th, 2007 01:35 pmДокладываю. Позапрошлую неделю провёл в Германии, на интервью в аспирантуры в двух Bernstein Centers for Computational Neuroscience — в Берлине и во Фрайбурге. Результаты уже известны (меня готовы взять и туда, и туда), но об этом отдельно.
Всё это произошло достаточно спонтанно. В январе я закончил физфак, и с неизбежностью встал вопрос о дальнейших занятиях. В прошлом году (для сравнения) я посылал документы на PhD в группы к Renate Loll в Утрехт и к Carlo Rovelli в Марсель — успехом это не увенчалось, а за год я стал сильно сомневаться в том, что курс на математическую физику выбран верно. Экспериментальный факт: с нового года я просматриваю все абстракты hep-th, и ни разу мне не захотелось разобраться ни в одной статье (были несколько, в которые я заглянул из любопытства). Некоторые статьи по основаниям квантовой механики из quant-ph мне значительно более интересны, но профессионально погружаться в эту тему (когда-то была мысль подавать на философский факультет в Оксфорд) по ряду причин не хочется.
Короче говоря, весной ко мне пришла безумная мысль о смене направления деятельности на нейронауку, а в Германии обнаружились замечательные BCCN центры, которые в стремлении к междисциплинарности завлекают к себе выпускников разных естественно-научных специальностей. Во время поездки я с большим удивлением обнаружил, что там полно бывших физиков! Один занимался конформной теорией поля, другой — элементарными частицами высоких энергий. Мотивация перехода у всех примерно одинаковая (струны — где они, а мозг — вот, примерно так).
Честно говоря, теперь я немного озадачен. Хотя бы потому, что в рамках системы ценностей, отчасти привитых Семёнычем, переход от математической физики к нейронауке ощущается как падение (как и почти любой другой переход, собственно). Полагаю, кстати, что такой взгляд может быть вредным.
Про города и про науку напишу отдельно.
Update: развернуть комментарии.
Всё это произошло достаточно спонтанно. В январе я закончил физфак, и с неизбежностью встал вопрос о дальнейших занятиях. В прошлом году (для сравнения) я посылал документы на PhD в группы к Renate Loll в Утрехт и к Carlo Rovelli в Марсель — успехом это не увенчалось, а за год я стал сильно сомневаться в том, что курс на математическую физику выбран верно. Экспериментальный факт: с нового года я просматриваю все абстракты hep-th, и ни разу мне не захотелось разобраться ни в одной статье (были несколько, в которые я заглянул из любопытства). Некоторые статьи по основаниям квантовой механики из quant-ph мне значительно более интересны, но профессионально погружаться в эту тему (когда-то была мысль подавать на философский факультет в Оксфорд) по ряду причин не хочется.
Короче говоря, весной ко мне пришла безумная мысль о смене направления деятельности на нейронауку, а в Германии обнаружились замечательные BCCN центры, которые в стремлении к междисциплинарности завлекают к себе выпускников разных естественно-научных специальностей. Во время поездки я с большим удивлением обнаружил, что там полно бывших физиков! Один занимался конформной теорией поля, другой — элементарными частицами высоких энергий. Мотивация перехода у всех примерно одинаковая (струны — где они, а мозг — вот, примерно так).
Честно говоря, теперь я немного озадачен. Хотя бы потому, что в рамках системы ценностей, отчасти привитых Семёнычем, переход от математической физики к нейронауке ощущается как падение (как и почти любой другой переход, собственно). Полагаю, кстати, что такой взгляд может быть вредным.
Про города и про науку напишу отдельно.
Update: развернуть комментарии.
no subject
Date: 2007-05-07 11:02 pm (UTC)no subject
Date: 2007-05-08 12:24 am (UTC)no subject
Date: 2007-05-08 11:07 am (UTC)Моя мотивация такова. Я бы хотел найти область науки, которая будет мне интересна и в которой я смогу что-то делать (и надеяться сделать). Скепсис, с которым серьёзные люди смотрят на человека, который после магистратуры вдруг решил попробовать переключиться на что-то совсем новое, -- мне вполне понятен (и спасибо за его высказывание). Но пытаться продолжать заниматься тем, к чему не очень-то способен, -- тоже может оказаться большой ошибкой в жизни, как мне кажется.
Вероятно, моя проблема в том, что мне интересно многое, но ничто не поглощает целиком.
no subject
Date: 2007-05-08 04:36 pm (UTC)no subject
Date: 2007-05-08 09:38 pm (UTC)Речь идет о том, что наличие больших денег в некоторой области создает иллюзию больших возможностей во всех отношениях. Сначала дают деньги на аспирантуру, потом на постдока, потом вы оказываетесь в каком-нибудь нейроинституте, и все это выглядит как настоящая наука. Может, это мне так не повезло, но все встречавшиеся мне в том или ином смысле люди (от просто знакомых до директора института, в котором работали знакомые), занимающиеся мозгом, были шарлатанами.
no subject
Date: 2007-05-08 11:49 pm (UTC)Computational Neuroscience eto sovsem ne to chto Cognitive Neuroscience itp.
Computational Neuroscience -- eto v pervuju i glavnuju ochered' etot zhurnal:
http://neco.mitpress.org/contents-by-date.0.shtml
Ono vsego lish' "inspired from neuroscience", a zanimaetsja:
"adaptive control", "machine vision", "machine learning", "data mining",
"information fusion", "distributed systems", "adaptive systems",
"VLSI design", "multi-agent systems", "evolutionary computations",
"bayesian learning", "complexity of large networks", "statistical inference",
"pattern recognition", "adaptive digital signal processing" (to name a few),
a prilozhenija vsego etogo: robotics and control systems.
po suti: chto-to mezhdu "computer science" i "engineering".
no subject
Date: 2007-05-09 01:06 am (UTC)То, про что вы говорите, по крайней мере понятно о чем и действительно некий раздел computer science and engineering. Правда, он у меня тоже не вызывает большого энтузиазма, особенно слова neural networks.
no subject
Date: 2007-05-09 02:02 am (UTC)v svoih knigah upotrebljal slova "nejronnye seti" (ne bez nuzhdy):
"Адаптация и обучение в автоматических системах", М., 1968;
"Основы теории обучающихся систем", М., 1970;
"Теория нелинейных импульсных систем", М., 1973 (+Ю.С.Попков);
"Релейные автоматические системы", М., 1974.
a takzhe:
http://edurss.ru/cgi-bin/db.pl?cp=&page=Book&id=18683&lang=Ru&blang=ru&list=144
http://edurss.ru/cgi-bin/db.pl?cp=&lang=Ru&blang=ru&list=144&page=Book&id=18880
i celaja glava tut:
"Информационная теория идентификации" Я. З. Цыпкин, 336 с.
М. Наука, Изд. фирма "Физ.-мат. лит." 1995
Po povodu "здорово разобраться в работе мозга".
Vot kto zanimalsja modelirovaniem: Пятецкий-Шапиро И.И., Гельфанд И.М.,
Гурфинкель В.С., Цетлин М. Л., Фомин С. В. -- vzjato iz etoj bibliografii:
http://209.85.129.104/search?q=cache:XD4ZNzW-XZIJ:www.library.biophys.msu.ru/FominBerk/literature.htm
k etoj knige: http://library.biophys.msu.ru/FominBerk/index3.htm
Esche est' prekrasnoe predislovie k knige: Ю.И. Аршавский, И.М. Гельфанд, Г.Н. Орловский
"Мозжечок и управление ритмическими движениями" М.: Наука, 1984.
http://www.amazon.com/Cerebellum-Rhythmical-Movements-Studies-Function/dp/0387159649/
V pervye god-dva Dmitriju ne grozit "здорово разобраться в работе мозга", a grozit emu na nemetchine vyuchit' 2-3 novyh jazyka programmirovanija i sochinit' 50 tysjach strok koda na nih.
no subject
Date: 2007-05-09 03:25 am (UTC)То, что И.М. Гельфанд занимался биологией, хорошо известно. Если бы Гельфанд был помоложе, и
Ну а изучение 2-х-3-х языков программированния и написание 50 тысяч строк кода - я не сомневаюсь, что есть люди, которые найдут в этом источник радости - но это не наука, и уход людей из науки вызывает у меня сожаление. Такие уж у меня предрассудки.
no subject
Date: 2007-05-09 12:08 pm (UTC)Масса людей занимаются чисто экспериментальными исследованиями мозга, на разных уровнях от отдельных нейронов и выше, in vivo и in vitro. Это разве не наука (в том смысле, в котором биология вообще наука)? Потом, есть моделирование разнообразных биологических процессов опять же на разных уровнях -- математические модели, сравнение их с экспериментальными данными. Не наука? Есть попытки моделирования каких-то нейропроцессов, но не через копирование биологического устройства, а с тем чтобы передать характерные черты поведения (например, модели того, как мозг управляет движениями руки). Есть более прикладные задачи -- brain-machine interfaces, например. Ну, а если брать уровень сильно выше, то есть нейролингвистика, например, со вполне интересными рассуждениями и исследованиями.
Вы отказываете всем этим направлениям в научности и осмысленности?
Конечно, наивно расчитывать "разобраться, как мозг работает" в целом -- и ниоткуда не следует, что это вообще возможно. Но есть масса более локальных вопросов и задач, которые вполне можно исследовать, как мне кажется. Строить модели. Накапливать данные в ожидании (хоть какого-нибудь) прорыва в понимании. Решать прикладные задачи (искусственная рука).
Реплика
no subject
Date: 2007-05-09 09:38 pm (UTC)Это мнение не научных направлениях, а о конкретных людях. Да, они шарлатаны именно в том смысле, что осознанно занимаются жульничеством. Довольно мелким, напрямую ни у кого ничего отнимают. Основная методика жульничества - пообещать что-нибудь заведомо не достижимое (в рамках данного научного направления), от метода лечения какой-нибудь болезни, до "разобраться, как мозг работает", и получить под это деньги от налогоплательщиков. Затем они имитируют научную деятельность.
Настоящая наука идет от проблем, и от идей, как решить эти проблемы. Если проблема биологическая - из хороших ученых ей занимаются биологи. Они могут привлекать любые средства, которые им понадобятся - но если они им действительно нужны и помогают решить их задачи.
В настоящее время есть немало денег под проекты такого сорта: разработать количественные методы решения таких-то биологических наук. Это - шарлатанство. Обычно это сводится к посторению так называемых математических моделей, и последующему обсчете из на компьютерах, желательно - на суперкомпьютерах, потому что это дороже. Модели эти не исходят из понимания сути биологического явления, а являются просто дифференциаными уравнениями, решения которых ведут себя похоже на наблюдаемые явления. Скажем, 25 обыкновенных ДУ с 40 параметрами, из которых 10 известно из эксперимента, 10 берется с потолка, а остальные 20 подбираются так, чтобы решения напоминали данные эксперимента. Это не выдумка, а рассказ о слышанном мной докладе (за точность количества параметров и уравнений не ручаюсь, но приблизительно столько).
Вы описали подобную деятельность более доброжелательно: "Есть попытки моделирования каких-то нейропроцессов, но не через копирование биологического устройства, а с тем чтобы передать характерные черты поведения (например, модели того, как мозг управляет движениями руки)."
В такого рода деятельности вам поначалу достанется именно писание кода, я думаю, что
no subject
Date: 2007-05-10 08:59 pm (UTC)Моделью обычно называют минималное описание гипотезы и альтернативы, и вместе с тем предлагают эксперимент иx различающий. Т.е. статистические методы должны затем применятся к статистике эксперимента. Так свободныx параметров не может быть больше 1-2 (2 - уже много).
В самом xудшем варианте компьютерного эксперимента (Вами описанного) есть, однако, противоречие -- нельзя вручную подобрать 20 параметров -- для опробывания 2 вариантов для каждого потребуется всего 2^20 степени экспериментов.
Если у модели 4 параметра, то все равно исследуется зависимость от одного, а на все остальные наложены ограничения (текущей парадигмой в данной науке или предыдущими работами авторов). Всегда можно легко сказать, что в модели есть 100 параметров, поскольку сама структура модели или класс моделей может параметризоваться еще 99ми. Но, на самом деле, надо смотреть
как выведена модель -- если старые модели не давали ввести новую связь параметров и выделить аналитически один (проверяемый), то требуется новая абстракция, где наложенные связи между параметрами будут разрешены в нужную сторону и количество степеней свободы для эксперимента станет снова 1. Такие модели (кроме необxодимыx: минимальности, проверяемости) еще обладают
свойством объяснительности (обобщаемости в классе), т.е. вводят новую абстракцию, которая иногда неожиданно оказывается полезной и в смежныx областяx (экспериментаx). Неожиданно - для посторонниx, а для того, кто это придумывает - целенаправленно.
Nature - весьма экспериментально направленный журнал, публикует огромное количество моделей, в том числе и проверяемыx только на компьютере, но этому журналу все вполне доверяют.
no subject
Date: 2007-05-10 09:38 pm (UTC)Ключевым в их деятельности является посторение дифференциальных уравнений и их исследование, а не подбор параметров. У меня сложилось впечатление, что параметры подбираются методом тыка, или, если угодно, educated guess. О переборе всех возможных значений параметров речи не было - ясно, что это невозможно, тем более что параметры - вещественные числа.
Аргумент с Nature - очень странный. Престижный журнал, да. Ну и что?
no subject
Date: 2007-05-10 11:55 pm (UTC)авторам, пытаясь сделать модели минимальными и проверяемыми - до тex пор, пока обе стороны не
согласятся в том, что именно предложено нового в данной идее (или нет) и как это все реализовать в модели
и проверить. То, что статью в Nature прочитают не только студенты из данной области (даже не из области, а
делающие данную очень узкую задачу), а прочитает практически весь мир, - делает Nature особым
журналом, imho.
Да, Nature - престижный, что не значит в данном случае "работающий исключительно по модным темам",
для физиков, химиков, биологов -- это самый строгий журнал. Поскольку это все науки экспериментальные,
то слово "моделирование" в ниx презренное (очень многие экспериментаторы, в том числе занимающие
редакторские места в очень xорошиx экспериментальныx журналах) так прямо и говорят. Вот это и есть
предрассудок, и я неоднократно видел, как те же экспериментаторы нуждаясь в моделяx создают ровно
то самое -- системы ОДУ с 40 параметрами.
no subject
Date: 2007-05-11 12:53 am (UTC)Я так же сразу сказал, что нейронаука - денежное, и, тем самым, в определенном смысле престижное занятие.
Так что вы с чем-то не тем спорите.
no subject
Date: 2007-05-11 08:31 am (UTC)Ясно, что в математике делается много плохих работ (потому что в любом виде человеческой деятельности хорошего получается мало). Но я бы не стал защищать тезис "математика -- профанация науки", приводя в пример какой-нибудь никуда не годный доклад, на котором мне случилось побывать. Достаточное ли у Вас знакомство с нейронаукой, чтобы утверждать, что хороших (хотя бы осмысленных) работ там нет вообще? Мне кажется, что даже моё весьма поверхностное знакомство не позволяет мне с этим согласиться.
Ясно также, что нейронаука -- область модная, поэтому плохих работ там больше, чем могло бы быть. То же самое можно сказать про нанотехнологии или про квантовые компьютеры. Позволю себе предположить, что к квантовым вычислениям Вы относитесь схожим образом -- считаете шарлатанством. Я не соглашусь: там много важных и интересных результатов, это вполне наука.
При этом hype вокруг квантовых вычислений мне тоже, мягко говоря, не нравится. Мода способствует тому, что появляется огромное количество бессмысленных работ, громких пустых обещаний, и (в Вашей терминологии) выманивание денег налогоплательщиков обманным путём. Что-то похожее можно говорить и про струны: мода, обещания, "шарлатанство". Да, но и интересного там навалом.
no subject
Date: 2007-05-11 08:49 am (UTC)Я думаю, вы не будете спорить, что на счету математики и физики немало достижений, как и просто "во славу человеческого разума" (Якоби), так и прикладных. На самом деле без достижений этих наук наша жизнь была бы совершенно иной.
Расскажите мне про достижения нейронауки, сравнимые, скажем, с анализом Фурье по полезности (в частности, вся передача информации, как аналоговая, так и цифровая, основаны на анализе Фурье), или с доказательством гипотезы модулярности (гипотезы Таниямы-Шимуры-Вейля) по глубине. Или с общей теорией отностительности, или с квантовой электродинамикой.
Про квантовые компьютеры я когда-то писал подробно, вам, наверное, это запомнилось.
Струны гораздо дешевле, чем нейронаука и квантовые компьютеры. Превращению теории струн в шарлатанство мешают два фактора - адекватное количество денег (это просто часть денег идущих на физику высоких энергий, это не новая наука), и трудность предмета - высокий порог, через который шарлатанам не перешагнуть.
no subject
Date: 2007-05-11 09:56 am (UTC)Я бы сравнивал нейронауку (исключая из неё computer science) с молекулярной биологией. Достижения могут быть экспериментальные (обнаружена, допустим, корреляция между такими-то нейронными показателями и такими-то действиями человека) и прикладные (удаётся управлять курсором "без рук" по сигналу электроэнцефалограммы). Теоретические (модельные) достижения тоже есть, но скромные.
Наш мозг напоминает какую-то штуку с "Зоны" Стругацих: совершенно непонятно, как она работает, но изучать-то хочется! Тут поковырять, там посверлить. Помоделировать. Научиться управлять. А что еще делать? Интересно же.
Я не помню в точности, что Вы писали о квантовых компьютерах. Кажется, когда-то Вы приводили против них тот аргумент, что вся эта деятельность основана на наивном предположении, что квантовая механика верна с невероятной степенью точности. Это, по-моему, неверно (она на этом не основана), но это совсем другой разговор.
Насчет струн: как Вы знаете, в последнее время участились разговоры (и вышли две книжки) о том, что это как раз-таки "шарлатанство" в Вашем смысле. То есть не в том смысле, что это лженаука, а в том смысле, что громких обещаний много -- а соответствующих результатов мало.
no subject
Date: 2007-05-11 07:53 pm (UTC)Но давайте последуем вашему предложению и сравним с молекулярной биологией. На ее счету открытие структуры ДНК, белков, генетического кода, понимание каких-то механизмов функционирования клеток на молекулярном уровне.
Вы полагаете, что обнаружение корреляций - это сравнимые достижения?
Должен признаться, что исследование корреляций я отношу к одним из первых признаков шарлатанства в науке. Наука должна исследовать причинные связи, а не корреляции. При этом сплошь и рядом обнаруженные корреляции выдаются за причинные связи, что уже шарлатанство в чистом виде.
В романе Стругацких много чего есть, и, в частности, такая идея - современная событиям наука неадекватна для исследования Зоны. Сталкер понимает Зону лучше всяких ученых.
Аналогично дело обстоит с мозгом, как мне кажется. Современные физико-математические методы неадекватны для исследования мозга. От традиционной психиатрии и психологии (и даже от художественной литературы) пользы больше.
Я пересказывал мнение одного из крупнейших специалистов по computer science, Л. Левина. Квантовый компьютер действительно требует, чтобы законы квантовой механики выполнялись с абсолютной точностью, на этом основана вся идея.
Из этих двух книжек о струнах одна написана шарлатаном (Войтом), не стесняющегося полуобмана публики на суперобложке, и не внесшего никакого вклада в науку. В ЖЖ есть первоклассный специалист по этим вещам,
В теории струн полно результатов. А обещаний практически нет - это единственный имеющийся на данный момент подход к обединению квантовой теории поля и гравитации. Вполне естественно им заниматься. При этом это столь же дешевый предмет, как и математика (это почти математика), и налогоплательщики несут риск неудачи в обычных масштабах, чего нельзя сказать к нейронауке или квантовых компьютерах.
no subject
Date: 2007-05-11 09:28 pm (UTC)& postdocs своими лучшими годами в жизни. А налогоплательщики расплачиваются
за оxрану патентов в фармакологии.
О корреляцияx: stat. physics, cond-mat & superconductance, nuclear scattering, та
же современная теория поля с ренормгруппой (называемая суперструнами (в физической,
а не математической ее части)), вся химия -- одни корреляции.
О передаче информации: DSP (digital signal processing) имеет дело (digital) с дискретными по
времени и амплитудам процессами (функционалный анализ тут полезен, но не определяет все)
и Fourier-transform (в данном случае: discreet) - одно из важныx представлений (тут даже не
"полезность", а скорее необxдимость, как необxодимость умножения-деления), полиномы
Чебышева имеют большее отношение к "inner core of DSP".
Что касается того полезного, чем все пользуются, то LPC (linear predictive codes) и
CDMA (code-division-multiple-access) в каждом сотовом телефоне изначально инспирировались
в области "machine learning" (тут передача информации и computational neuroscience не
отделимы). Для общего представления можно порекоммендовать:
http://www.inference.phy.cam.ac.uk/mackay/itprnn/book.html
(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2007-05-11 09:33 pm (UTC)Все же не единственный (но самый интересный, безусловно).
no subject
Date: 2007-05-11 10:53 pm (UTC)Про молекулярную биологию и нейронауку: интересно, если уж на то пошло, а открытие нейронов и всей мозговой машинерии, понимание механизмов формирования и передачи сигналов в аксонах, ну и так далее -- это всё Вы не рассматриваете как достижения? Молекулярная биология продвинулась дальше нейронауки, я не спорю с этим. Я предложил сравнивать их методологически, чтобы не заниматься бессмысленным сравнением биологии с математикой.
Что касается мнения Левина. Оно мне известно. Я с ним не согласен. Как не согласны и сотни других "крупнейших специалистов по computer science". Львиная доля деятельности в области квантовых вычислений -- это механизмы коррекции ошибок. Все современные квантовые алгоритмы содержат в себе такие механизмы. Доказана важная общая теорема, что если уровень декогеренции в некотором смысле ограничен константой (любой), то квантовые вычисления любой длины можно реализовать. Есть основания предполагать, что если квантовая механика неверна, то поправки к ней должны играть примерно такую же роль, как и декогеренция. Замечу, что есть люди, которые спорят с этой (довольно общепризнанной) теоремой; но в любом случае это серьёзные научные споры, а не краткое заявление Левина, что, мол, квантовые компьютеры потому-то и потому-то очевидно невозможны точка.
Теперь про струны. Мнение
(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2007-05-11 11:50 pm (UTC)Это мне кажется ключевым пунктом. Я хотел бы понять вашу позицию: вы считаете, что современная наука неадекватна для исследования мозга? Если так, следует ли из этого, что от исследований мозга надо сейчас вовсе отказаться?
(no subject)
From:no subject
Date: 2007-05-19 11:26 pm (UTC)Сорри, что немного не в тему. Митя, в этой фразе есть куча патетики, но ни грамма логики я не вижу.
За последние лет двадцать из химии, биологии, физики и даже из экономики вылезло столько всего полезного для человечества, что перечислить в одном посте будет крайне затруднительно. Я бы не стал сравнивать полезность этих достижений с результатами деятельности математиков - это из серии "если кит подерется со слоном, кто кого поборет".
Можешь ли ты мне кратко и последовательно объяснить, что полезного мы, девять миллиардов человек, имеем с "высшего достижения" - общей теории относительности? Не кажется ли тебе, что деятельность, скажем, Джона Бардина или (если говорить не только о науке) Билла Гейтса принесла на порядок больше пользы?
no subject
Date: 2007-05-19 11:30 pm (UTC)Feynman
From:Re: Feynman
From:Re: Feynman
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From: