Учебная программа Дисциплины 10 «Модели нейроноподобных систем» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г icon

Учебная программа Дисциплины 10 «Модели нейроноподобных систем» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г


Смотрите также:
Учебная программа Дисциплины 02 «Автоматизация измерений в квантовой электронике» по направлению...
Учебная программа Дисциплины б4 «Электродинамика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний...
Учебная программа Дисциплины б3 «Квантовая механика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний...
Учебная программа Дисциплины б7 «Аналитическая геометрия» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины 01 «Электродинамика высокочастотных и оптических разрядов» по...
Учебная программа Дисциплины 04 «Физика твердотельных лазеров» по направлению 011800...
Учебная программа Дисциплины б10 «Радиоэлектроника» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний...
Учебная программа Дисциплины 06 «Введение в радиоастрономию» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины р11 «Физика твердого тела» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины 08 «Физические основы полупроводниковых лазеров» по направлению...
Учебная программа Дисциплины б9 «Дифференциальные уравнения» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины б7 «Физика сплошных сред» по направлению 011800 «Радиофизика»...



Загрузка...
скачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»


Радиофизический факультет

Кафедра общей физики


УТВЕРЖДАЮ

Декан радиофизического факультета


____________________Якимов А.В.

«18» мая 2011 г.


Учебная программа


Дисциплины М2.В3.10 «Модели нейроноподобных систем»


по направлению 011800 «Радиофизика»


Нижний Новгород

2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины

Учебные цели дисциплины:

Рассмотрение базовых алгоритмов преобразования информационных потоков (изображений) в нейроноподобных системах. Изучение методов качественного описания пространственно - временных процессов в нейроноподобных системах.

Учебные задачи дисциплины:

Познакомить студентов с базовыми моделями теории пространственных структур в распределенных неравновесных системах, основными постановками задач и методами их качественного исследования.

Показать студентам связь между основными понятиями качественной теории нелинейных волн и понятиями теории динамических систем - гомоклинические и гетероклинические траектории в фазовом пространстве, аттракторы различных типов, характерные пространственные структуры, особенности их динамических режимов и т.д.

Научить студентов пользоваться основными методами качественной теории при описании структур коллективной активности в неравновесных распределенных системах.

Научить студентов изучать и понимать основные закономерности в функционировании живых систем.


2. ^ Место дисциплины в структуре магистерской программы

Дисциплина «Модели нейроноподобных систем» относится к дисциплинам по выбору студента вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы по направлению 011800 «Радиофизика».


3. ^ Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции:

  • способностью использовать базовые знания и навыки управления информацией для решения исследовательских профессиональных задач, соблюдать основные требования информационной безопасности, защиты государственной тайны (ОК-l0);

  • способность к свободному владению знаниями фундаментальных разделов физики и радиофизики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии со своим профилем подготовки) (ПК-1);

  • способность к свободному владению профессионально-профилированными знаниями в области информационных технологий, использованию современных компьютерных сетей, программных продуктов и ресурсов Интернет для решения задач профессиональной деятельности, в том числе находящихся за пределами профильной подготовки (ПК-2);

  • способность использовать в своей научно-исследовательской деятельности знание современных проблем и новейших достижений физики и радиофизики (ПК-3);

  • способность самостоятельно ставить научные задачи в области физики и радиофизики (в соответствии с профилем подготовки) и решать их с использованием современного оборудования и новейшего отечественного и зарубежного опыта (ПК-4).


В результате изучения дисциплины студенты должны иметь представление:

  • об особенностях построения математических моделей при описании неравновесных (нейроноподобных) систем;

  • об основных базовых моделях нейроноподобных систем;

  • о принципах описания функциональных операций (распознавания, принятия решений, и т.д.) на основе базовых моделей нейроноподобных систем;

  • об особенностях строения и функционирования мозга, обеспечивающих адаптивное поведение живых систем.


4.^ Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.


Виды учебной работы

Всего часов

Семестры

^ Общая трудоемкость дисциплины

72

10

Аудиторные занятия

32

32

Лекции

32

32

Практические занятия (ПЗ)

0

0

Семинары (С)

0

0

Лабораторные работы (ЛР)

0

0

Другие виды аудиторных занятий

0

0

Самостоятельная работа

40

40

Курсовой проект (работа)

0

0

Расчетно-графическая работа

0

0

Реферат

0

0

Другие виды самостоятельной работы

0

0

Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

зачет

зачет


5. Содержание дисциплины

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий


№п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ (или С)

ЛР

1

Модели нейроноподобных систем

32








5.2. Содержание разделов дисциплины


Модели нейроноподобных систем

1.1. Описание основных разделов курса. В спецкурсе рассматриваются варианты поведения однородных распределенных неравновесных (нейроноподобных) систем самой различной природы: ансамбли нейронов; матрицы связанных процессорных элементов; сети молекулярных и биомолекулярных электронных приборов; социально - экономические системы, другие распределенные биологические системы.

1.2. Для описания динамических режимов во всех этих системах может быть использован единый "язык" автоволновых структур. Показан регулярный путь формирования базовых моделей однородных нейроноподобных систем.

1.3. Приведены примеры программных инструментальных средств, ориентированных на конструирование такой исследовательской системы принятия решений, которая может перестраивать свою архитектуру в соответствии с поставленной задачей и видом обрабатываемого изображения.

1.4. Рассматривается набор моделей для однородных распределенных неравновесных сред нейроноподобного типа. Показана возможность существования весьма широкого набора упрощенных ”базовых” моделей из исходной модели общего вида и соответствующего им разнообразия возможных решений.

1.5. Рассмотрены характерные подходы исследования решений базовых моделей (аттракторы в соответствующем фазовом пространстве). Описываются методы качественного анализа распределенных неравновесных систем. Используются следующие операции: поиск стационарных решений; нахождение областей устойчивости стационарных решений; определение характерных переходных процессов между стационарными решениями.

1.6. Наиболее известная область использования данных о режимах коллективной активности в неравновесных средах связана с конструированием параллельных архитектур для ЭВМ шестого поколения (в частности, на основе нейроноподобных систем). Рассматриваются схемы работы программных средств, позволяющих имитировать процессы трансформации реальных сигналов на так называемых "мелкозернистых" многопроцессорных ЭВМ.

1.7. Обсуждаются примеры использования представлений о динамических структурах в неравновесных средах для интерпретации экспериментальных данных. Например, в процессе преобразования структур возбуждения в нейронных тканях, связанных с «динамическими болезнями» живых систем (судорожная активность в коре головного мозга животных, и т.п.).


6. ^ Лабораторный практикум.

Лабораторные работы по данной дисциплине не предусмотрены.


7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Дисциплины, изучение которых необходимо для усвоения курса.

Теория колебаний (курс в полном объеме).

Теория дифференциальных уравнений (курс в полном объеме).

Математическая физика (теория параболических уравнений в частных производных).

Знакомство с некоторыми разделами Биофизики.


6. Лабораторный практикум.

Лабораторные работы не предусмотрены.


7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины:

7.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература:

1. Николлс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А.От нейрона к мозгу. – М. «УРСС». 2003. 672 С.

2. Васильев В.А., Романовский Ю.М., Яхно В.Г. Автоволновые процессы. // М, ГРФМЛ, Наука, 1987.

3. Сб. “Автоволновые процессы в системах с диффузией” Горький, ИПФ АН СССР, под ред. М.Т. Греховой, 1981 г..

4. Сб. ”Коллективная динамика возбуждений и структурообразование в биологических тканях”, ИПФ АН СССР, под ред. В.Г. Яхно, 1988.

5. Яхно В.Г. Модели нейроноподобных систем. Динамические режимы преобразования информации // Материалы школы «Нелинейные волны 2002», Нижний Новгород: ИПФ РАН. – 2003. – С. 90-114.

6. Яхно В.Г. Динамика нейроноподобных моделей и процессы "сознания". VIII Всероссийской научно-технической конференции "Нейроинформатика - 2006": Лекции по нейроинформатике. МИФИ, 2006. С. 88-111.

7. Емельянов-Ярославский Л.Б.\Интеллектуальная квазибиологи-ческая система. (Индуктивный автомат)\ М.: Наука, 1990, - 112 с.


б) дополнительная литература:

1. Беркович С.Я. Клеточные автоматы как модель реальности: поиски новых представлений физических и информационных процессов. - М.: Изд-во МГУ, 1993. - 112с.

    2. Величковский Б.М. Когнитивная наука. Основы психологии познания. М.: «Смысл», 2006, в 2-х томах.

    3. Г.Р. Иваницкий XXI век: что такое жизнь с точки зрения физики, УФН, т.180, № 4, 337-369

4. Маслоу А. Мотивация и личность. 3-е изд. /Пер. с англ. – СПб.: Питер, 2008–352 с.

5. Свияш А. Проект «Человечество»: Успех или неудача? Размышления о людях и их странном поведении. / М.: АСТ: Астрель, 2006. – 286

6. Жданов А.А. Автономный искусственный интеллект М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008. - 359.

7. В.Г. Яхно, С.А. Полевая, С.Б. Парин, Базовая архитектура системы, описывающей нейробиологические механизмы осознания сенсорных сигналов Когнитивные исследования: Сборник научных трудов: Вып. 4 / Под ред. Ю. И. Александрова, В. Д. Соловьева. – М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2010, стр. 273- 301.

8. Эрик Берн, «Игры, в которые играют люди. Психология человеческих отношений. Люди, которые играют в игры. Психология человеческой судьбы: Пер. с англ. Общ. Ред. М.С.Мацковского; Послесловие Л.Г.Ионина и М.С.Мацковского. – Спб.: Лениздат, 1992. – 400 с.

9. Самсонович А.В. Метакогнитивные архитектуры как новая парадигма в моделировании мозга и мышления, XIII Всероссийская научно-техническая конференция «Нейроинформатика-2011»: Лекции по нейроинформатике. М.: НИЯУ МИФИ, 2010, 130-137.


8. Вопросы для контроля

1. “Базовые” модели. Варианты классификации моделей однородных нейроноподобных систем - примеров сложноорганизованных однородных неравновесных сред. Примеры структур активности в неравновесных физических, химических, биологических системах. Динамика решений для одной триггероподобной модели активной среды.

2. Строение и функциональные свойства «классических» нейронов. Определение нейроноподобной системы. Вывод модели для однородной системы из возбуждающих и тормозных нейронов. Примеры структур РД в коре головного мозга, сетчатке глаза, Реакция БЖ (краткая история ее открытия), волны в сердце, волны в химическом синтезе, матрицы процессорных элементов и т.п.. Модель диффузионной системы.

3. Методы описания характерных пространственно-временных режимов. Рассмотрение характерных решений математических моделей неравновесных сред (среды с диффузионной связью, нейроноподобные среды) на основе описания: а) стационарных решений; б) параметров устойчивости стационарных решений; в) особенностей переходов от менее устойчивых к более устойчивым решениям.

4. Сопоставление решений в разных моделях. Примеры качественных характеристик для описания возможных решений в диффузионной и нейроноподобной моделях. Стационарные фронты и переходные процессы в диффузионной системе. Континиум и дискретный набор скоростей распространения волн. Фронты переключения. Переходные процессы в диффузионной системе.

5. Варианты использования полученных решений при исследовании и качественном объяснении режимов поведения сложноорганизованных систем: а) Пространственно-временной активности в нейронных ансамблях (сопоставление с известными данными.

6. Режимы поведения сложноорганизованных систем. Процессы образования структур в простейших моделях экономических систем.

7. Модельный вариант системы, имитирующий параллельную обработку потоков видеоинформации и принятия решений по прецедентам на основе распределенных вычислительных сред.

8. Описание алгоритмов выделения характерных “препаратов” в блоках системы с “мелкозернистой” структурой.

9. Примеры преобразования информационных потоков в неравновесных системах. Набор схемных моделей 2-го уровня (схемы потоков информационных сигналов). Нейроноподобные модели ассоциативного типа.

10. Преобразование информационных потоков в нейроноподобных системах 3-го уровня. ей (схемы для преобразующихся потоков информационных сигналов). Самоподобие процессов на разных уровнях иерархии неравновесных систем и моделей для их описания.

11. Формирование системы принятия решений с перестраиваемой архитектурой на “крупнозернистом” уровне и особенности режимов работы такой системы. Описание особенностей работы систем кодирования и идентификации реальных изображений.


9. ^ Критерии оценок


Зачтено

Подготовка, удовлетворяющая предъявляемым требованиям

Не зачтено

Подготовка, не удовлетворяющая предъявляемым требованиям


10.^ Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценк

Курсовые работы не предусмотрены.


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом по направлению 011800 «Радиофизика».


Автор программы _________________ Яхно В.Г.


Программа рассмотрена на заседании кафедры 11 марта 2011 года

протокол № 04-10/11


Заведующий кафедрой ___________________ Бакунов М.И.


Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года

протокол № 05/10


Председатель методической комиссии _________________ Мануилов В.Н.




Скачать 109,93 Kb.
оставить комментарий
Дата07.07.2012
Размер109,93 Kb.
ТипПрограмма дисциплины, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх