Autores

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Luciano Dyballa
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Informações:

Publicações do PESC

Título
Organização e Processamento de Informação no Córtex a partir de Agrupamentos Sucessivos de Padrões
Linha de pesquisa
Inteligência Artificial
Tipo de publicação
Dissertação de Mestrado
Número de registro
Data da defesa
6/7/2015
Resumo

O presente trabalho parte de uma srie de observaes para, com base nelas, apresentar uma proposta de um panorama geral da organizao do crtex dos mamferos, bem como alguns dos possveis mecanismos utilizados no processamento de informao sensorial realizado no crtex. Primeiramente, feita a anlise de um conjunto de dados de conectividade recentemente publicado para o crtex de macacos, revelando aspectos inditos acerca da comunicao entre reas corticais. Alm disso, feito um agrupamento dessa rede em comunidades de arestas que permite um melhor entendimento dos fluxos principais de informao ocorrendo no crtex. Em seguida, um modelo inspirado no processamento sensorial do crtex proposto para o aprendizado online de padres a partir do agrupamento progressivo de smbolos presentes em sequncias como texto e msica simblica. Esse modelo aplicado tarefa de codificao, dando origem a um compressor universal responsvel pelas melhores taxas de compresso de texto j alcanadas at hoje. Uma segunda aplicao do modelo apresentada que permite o agrupamento no-supervisionado de livros e msicas. Ambas as aplicaes fazem uso de estruturas para organizao dos padres descobertos que sugerem maneiras com as quais a memria poderia ser armazenada e acessada no crebro. Por fim, observamos que todos os nossos resultados relacionam-se, direta ou indiretamente, tarefa de agrupamento, ou clustering—ao longo do texto, agrupamos reas corticais, smbolos e padres, com cada tipo de agrupamento fornecendo sugestes teis a respeito do funcionamento do crtex—, o que parece apontar tal tarefa como um fenmeno central no processamento e organizao corticais. Essa ideia discutida ao final do trabalho e algumas conjecturas so feitas a respeito da prpria evoluo do crtex como tendo sido orientada pela tarefa de agrupamento.

Abstract
This work presents a series of observations and derives from them a proposal for a general outlook of the organization taking place in the mammalian cortex, as well as some of the possible mechanisms used in the cortical processing of sensory information. First, we present an analysis of a recently published connectivity dataset for the macaque cortex, revealing new aspects of interareal communication. We also show that a clustering of this cortical network’s links into communities allows for a better understanding of the major flows of information taking place in the cortex. Next, a model inspired in the cortical sensory processing is proposed for the online learning of patterns by means of the progressive clustering of symbols from sequences such as text and symbolic music. This model is applied to the task of encoding, originating a universal compressor that achieves the highest rates of text compression ever reported. A second application for the model is its use in the unsupervised clustering of books and music. Both these applications make use of structures for the organization of the discovered patterns that suggest ways in which memory could actually be stored and accessed in the brain. Lastly, we observe that all our results are related, directly or indirectly, to the task of clustering—throughout the text, we perform the clustering of cortical areas, symbols and patterns, with each one of these bringing to the fore useful observations concerning cortical functioning—, which seems to indicate that this could be a central phenomenon in cortical processing and organization. This idea is discussed at the end, and some conjectures are made with respect to the evolution of the cortex as having been oriented by clustering.
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