Формирование представления входа в контексте предыдущих входов

Следующая функция, которую выполняет регион НТМ, конвертирует колончатое представление входа региона в новое представление, которое включает в себя и состояния, или контекст, из прошлого. Это новое представление формируется путем активации некоторого подмножества клеток из каждой колонки, типично это бывает только одна клетка из колонки.

Представьте себе, что вы услышали два предложения: «Я принес косу» и «Я заплел косу». В них одно и то же слово «коса» имеет разное значение, это омонимы. Можно быть уверенным, что в какой-то момент времени в мозгу есть нейроны, которые реагируют одинаково на звуки слова «коса». В конце концов, в наше ухо при этом приходят одинаковые звуковые волны. Тем не менее, мы можем быть также уверены, что в мозгу есть и другие нейроны, которые по разному реагируют на эти слова в разных контекстах. То есть нейронное представление звуков слова «косу» будет разным, когда вы слышите «я принес косу» и «я заплел косу». Представьте себе, что вы запомнили эти два предложения. Тогда начало «я принес…» приведет вас к другому предсказанию продолжения этого предложения, чем «я заплел…». Должны существовать разные внутренние представления после того, как вы услышали «я принес…» и «я заплел…».

Этот принцип различного кодирования поступающих данных в различных контекстах является универсальным свойством восприятия и действия, а также одной из самых важных функций НТМ региона. Ее значение трудно переоценить.

Каждая колонка в регионе НТМ состоит из нескольких клеток. И каждая из них может быть активной или нет. Выбирая различные активные клетки в каждой активной колонке мы можем представить один и тот же вход различно в различных контекстах. Рассмотрим небольшой пример. Пусть в каждой колонке имеется по 4 клетки и представление каждого из входов содержит 100 активных колонок. Даже если в каждый момент времени только одна клетка в колонке может быть активна, у нас имеется 4 в степени 100 способов представить один и тот же вход. То есть, один вход всегда дает одни и те же активные 100 колонок, но в различных контекстах, в этих колонках будут активны различные клетки. Таким образом, мы можем представить один вход в очень многих контекстах, но насколько уникальными будут эти представления? Практически все случайно выбранные пары среди этих 4^100 возможных представлений будут перекрываться между собой примерно в 25 клетках. То есть в двух представлениях одного входа в различных контекстах у нас будет около 25 общих клеток и около 75 отличающихся клеток, что позволяет легко различить такие представления.

Общее правило для НТМ региона состоит в следующем. Когда колонка становится активной, она активирует в себе все клетки, если данный вход был неожиданным (не предсказанным) для нее. Но если некоторые из клеток колонки будут находиться в состоянии предсказания (будет объяснено позже), то активными будут только они, а остальные – нет.

Если не было никакого предыдущего состояния, и следовательно никакого контекста и предсказания, все клетки в колонке становятся активными, если активизируется сама колонка. Такой сценарий напоминает ситуацию, когда вы слышите самую первую ноту мелодии. Без контекста вы, обычно, не можете предсказать, что случится потом, поскольку возможны практически любые варианты. Если же было предыдущее состояние, но вход не соответствует тому, что ожидалось, также все клетки в колонке становятся активными. Это делается для каждой колонки отдельно, поэтому соответствие или нет предсказанию никогда не бывает событием «все или ни одного».

		Следующий уровень
		Предыдущий уровень

Рисунок 2.2: Путем активации некоторого подмножества клеток в каждой активной колонке НТМ регион может представить один и тот же вход в различных контекстах. Колонки активируют в себе только предсказывающие клетки. Колонки без таких клеток активируют все свои клетки. На рисунке показано несколько колонок с одной активной клеткой и несколько колонок со всеми активными клетками.

Как уже упоминалось ранее в терминологическом разделе, клетки НТМ могут быть в одном из трех состояний. Если клетка активна благодаря прямому воздействию (входу), то ее мы будем просто называть «активной». Если же клетка активна благодаря латеральным связям с соседними клетками, мы будем говорить, что она находится в состоянии «предсказания» (или «предчувствия»).