Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm

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SYBP: Biologie und Physik

SYBP 3: POSTER

SYBP 3.20: Poster

Donnerstag, 30. März 2000, 15:00–18:00, D

Informationstheoretisch optimale selbstorganisierende Karten — •Jens Christian Claussen und Heinz Georg Schuster — Institut für Theoretische Physik u. Astrophysik, 24098 Universität Kiel

Das von Kohonen eingeführte Modell für selbstorganisierende Karten ist heute nicht zuletzt aufgrund konzeptioneller Simplizität zu einem Paradigma sowohl in theoretischer Neurowissenschaft als auch für Anwendungen, etwa in Robotik und Sprachverarbeitung, geworden.
Das Fehlen einer Energiefunktion für diese Dynamik, auch wenn eine solche für ein neuronales Modell keine Notwendigkeit ist, hat zu verschiedenen anderen Modellen angeregt (Elastic Net, Winner-Relaxing Kohonen, Linsker: Gradientenabstieg in Transinformation).
Eine biologisch interessante Eigenschaft einer solchen informationstheoretisch optimalen Karte ist, daß alle Ausgabeneuronen gleiche Feuerwahrscheinlichkeit haben. Anstelle eines Gradientenabstieg in der Transinformation, der numerisch aufwendig und biologisch unplausibel ist, wäre sowohl für biologische Modellierung als auch für Anwendungen ein Modell mit erheblich einfacherer Dynamik notwendig erforderlich.
Wir zeigen, daß mit einfachen Mitteln durch eine (Vorzeichen-) Umkehrung der Winner-Relaxing-Dynamik zu einem Winner-Enhancing-Algorithmus wird, mit dem ein Vergrößerungsexponent von 1 (im eindimensionalen Fall) erzielt werden kann und der somit eine solche gesuchte Infomax-Karte darstellt. Da Vergrößerungsexponenten im Prinzip experimentell bestimmbar sind, besteht hier die Möglichkeit, physikalisch motivierte Modelle an biologischen Daten zu testen und nachfolgend Rückschlüsse auf Organisationsprinzipien des Gehirns vorzunehmen.