Neuroner och ekvationer - så blir världen begriplig.

Vi lever i en komplex värld. Ändå lyckas vi manövrera runt rätt bra och vi begriper allt mer om dess grundvalar. Att den ens låter sig beskrivas! Är det så självklart?

En komplex värld med zintillioner specialfall låter sig förutsägas av ett gäng ekvationer som troligen får plats på ett vanligt A4-papper. En enorm informationskoncentrering. Ofta har det också varit så att ekvationerna sagt mer om världen än det man ville beskriva med dem. Kartan sade mer om terrängen än vad kartritaren ursprungligen avsåg. Maxwell, Newton, Schrödinger...

Jag beskrev i tidigare post perceptronen/neuronen och hur den till sin natur delar upp, filtrerar och approximerar vår omvärld. Det är så vi förenklar vår komplexa miljö. Vi tränar våra neuron att se mönstren och förhoppningsvis täcker de in tillräckligt många specialfall för att vi ska få en chans att stjälpa vårt genetiska matrial över en ny generation.

Så bemästrar vi vår miljö, men hur förstår vi då oss själva. Vi måste även kunna planera in våra egna komplexa beteenden för att kunna förutsäga och planera. Det kan vara så att det även här är frågan om att bygga en simplifierad modell av det egna jaget. Efter ett tag börjar vi se mönstren. Jag har tex. ganska bra på fötterna för att beskriva mig som morgontrött...

"Up a narrow flight of stairs
In a narrow little room,
As I lie upon my bed
In the early evening gloom.
Impaled on my wall
My eyes can dimly see
The pattern of my life
And the puzzle that is me"
- Simon and Garfunkel "Patterns"

Medieprotektionism.

Dagens självmål stod Bertil Torekull för på DN Debatt. Carl Bildt kritiseras för att han bloggar och på så vis kommunicerar direkt med väljarna. Vad är det här för diktatorfasoner undrar man, kommunicera med väljarna, utan att blanda in pressen? Något avslöjande... Som journalist talar han givetvis i egenintresse och de gamla/etablerade medierna har all anledning att vara oroliga. Folk märker allt mer att de verkligt kvalitativa analyserna, av insatt folk läggs upp gratis på nätet, av ideellt "arbetande" bloggare.
Varför skulle Bildt hindras att ha en mer direkt kontakt med folket? Vem skulle vinna på det? Får han prata, röstledes, om sina åsikter med "vanligt folk"? Jag tycker bloggandet är en utveckling av demokratin och ett led i en allt kvalitativare memflora.
Jag gillar följande stycke från bloggaren Johanna Nylander:

"Sen är ju det fina med Bildts blogg att alla kan granska hans ord själva, läsa vad han skrivit innan, och faktiskt skapa sin egen bild av honom och regeringens utrikespolitik, utan att behöva gå genom en tidningsredaktions filter. Jag läser mycket hellre vinklade åsikter med tydlig avsändare, än andrahandsinformation med dolt budskap."

I sig ett exempel på tankeskärpan där ute på webben. Den kritiskt granskande journalistiken har givetvis också ett värde, men den förvinner väl inte för att folk även börjar uttrycka sig i nya forum.

Tävling.

Jaha, då var det alltså dags att dra igång bloggens första tävling. Gå in på den här sidan. Titta på filmen och räkna hur många pass de gör inom det vita laget (detta kräver lite koncentration). Gå sedan in i "comments" och skriv hur många du fann.
Fint pris utlovas till den som kommer närmst!
Filmen är på 7 mb så det kan ta en liten stund för den att ladda.

Skattretande.

Räkna ut din skatt. Länk här.

Perceptronen.

Den första datormodellen av människans neuron, perceptronen, uppfanns vid 1957 av Frank Rosenblatt. Det är en enkel modell men ger ändå värdefull insyn i hur vi människor processar information. Till höger visas en bild och ekvationen som beskriver själva processningen. Vi har ingångar, som på bilden är tre stycken. En mänsklig neuron har i storlekordningen 1000. Sen har vi en utsignal som representerar neuronens cellkropp.

Perceptronen processar information bestående av reella tal, medans det neuronella korrelatet är en frekvens av elektriska potentialtaggar, så kallade spikes. Men idén är den samma,
information kommer in (IN), informationen viktas i synapskopplingar (w), processas i en överföringsfunktion och fortleds (UT).

Perceptronens ekvation visas till höger, sign är en operation där ett positivt tal, vilket som helst, ger +1 och ett negativt tal ger -1. Utgången från en perceptron har alltså bara två lägen, plus eller minus, ja eller nej, kaffe eller te...
Detta är även någorlunda sant för neuronen, som vid lite stimulans ger ifrån sig en liten, konstant utfrekvens, men om stimulansen bara överstiger ett tröskelvärde pumpar den på med en iaf. begränsad spike-frekvens. Även här ett någorlunda binärt beteende.

Perceptronsekvationen representerar geometriskt ett plan i indatarummet, där indata på ena sidan planet ger -1 ut, och på andra sidan +1. Planets lutning bestäms av synapskopplingarnas styrka (w), att lära perceptronen någonting representerar alltså att ändra dessa värden.

Följande, något artificiella exempel illustrerar idén:
Säg att jag varit runt med en väderstation och mätt luftfuktighet och temperatur i två länder. När jag tränat min perceptron på detta data och alltså uppdaterat synapsstyrkorna korrekt så vill jag att peceptronen ska kunna säga vilket land jag är i, säg australien eller sverige, bara genom att mäta just luftfuktighet och temperatur och stoppa in dessa värden (som IN 1 och 2). Andvändbart va?

Mina mätdata och planet (i 2D en linje) visas i figur till höger. Hög luftfuktighet och temperatur hamnar på ena sidan linjen, som också kallas beslutsgräns, ger +1. Aha jag är i australien. På andra sidan får jag -1. Kvar i sverige. Shit...

Poängen med allt detta var att visa hur man kan tänka på hjärnans informationsprocessning. Våra neuron delar in representationer av vår omvärld i tänkta plan. Vi delar in och approximerar, gör regler av specialfall. Simplifierar en komplex omvärld. Ser mönster.

Ett fall för Aristoteles.

Har ni någon gång åkt tåg, lutat er mot fönstret och en längre tid tittat på landskapet som drar förbi för att sedan, när tåget stannat vid någon perrong känna det som att tåget åker baklänges. Fastän det helt uppenbart står stilla?
Det kallas vattenfallsillusionen och rapporterades först av Aristoteles, länk här.

"And also when persons turn away from looking at objects in motion, e.g. rivers, and especially those which flow very rapidly, they find that the visual stimulations still present themselves, for the things really at rest are then seen moving: persons become very deaf after hearing loud noises, and after smelling very strong odours their power of smelling is impaired; and similarly in other cases. These phenomena manifestly take place in the way above described."

I hjärnan är det area MT som har neuron tunade för rörelse och rörelseriktning. Efter en längre stunds stimulans adapteras ett neuron till ett stimuli och ger ej ifrån sig lika stark signal (spike-frekvens), det "tröttas ut". En effekt som även visar sig i viloaktiviteten efter stimulit. När jag sitter och tittar ut genom fönstret kommer neuron tunade till en viss riktning att tröttas ut, när tåget sedan står stilla på perongen kommer de antagonistiska neuronen, tunade för rörelse i motsatt riktning, ha en större viloaktivitet och jag känner att jag rör mig i tågets motsatta färdriktning.

Tycker detta är helt fantastiskt. Världen, så som vi upplever den, har mer att göra med vilka neuron som råkar vara aktiva, än hur den verklingen förhåller sig och detta är sällan så tydligt som i vattenfallsillusionen.

Optisk illusion.

Stirra på bilden till höger i minst 30 sekunder och en giraff framträder. Det är sant!

Lycka.

Studentsportardag i Umeå. Ledigt, massor att göra, men inget gjort. En dag som inte klev ur morgonrocken...

Lyssnade på sr:s filosofiska rummet om lycka. Lite halvdan diskussion blev det, men fick mig ändå att fundera lite. Vad är lycka?

Det som alla människor strävar efter?
Ett tillstånd där area x i hjärnans frontallob visar på aktivitet?
Knark?

Lyckoforskning har ju varit på modet ett tag, och då utgår man ofta helt enkelt från frågan: Hur lycklig är du just nu på skalan 1-10?
Det har visat sig att folk är lyckligare på jobbet än när de är bland sina nära o kära. Folk i rikare länder är lyckligare än i fattiga och i danmark är man väldigt lycklig, något man tror har att göra med att de har låga förväntningar.

Jag tror på de små projektens lycka. Små projekt på gång hela tiden, lagom svåra för att vara en utmaning, men lätta nog att med stor sannolikhet lyckas. Då stimulerar man hjärnans belöningssystem. Många små lyckliga stunder leder till ett lyckligt liv. Lyckan ligger även i ett högt och jämt blodsocker.

Men lycka är inte allt här i livet. Det ligger värden i att ha ett intressant, mångsidigt och meningsfullt liv också. Folk väljer bevisligen livsvägar som inte nödvändigtvis leder till lyckomaximering.

"I did not, however, commit suicide, because I wished to know more of mathematics" -Bertrand Russel

Så går en dag från våra liv...

...och kommer aldrig åter.

Söndag i sängen. Slösurfande och denniskorv med pulvermos. Vila inför veckan...förberedelse...utbilda sig...förberedelse...alltid förberedelse.

Såg en bra dokumentär. Nova - Secrets of the mind. Neurologen Ramachandran är en upplevelse i sig att titta på med sin dramatiska dialekt, från skottland skulle jag gissa.
Han åker runt och träffar patienter med intressanta kognitionsstörningar och med neuroanatomi förklarar han vad som gått fel och varför.
En intressant patient kände inte igen sina föräldrar. De såg ut som hans föräldrar men de var inte dem, de var bara identiska till utseendet.
Han hade en skada i temporalloben. I temporalloben sitter moduler för igenkänning av synintryck, alltså neuron som exciteras av fåglar, stolar, bananer eller föräldrar. Där finns också amygdala, en modul som medverkar till att ge intryck en känslomässig färg. Det var kopplingarna till amygdala som var förstörda hos just denna patient. Han såg sin mor men kände ingenting i processen. Total iskyla. Så ska man inte känna för sin mor. Det måste vara någon annan, som bara ser ut som henne.
Det finns andra vägar till amygdala. Från hörcentra. Om han bara hörde sin mor över telefon var det inga problem.
Intressant detta! Den känslomässiga responsen vi får av intryck är tydligen mycket starkare än vårt logiskt resonerande. Magkänslan styr.

Även intressant att läsa att franska intellektuella ställer upp bakom Sarkozy, den borglige kandidaten i det stundande franska valet. Franska intellektuella...den borgerliga vinden har verkligen fått fart i europa. Ikväll blir det rödtjut till middagen!

Au revoir.

Hemligheter.

Något som fascinerar mig är enkla smarta lösningar. Kryptering har använts av människor under minst tusen år. Ett medelande har förvanskats enligt några regler som förhoppningsvis enbart sändare och mottagare kännt till. Problemet med detta är just att sändare och mottagare, personerna A och B, har måst träffas innan och komma överens om reglerna. Detta hade ställt till en del problem för dig om du tex. ägnar dig åt e-handel över internet. Innan du med gott samvete vågat sända ditt kontonummer till adlibris hade du varit tvungen att ha träffat någon på företaget, kommit överens om ett antal regler så att ej person C, som sitter och avlyssnar din internetuppkoppling kunnat tömma ditt välfyllda konto.

Nu behöver man inte vara så orolig. På 70-talet kom oberoende av varandra två "grupper" på hur man ska lösa det hela. RSA heter krypteringen, efter Ron Rivest, Adi Shamir and Leonard Adleman vid MIT som var en av grupperna som kom på algorithmen. Först var dock den brittiske matematikern Clifford Cocks, vars arbete var hemligstämplat vid upptäckten, varpå han ej fick någe credit.

Algoritmen bygger på att det inte finns något smart sätt att faktorisera tal. Tag två primtal, tex. 7 och 11 och multiplicerar dem: 7*11=77. Får du enbart siffran 77 så är det enda sättet att lista ut vilka de två faktorerna är att prova sig fram. 4*7=28...6*8=42...7*10=70...7*11=77...bingo!
Det smarta med RSA är att adlibris, swedbank eller någon annan mottagare av information är de som ger ut krypteringsregeln. De ger ut siffran 77. Du stoppar in den bokstav som ska krypteras (kodad som siffra) i en enkel formel, där du även stoppar in siffran 77. Nu får du fram en ny siffra vilken du skickar till mottagaren. Mottagaren i sin tur har en annan formel där siffran du skickade och de två faktorerna till 77 stoppas in och vips så är bokstaven dekrypterad.

Vet inte om det där var särskillt pedagogiskt, men häftigt är det iallafall. Det är alltså bara siffrorna 7 och 11 som behöver hållas hemliga. Nu är det såklart så att banker etc. använder sig av större nummer, men principiellt är det såhär det funkar.

Pattern recognition.

Våra hjärnor är sammansatta av ett gäng högt specialiserade moduler. Högre specialisering ju längre "in" man kommer. Synsystemet är ett fint exempel. På näthnnan sitter celler specialiserade på att reagera på ljus av olika frekvens. Denna information processas och lite längre in i systemet, i hjärnans occipitallob (bakhuvet) sitter celler som reagerar på linjer och kanter i olika riktningar och i olika delar av synfältet. Än längre in sitter celler som reagerar på mer specifika former och som är mindre känsliga för var i synfältet de befinner sig. Grandmother cells, celler som signalerar enbart när du ser din farmor...

De moduler som är ansvariga för att känna igen ansikten har genom tiderna haft en viktig funktion för människor och de har blivit högt specialicerade. Man känner lätt igen ett ansikte och vem det tillhör trots att det egentligen är rätt subtila skillnader från person till person. Vi har långt ifrån samma förmåga att känna igen en persom på dess fötter. (lukt frånräknat)

Jag tycker mig se ansikten överallt. Krabaten till höger sitter tex. och räcker ut tungan åt mig medans jag skriver det här.

Märk världen.

Det har snöat i Umeå. Så här fint har jag det precis utanför mitt fönster. Jag sover med persiennerna uppe.

Vi bombarderas varje sekund av en oändlig ström information. Syn, ljud, lukt. Våra hjärnor gör sedan en enorm filtrering och det är bara en bråkdel av denna information som resulterar i en upplevelse (10-tal bits). För det mesta är vi knappt medvetna alls, det är bara det att vi inte är medvetna om det.

Man kan gå genom ett liv med blicken mot marken, utan att uppskatta någonting. Att se sin omvärld och det fina i den kräver träning. Medvetandeträning. Märk världen!

En blodtryckshöjare.

Endokrinologiföreläsning igår. Ett av många sätt för kroppen att reglera blodtrycket är genom renin/angiotensinsystemet, där bla. hormonet aldosteron har en nyckelroll. Aldosteron binder till aldosteronreceptorn (MR-receptorn om jag minns rätt) i njurens tubluli och där pumpas Na in och K ut. Mer Na in än K ut, vilket leder till att blodet får högre osmolaritet, drar till sig vätska och trycket höjs.
Nu är det så att även stresshormonet kortisol binder in till MR-recetorn med viss specificitet. Kortisol i sin tur bryts sedan ner av ett ensymsystem som jag redan glömt namnet på. Det är detta enzymsystem som lakrits har en effekt på. Lakrits hämmar detta enzym så att kortisol ansamlas med blodtryckshöjning som följd. 200 g om dagen är tillräckligt för att hamna på sjukhus.

När kommer vargen?

Klimathysterin får mig att tänka på sagan om byn där det hela tiden varnades för vargen. Jag är inte kunnig nog att säga om klimatförändringarna är människopåverkade eller inte, men det finns en del saker som tål att påpekas när man ska tolka medieströmmen.

Dels har vi mediebranschen som jag skrivit om i tidigare post. De exploaterar folks oro. Sen har vi forskarvärlden som jag råkar ha en viss inblick i. Den godtrogne tror säkert att forskare drivs av sökandet efter sanning och så kan det delvis vara, men de flesta forskare jag träffat drivs av att få publikationer (forskarvärldens hårdvaluta), samt att få anslag. För att lyckas med detta gäller det att ha ett vindkänsligt finger och veta vartåt det blåser. Till sist har vi politikerna Johan Norberg skrev om igår. En fråga som kräver politiska lösningar är givetvis en riktig mumsbit för den politiska klassen.

Självklart är det ett problem om det skulle visa sig finnas substans till oron. Men det finns andra problem. Mona Sahlin, fågelinfluensa och akrylamid för att nämna några. En väldigt kostsam energiomställning kan leda till att vi ej har råd att prioritera mer angelägna problem som mänskligheten ställs inför. Om vi bara koncentrerar oss på vargen så kanske vi missar lejonet.

Expati.

Jag har funderat en del på begreppet empati, förmågan att känna med andra. Dels så avhandlades ämnet i senaste filosofiska rummet, dels har jag nyligen sett den helt fantastiska TV-serien Dexter. Se den! Dexter är en man som helt saknar förmågan att känna, men ändå handlar utifrån någon slags moral. Jag sökte efter ett ord på detta och min vän Sten kläckte ur sig ordet Expati. Expati handlar alltså inte om kännande, men om resonerande. Att logiskt sluta sig till vad som är rätt.

Att handla empatiskt är allmänt ansett att vara rätt och fint. Hur är det då att handla expatiskt?

Jag har många gånger lärt mig nackdelen av att handla i affekt. Att ta ett steg tillbaka och begrunda situationen ger ofta långt bättre resultat. Expati-Empati 1-0.

Vänstern tar ofta på sig att vara den empatiska våglängden i det politiska spektrat. Att pytsa ut bidrag kan te sig både empatiskt och samvetsbedövande. Men i ett längre perspektiv tror inte jag att man gjort ett bidragsberoende folk en tjänst. Snarare tvärtom. Ett expatiskt handlande utesluter inte empati, men ett empatiskt handlande utan empati kan vara cyniskt på riktigt. Att med statistik och empiri som verktyg forma ett samhälle ter sig kanske inte så sexigt eller empatiskt men i det långa loppet så är det bevisligen expatin som lovar guld och gröna skogar åt en befolkning.

Vad säger ni? Kommentera gärna.