Исследовательская группа

Группа по нейрофизиологии и нейроэволюции

Главная цель группы — разработать алгоритм, который будет выстраивать оптимальную топологию нейронной сети для решения ряда задач: распознавания и классификации образов, кластеризации, принятия решений, прогнозирования, ассоциативного запоминания, адаптивного управления.

Для этого предполагается построить модели взаимодействия нейронов друг с другом с точки зрения клеточных механизмов. Они позволят обучать эффективную нейронную сеть на имеющихся данных без ручной настройки для каждой задачи.

Такие модели имеют важное прикладное значение. Например, с их помощью можно оптимизировать технологические режимы на серийном или непрерывном производстве, улучшая производственные показатели без изменения технического процесса. Или разрабатывать тренажеры по работе с автоматизированными системами управления.

Большие перспективы открываются также в области биологии и медицины. В частности, разрабатываемые группой модели помогут исследовать нейродегенеративные процессы, приводящие к болезням Альцгеймера и Паркинсона. Существует и модель развития шизофрении на базе модуляции дофамина в префронтальной коре. Также моделирование процессов взаимодействия нервных клеток в ЦНС очень полезно для экспериментальной фармакологии или нейрореабилитации пациентов после различных травм и заболеваний.

Глобальные цели группы:

  • Получить максимально приближенную к реальности молекулярную модель работы нейронной сети.
  • Создать систему для симуляции эволюционного развития сетей, в которых искусственные нейроны работают по принципу живых клеток. Она позволит подбирать оптимальные по структуре и внешним параметрам модели нейронных сетей, решающих задачи распознавания паттернов, категоризации и кластеризации, предсказания, принятия решений, адаптивного управления.

Проект был начат в 2013 году, а с 2014-го группа работает в составе JetBrains Research.

Дополнительно

  • Примеры экспериментов для демонстрации возможностей фреймворка

    Представляем вашему вниманию модель нейрогенеза, охватывающую следующие биологические процессы:

    1. Симметричное и асимметричное деление клеток
    2. Дифференциация клеток согласно заданной клеточной линии
    3. Фактор-зависимый рост аксонов между разными типами нейронов
    4. Установление синаптических связей


    Результат выполнения симуляции:

    1. Individual.xml - снапшот объектов пространства и концентраций факторов
    2. AxonLength.csv - длины аксонов каждого нейрона
    3. SpaceSnapshot.csv - координаты аксонов
    4. Movements.csv - лог событий симуляции