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基于智力探索的认知神经动力学

振动与冲击 2013年第2期32卷 189-200页

作者：朱青王如彬华东理工大学信息科学与工程学院上海200237 华东理工大学理学院认知神经动力学研究所上海200237

啮齿类动物在空间环境中的运动被认为可以形成代表空间环境的认知地图。在这种认知地图中,代表不同空间位置的细胞会与一种发放率编码的模式相联系,这种基于发放率编码的模式同时也广泛地应用于联想记忆的研究中。本文通过神经计算模型... 详细信息

啮齿类动物在空间环境中的运动被认为可以形成代表空间环境的认知地图。在这种认知地图中,代表不同空间位置的细胞会与一种发放率编码的模式相联系,这种基于发放率编码的模式同时也广泛地应用于联想记忆的研究中。本文通过神经计算模型和认知地图的构建,阐释了两种认知地图的形成方式和功能。第一种模型是一种空间向量地图,在这种空间向量地图中,动物依据所处的空间位置进行自我定位,同时也可以更新认知地图的信息。另一种认知地图是一个基于目标的向量图,用来进行寻路。将这两种认知地图结合起来,就能形成一个高效快捷的寻路方式。本文重点将这种寻路方法应用于智力探索模型中去,依靠适应性驱动力,利用第一种认知地图中所存地点之间关系的基本知识,对第二种认知地图进行构建和重置。这样通过智力来解决一系列新路径问题的解决,能够针对不同目标的需求找到合适的路径,并且在极短的时间内完成最优路径的形成。这个新思路能为寻路问题找到更加简便和安全的答案,也能够为以后应用于机器人系统的编程提供更好的理论基础。

关键词：认知地图智力探索寻路位置细胞

刺激下可变耦合神经振子群活动的非线性随机演化模型

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控制与决策 2005年第8期20卷 897-900页

作者：焦贤发王如彬东华大学理学院

考虑耦合强度随时间变化,提出在外刺激及噪声共同作用下神经振子群活动的动力学模型,并引入平均耦合对数密度作为神经振子群分布式时空编码模式.通过数值分析表明,一阶弱谐波刺激对神经振子群体编码没有显著的影响;强刺激或高阶谐波刺... 详细信息

考虑耦合强度随时间变化,提出在外刺激及噪声共同作用下神经振子群活动的动力学模型,并引入平均耦合对数密度作为神经振子群分布式时空编码模式.通过数值分析表明,一阶弱谐波刺激对神经振子群体编码没有显著的影响;强刺激或高阶谐波刺激加强了神经振子群的同步化活动,并增强了神经振子之间的耦合;不同频率谐波的组合刺激对神经编码的影响并不是相互独立的,而是具有某种非线性关系,且刺激强度较大的谐波主导神经编码.

关键词：可变耦合强度外刺激噪声平均耦合对数密度神经编码

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神经能量与神经信息之间内在动力学关系初探

力学学报 2012年第5期44卷 919-927页

作者：郑锦超王如彬张志康华东理工大学理学院认知神经动力学研究所上海200237

根据信息论的基本原理和方法,运用最小互信息和最大熵原理对神经编码进行研究和分析.通过对两个原理的基本介绍,描述了最小互信息和最大熵原理是如何用于评估神经反应中的信息量.研究结果表明神经信息的表达和神经能量的利用率密切相关... 详细信息

根据信息论的基本原理和方法,运用最小互信息和最大熵原理对神经编码进行研究和分析.通过对两个原理的基本介绍,描述了最小互信息和最大熵原理是如何用于评估神经反应中的信息量.研究结果表明神经信息的表达和神经能量的利用率密切相关,并发现高度进化的神经系统在能量的消耗和利用上严格遵循着经济性和高效性两个基本原则.为了验证神经信息处理与能量利用率的关系,提出了信能比的新概念,用于衡量最大熵原理对应神经系统在能量利用率上的经济性和高效性.并通过数值计算证实了一个猜想,即神经系统所消耗的能量反映了神经信息处理的内在规律,这为进一步研究一种崭新的神经信息处理原理——能量神经编码奠定了重要的理论基础.

关键词：神经编码信息论最小互信息最大熵能量利用率

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触摸法评价物体柔软性的感知觉力学原理分析

力学学报 2009年第5期41卷 757-764页

作者：胡吉永丁辛王如彬杨绪东东华大学纺织面料技术教育部重点实验室上海201620 华东理工大学信息学院认知神经动力学研究所上海200237

物体柔软性的触觉认知机理是当前感官工程研究的重点.基于触摸法评价物体柔软性时物体与指尖软组织的力学作用过程,及指尖皮下机械刺激感受体接受机械刺激的模式,建立了与这一机械作用过程等效的生物力学模型;基于该模型,提出并证明了... 详细信息

物体柔软性的触觉认知机理是当前感官工程研究的重点.基于触摸法评价物体柔软性时物体与指尖软组织的力学作用过程,及指尖皮下机械刺激感受体接受机械刺激的模式,建立了与这一机械作用过程等效的生物力学模型;基于该模型,提出并证明了表征触觉系统感应、辨别物体柔软性的能力指标——机械敏感性和感觉敏感性;以提出的两个指标,参数化讨论了人的触觉系统在判断和辨别物体柔软性的一般力学原理.理论研究证明,以触摸方式评价物体柔软性时,皮下触觉感受体及相应高级认知系统的感知能力取决于物体与皮肤软组织的抗压力阻,且与触摸力的动态变化有关.也正是传递机械信号的介质——软组织的可变形性致使触觉感测系统有别于实验室压缩仪的工作模式.

关键词：纺织材料柔软性触摸手指指尖生物力学抗压力阻

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耦合条件下大脑皮层神经振子群的能量函数

力学学报 2008年第2期40卷 238-249页

作者：王如彬张志康华东理工大学信息科学与工程学院脑信息处理与认知神经动力学研究中心上海200237

探讨了局部脑皮层网络活动中,耦合条件下的大规模神经振子群的能量消耗与神经信号编码之间的内禀关系,得到了神经元集群在阈下和阈上互相耦合时神经元膜电位变化的函数.这个能量函数能够精确地再现神经电生理学实验中的EPSP,IPSP,动作... 详细信息

探讨了局部脑皮层网络活动中,耦合条件下的大规模神经振子群的能量消耗与神经信号编码之间的内禀关系,得到了神经元集群在阈下和阈上互相耦合时神经元膜电位变化的函数.这个能量函数能够精确地再现神经电生理学实验中的EPSP,IPSP,动作电位以及动作电流.最近功能性核磁共振实验证明了神经信号的编码是与能量的消耗紧密地耦合在一起的,凶此研究结果表明利用能量原理研究大脑在神经网络层次上是如何进行编码的这一重大科学问题的讨论是十分有益的.可以预计得到的能量函数将是生物学神经网络动力学稳定性计算的基础.

关键词：神经能量耦合神经振子群哈密尔顿函数膜电位和动作电位

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机构运动学的随机过程分析与精度的失效模型

机器人 1991年第3期13卷 19-26页

作者：王如彬上海食品机械厂

本文根据随机过程理论,给出了机构在平稳和非平稳条件下机构运动学的概率统计模型.并与文[1]的研究结果作了比较,本文所提供的模型比文[1]的更准确.作为推广.我们进一步给出了机构运动精度的失效模型和一算例.本文所提供的方法可以预估... 详细信息

本文根据随机过程理论,给出了机构在平稳和非平稳条件下机构运动学的概率统计模型.并与文[1]的研究结果作了比较,本文所提供的模型比文[1]的更准确.作为推广.我们进一步给出了机构运动精度的失效模型和一算例.本文所提供的方法可以预估各种不同类型的机构在运动条件下的概率特征和可靠度.也为机械系统的随机振动分析和机构精度的随机控制问题作了必要的准备.

关键词：机构运动随机过程精度失效模型

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大脑血液动力学现象中的能量编码

力学学报 2019年第4期51卷 1202-1209页

作者：彭俊王如彬王毅泓华东理工大学理学院认知神经动力学研究所

神经信息的编码与解码是神经科学中的核心研究内容,同时又极具挑战性.传统的编码理论都具有各自的局限性,很难从脑的全局运行方式上给出有效的理论.而由于能量是一个标量具有可叠加性,因此能量编码理论可以从神经元活动的能量特征出发... 详细信息

神经信息的编码与解码是神经科学中的核心研究内容,同时又极具挑战性.传统的编码理论都具有各自的局限性,很难从脑的全局运行方式上给出有效的理论.而由于能量是一个标量具有可叠加性,因此能量编码理论可以从神经元活动的能量特征出发来研究脑功能的全局神经编码问题,取得了一系列的研究成果.本研究以王-张神经元能量计算模型为基础,构建了一个多层次结构的神经网络,通过计算机数值模拟得到了神经网络的能量消耗和血液中葡萄糖供能的变化情况.计算结果显示,和网络的神经活动达到峰值的时间相比,血液中葡萄糖的供能达到峰值的时间延迟了约5.6s.从定量的角度再现了功能性核磁共振(fMRI)中的血液动力学现象:大脑某个脑区的神经元集群被激活以后经过5~7 s的延迟,脑血流的变化才会大幅增加.模拟结果表明先前发表的由王-张神经元模型所揭示的负能量机制在控制大脑的血液动力学现象中起着核心的作用,预测了刺激条件下大脑的能量代谢与血流之间变化的本质是由神经元在发放动作电位过程中正、负能量之间的非平衡、不匹配性质所决定的.本文的研究结果为今后进一步探究血液动力学现象的生理学机制提供了新的研究方向,在神经网络的建模与计算方面给出了一个新的视角和研究方法.

关键词：负能量能量编码血液动力学多层次神经网络

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关于稀疏编码在图像处理中的神经动力学分析

振动与冲击 2018年第22期37卷 17-21页

作者：卢颍霞王如彬上海华东理工大学认知神经动力研究所上海200237

初级视皮层V1区神经细胞采用稀疏编码的形式来有效表示自然场景,自然场景的稀疏编码模型可以解释V1区神经元的一些生理学性质,但是我们不知道这种编码模型是否可以通过生物学上的局部突触可塑性规则学习得到。由于生物神经网络中存在一... 详细信息

初级视皮层V1区神经细胞采用稀疏编码的形式来有效表示自然场景,自然场景的稀疏编码模型可以解释V1区神经元的一些生理学性质,但是我们不知道这种编码模型是否可以通过生物学上的局部突触可塑性规则学习得到。由于生物神经网络中存在一种侧抑制现象即局部竞争,我们基于这种现象并利用突触局部可塑性规则建立了一个发放的神经网络动力学模型。对V1区细胞的感受野进行了仿真,同时利用模型得到的稀疏重构系数,对重构残差进行了讨论。研究表明利用稀疏编码可以得到V1区简单细胞的感受野,同时利用自然图像的输入说明了该动力学模型在生理学意义上的合理性。

关键词：稀疏编码局部竞争局部突触可塑性图像重构

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关于注意和记忆的神经动力学机制

力学学报 2006年第6期38卷 816-824页

作者：王如彬张志康余婧华东理工大学信息科学与工程学院脑信息处理与认知神经动力学研究中心上海200237 东华大学理学院力学研究中心上海200051

利用随机的相变动力学理论研究了一个具有不同相位的神经振子群模型,并考察神经振子群对刺激信息的处理及神经编码的动态演化．通过对动力学模型的数值分析,在二维相空间上描述了神经元集群内不同振子簇发放动作电位时,数密度随时间演... 详细信息

利用随机的相变动力学理论研究了一个具有不同相位的神经振子群模型,并考察神经振子群对刺激信息的处理及神经编码的动态演化．通过对动力学模型的数值分析,在二维相空间上描述了神经元集群内不同振子簇发放动作电位时,数密度随时间演化的图像．数值分析的结果表明该模型能够用来描述注意和记忆的神经动力学机制。并且证明了只有高维的神经动力学模型才能更深刻地描述神经元集群的动力学特性,而以往的编码模型丢失了大量有用的神经信息．

关键词：相变不同相位耦合集群神经编码注意和记忆