В одном из прошлых постов, посвященных Thousand Brains Theory, я обещал разобрать препринт свежей статьи команды Хокинса — «Hierarchy or Heterarchy? A Theory of Long-Range Connections for the Sensorimotor Brain».

Традиционно считается, что области неокортекса имеют иерархические связи. Этого же мнения придерживался и сам Хокинс в первые годы своих исследований, развивая идею иерархической временно́й памяти (англ. сокр. — HTM). В ряде областей связи во многом организованы именно таким способом. Хороший тому пример — зрительные и слуховые зоны.

Авторы статьи утверждают, что критическую роль в обработке образов и построения модели мира, играют также неиерархические (или гетерархические) связи, которые реализованы в первую очередь длинными аксонами, связывающими как области одной модальности, так и разных. Отсюда, собственно, и происходит название статьи.

Команда проекта пытается проанализировать связи не только внутри одной кортикальной колонки, но и понять, как устроены связи между колонками соседних и отдаленных областей. Колонки кортекса рассматриваются теорией Thousand Brains как универсальный сенсо-моторный модуль, каждый из которых строит свой набор моделей мира из доступных ему данных.

В традиционном иерархическом подходе, к примеру, если мы видим собаку, то нижние уровни иерархии обрабатывают простые геометрические элементы, вроде линий, расположенных под разным углом. Следующий уровень, условно, строит из них глаз или нос. На очередном уровне целые части тела. И так до полного образа животного.

В теории Thousand Brains какие-то массивы колонок могут обрабатывать информацию именно так. Но одновременно с этим, другой массив колонок или даже отдельная колонка может в один момент времени воспринимать животное целиком, потом глаз собаки, затем хвост и так далее. И из процесса голосования колонок (который является важной частью теории) складывается в итоге цельный стабильный образ.

Сенсомоторная модель предполагает, что получение информации не статично, а связано почти всегда с движением. К примеру, даже остановившийся по субъективным ощущениям взгляд на один и тот же предмет состоит из постоянных саккад. Именно так, в постоянной связке с тем, куда именно передвинулся сенсор, и составляется модель объекта. Об этом я подробнее писал на Хабре про Thousand Brains Project (техническая реализация теории).

Отдельное внимание в публикации уделяется попытке понять роль таламуса, через который проходят практически все сенсорные потоки неокортекса. Команда проекта предполагает, что одна из функций, которую выполняет таламус — это преобразование системы координат. Ведь данные, условно, от отдельного пальца поступают в «координатах пальца» — какое движение он совершил и какие ощущения на своей поверхности получил. А вот колонка должна строить универсальную модель в системе координат самой модели, а не отдельного сенсора. Именно это преобразование и происходит, по мнению авторов, в таламусе.

На сайте проекта в дополнение к статье есть небольшая заметка в блоге, в которой можно увидеть, в том числе, некоторые схемы связей и пример с восприятием собаки.