Нейробиолог Карл Фристон из Университетского колледжа Лондона известен тем, что сформулировал принцип свободной энергии, который применяет математические модели для описания работы мозга (этот принцип претендует ни много ни мало на звание «единой теории мозга»). Фристон – самый цитируемый нейробиолог во всем мире, считается, что именно он революционизировал визуализацию мозга.
В период пандемии COVID-19 он вошел в состав Independent Sage. Этот комитет ученых был создан в качестве альтернативы группе SAGE (Scientific Advisory Group for Emergencies), консультирующей правительство Великобритании по вопросам развития коронавируса (она неоднократно сталкивалась с критикой, в основном за свою непрозрачность).
Фристон применяет разработанный им метод динамического причинно-следственного моделирования (DCM), используемый для описания реакций нейронных ансамблей в зрительной коре головного мозга в ответ на различные действия, – для получения максимально точного прогноза развития болезни. Его метод призван бороться с неопределенностью распространения вируса (он же, кстати, подтвердил эффективность социального, или физического, дистанцирования).
DCM, по сути, представляет собой расширенную версию классической эпидемиологической модели SEIR: Susceptible, Exposed, Infected, Recovered, то есть восприимчивые (или могущие заразиться), подверженные (инфицированные, но пока что не способные заразить), инфицированные и передающие инфекцию, выздоровевшие. Это самая распространенная модель прогнозирования эпидемий и средств для их подавления. В 2020 году она была доработана Ричардом Неером и его коллегами в Базельском университете с учетом особенностей нового коронавируса. Расчеты по этой модели использовались для принятия решений о введении ограничительных мер в некоторых штатах США.
В интервью изданию The Guardian Карл Фристон кратко обрисовывает преимущества его моделей и рассуждает о возможности второй волны коронавируса и попытках предсказать ее последствия.
Все это очень похоже на псевдонаучную галиматью. Как можно сравнивать такие разные объекты, как мозг и планетарное население? Мозг - вполне детерминированная субстанция, синапсы мгновенно не образуются, нервное волокно растет примерно на 4 см в год. Кора имеет 7 слоев с начатками 8-го, кроме того, есть еще
ствол мозга с важнейшими и незаменимыми функциями. Пандемия разворачивается среди планетарного населения, связанного авиалиниями. Это, по-сути, двумерная модель. Связи, вызывающие заражение - случайны, хотя расписание авиарейсов известно. Один человек из Воронежа улетел в Лос-Анджелес, другой из Сыктывкара - на Бали. Как этот физик собирается все это вместить в свою модель, да еще, чтобы она показывала прогноз за минуту!? Извините, полная туфта... За красивыми и сложными формулами не редко скрывается пустота, вроде темной материи... Она как бы есть, но себя не проявляет, ведь иначе планеты должны с ней взаимодействовать и постепенно падать на свою звезду... Но этого не происходит. Сто лет назад ее роль успешно выполнял эфир. Некоторые физики даже предлагали называть темную материю эфиром. Все повторяется: головокружение от успехов(вспоминая Макса Планка, не Сталина)...
Мозг состоит из большого количества локально взаимодействующих нейронов, человеческая популяция из большого количества локально взаимодействующих человеков. Нейроны сгруппированы в отделы, человеки - в города и страны. Какие-то аналогии можно провести между кровеносной и транспортной системами, наверное. И там и там реакции на внешние события определяются вероятностными, статистическими закономерностями. Там и там обмен веществ, энергии, информации и так далее. Ограниченные ресурсы. Но конечно и отличий достаточно. Тем не менее, я вполне могу представить себе теорию, которая натягивается и на то, и на другое и даже выдаёт какие-то полезные предсказания. Качнул документ по ссылке, на досуге почитаю, пока ничего умного сказать не могу, там 80 страниц текста.
Какие-то аналогии есть во всем. Но мозг строго детерминированное устройство, в нем нет никаких случайностей. Он реагирует на случайные события, но вовсе не случайным образом. Да. сосудистая система очень напоминает трубопровод, но разница слишком велика, чтобы строить аналогии и модели
для лечения и прогноза с помощью водопроводной сети. Теорию можно натянуть на что угодно, только получить достоверный результат прогноза тем более за одну минуту не получится.
Насчёт «строго детерминированное устройство» не соглашусь. И накопление потенциала, и деполяризация, и формирование/разрушение связей между нейронами - в значительной степени случайные процессы. Как и вообще любые внутри- и межклеточные процессы. Некоторая степень детерминизма достигается усреднением микроскопических событий, что опять же напоминает человеческое общество, которое слабо зависит от поведения каждого конкретного человека.
Ну что Вы такое говорите, уважаемый Христофор Бонифатьевич! Накопление потенциала - это непрерывная работа молекулярных каналов: ионы Na - наружу, Ka - внутрь клетки. Причем эти каналы работают постоянно и непрерывно. Что же тут случайного? Разрушение связей между нейронами - это по-сути деменция, то-есть, болезнь и она "точит" многие годы, стало быть. постепенно. Где здесь случайность? Разумеется, если Вы будете заниматься спортом, сможете отодвинуть этот неприятный процесс в будущее. Клеточные процессы очень эффективно контролируются белками-шаперонами, но со временем они тоже слабеют. Только ведь речь-то не об этом... Физик учит биологов, как прогнозировать пандемию быстро и легко. За одну минуту. Я просто улыбаюсь - спорить не о чем.
вы хотите сказать, что химическая реакция - не случайный процесс? Что молекулы маршируют по строго заданным траекториям в строго заданное место, где с ними происходить строго то, что нужно в строго заданное время? что связи между индивидуальными нейронами в течение жизни только формируются и усиливаются, а любое ослабление связи - уже болезнь? ну-ну
С точки зрения неопределенности Гейзенберга все случайно., это правда.. Но мы речь ведем не о том - не уводите в сторону, Христофор Бонифатьевич!
Не, квантовая механика начнётся, если мы будем обсуждать распределение заряда в молекуле белка например, но я скорее про движение молекул, которое неплохо описывается классической термодинамикой и там сплошная статистика, распределения и вероятности. Хотя молекула рассматриваются тупо как материальная точка. Скорости течения хим реакций (в том числе проходящих в человеческой клетке) описываются статистически, то есть вероятностно, в зависимости в основном от концентраций реагентов, катализаторов/ингибиторов и температуры. Сами понятия концентрации (среднее количество молекул на единицу объёма) и температуры (мера средней кинетической энергии молекул) - статистические. Куда не плюнь - везде статистика, и без всякой квантовой физики.
Мне кажется, вы недооцениваете роль случайности в человеческой жизни))
Кажется, мы обсуждаем работу клетки, а не человеческую жизнь. О человеческой жизни как-нибудь потом... Да, работа каждого молекулярного насоса может быть оценена только статистически, поскольку молекулы натрия и калия не стоят в очереди. Однако на мембране таких насосов тысячи и потому математическое ожидание потока определяется средней концентрацией выше упомянутых молекул. Оно стабильно независимо от Вашей статистики каждого насоса! Если оно изменяется в ту или другую сторону, клетка соответственно увеличивает либо уменьшает количество таких молекулярных насосов. Таким образом, процесс формирования потенциала мембраны вполне можно с большой точностью описывать дифференциальными уравнениями, а вовсе не распределениями вероятности, мало полезными во всех случаях. Это к слову об адекватности...
Так я ровно об этом и говорю. Тысячи рецепторов на мембране клетки усреднённо формируют вполне предсказуемый процесс, описываемый математическими уравнениями. Тысячи людей, участвующие в распространении вируса тоже формируют вполне предсказуемый процесс, описываемый математическими уравнениями. Эти уравнения могут оказаться очень похожи. А могут не оказаться. Но суть подхода от этого не меняется - нас интересует не судьба конкретной молекулы или конкретного человека, а средние величины и закономерности, которым они подчиняются. Просто другой масштаб.
"Тысячи людей, участвующие в распространении вируса тоже формируют вполне предсказуемый процесс...". Каким образом случайные явления в клетках сводятся к вполне детерминированным процессам я описал. А теперь Вы расскажите аналогию о человеческом обществе. Очень любопытно... Спасибо.
Случайные явления в человеческом обществе сводятся (ну или скажем осторожнее - могут сводиться) к вполне детерминированным процессам ровно так же, как и химические процессы - за счёт усреднения случайных флуктуаций. Пожалуйста.
Это философия, а не математика. Рассуждения общего порядка... Мы с Вами дискутируем о мозге и человеческом обществе. Для мозга я Вам объяснил редукцию случайности к детерминизму, а теперь Вы также конкретно...
Это всего лишь методика построения адекватной модели в условиях высокой неопределённости исходных данных. Методы построения моделей одинаковые, хоть в физике, хоть в эпидемиологии, хоть в химии, хоть в социологии. Это чистая математика. Любой более-менее солидный учёный - это в первую очередь математик. И в этом смысле хороший нейробиолог гораздо лучше посредственного эпидемиолога, если речь идёт о построении адекватной модели процесса.
Вот именно, ключевое слово: "адекватной модели". Вам предлагается модель, которая выдает прогноз за минуту! Это Вам ни о чем не говорит в смысле адекватности? При высокой неопределенности исходных данных, как Вы пишите, результат такой же неопределенный и, стало быть, бесполезный.
С тёмной материей в физике как раз всё ровно наоборот: она себя проявляет, но её «как бы нет». Дефицит суммарной массы вселенной, рассчитанной в соответствии с общепринятыми в настоящее время моделями, хорошо объясняется наличием «тёмной материи», но зарегистрировать («увидеть») её экспериментально пока не удаётся. Так что в качестве аналогии вполне норм
Ну, да, конечно, нам еще предстоит открыть залежи этой темной материи в нашей вселенной. Но в наших окрестностях она почему-то не водится... Тогда и 2-ой закон термодинамики тоже туфта? Если вселенная расширяется да еще с ускорением по каким-то нам неведомым законам, Стало быть, эта самая масса на кубический километр пространства все время уменьшается также с ускорением. Тогда причем тут масса?
Другой, более развёрнутый пост про модель DCM: https://medium.com/@sergey_57776/преодоление-неопределенности-2dc8b98f0d2
Спасибо за ссылку! Очень доходчиво описано.
Спасибо за ссылку. В очередной раз жалею, что не пошла на физфак :)
Возможно, это совпадение, но Ангела Меркель защитила дипломную работу по теме «Влияние пространственной корреляции на скорость бимолекулярных элементарных реакций в плотной среде». Из многих других факторов, влияющих на низкую летальность в Германии, ее научный бэкграунд позволил ей опираться на мнение ученых более осмысленно. Когда уже у нас президентом будет избран физик по образованию?
И лирик, верящий физикам, подойдёт.
А он разве ещё не главный физик?))
Пока в языкознании и истории главный эксперт. В физике законы демагогии не работают.
Очень интересно.
Но чтобы модель работала адекватно, надо быть уверенным в адекватности исходных статистических данных, ведь и качество тестов было разным, и методики учета по группам, да и сокрытие реальных данных имело место.
Иначе будет как всегда "лечили от бронхита, а умер от рахита".