كريستوفر تشيرنياك

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

كريستوفر جورج تشيرنياك [ 1 ] (5 مايو 1945 - 13 مارس 2025) فيلسوف أمريكي متخصص في نظرية المعرفة وفلسفة علم الأعصاب. كان عضوًا لفترة طويلة في قسم الفلسفة بجامعة ميريلاند . بدأ مسار تشيرنياك البحثي في ​​نظرية المعرفة، ثم اتجه إلى علم التشريح العصبي الحاسوبي وعلم الجينوم . ويكمن الرابط الأساسي بين هذه المجالات في نماذج الفاعل: فقد بدأ العمل بنماذج أكثر واقعية للعقلانية ذات موارد محدودة. ومن هذه النظرية المعرفية انبثق برنامج بحثي يتعلق بنماذج التوصيل الأمثل لتشريح الدماغ والجينوم على مستوى الدماغ ككل، وهو نهج بنيوي.

الحياة والمهنة

وُلد تشيرنياك في كامبريدج، ماساتشوستس، والتحق بمدرسة ملبورن الثانوية في فلوريدا بينما كان والده يعمل مهندسًا للطيران في كيب كانافيرال مديرًا لاختبارات الطيران في مختبرات تكنولوجيا الفضاء. [ 2 ] فاز بالجائزة الأولى في مسابقة البحث عن المواهب العلمية عام 1962 [ 3 ] وحصل على منحة دراسية للدراسة في كلية هارفارد ، حيث تخرج عام 1966. [ 4 ] درس في كلية كرايست تشيرش، جامعة أكسفورد، وحصل على درجة الماجستير في الفلسفة عام 1973. أشرف ديفيد بيرز على أطروحته لنيل درجة الماجستير في الآداب ، والتي حملت عنوان "البراغماتية والواقعية" . [ 5 ] [ 6 ]

بعد إقامته في المملكة المتحدة، انتقل تشيرنياك إلى جامعة كاليفورنيا في بيركلي لدراسة الفلسفة، وحصل على درجة الدكتوراه عام ١٩٧٧. وكانت أطروحته بعنوان " المعتقدات والقدرات المنطقية" . وشكّلت أطروحتا الماجستير والدكتوراه اللتان حصل عليهما الأساس لكتابه " العقلانية الدنيا" الذي نُشر عام ١٩٨٦. [ ٧ ] انضم تشيرنياك إلى هيئة التدريس في جامعة تافتس ، ثم انتقل لاحقًا إلى جامعة ميريلاند في كوليدج بارك ، حيث عمل أستاذًا للفلسفة حتى تقاعده. [ ١ ]

بحث

عوامل بسيطة

يذكر كتاب تشيرنياك " العقلانية الدنيا" [ 8 ] [ 9 ] أن القانون النفسي الأكثر جوهرية ربما هو أن البشر كائنات محدودة. وتُصنِّف نماذج الموارد المحدودة للفاعل العقلانية البشرية بأنها تقع بين العدم والكمال. وتتجلى الفكرة المحورية وراء انتقادات العقلانية في إدراك أن التصورات المثالية القياسية تستلزم قدراً من المعرفة المطلقة الاستنتاجية - على سبيل المثال، تفاهة أجزاء من العلوم الاستنتاجية. إن مثل هؤلاء الفاعلين/المنطقيين المثاليين، إذا كانوا حاسوبيين، فسيتعين عليهم انتهاك نظرية تشرش حول عدم قابلية الحسم في منطق الرتبة الأولى. وتشير هذه الرؤية بدورها إلى أن اكتمال NP له أهمية مماثلة: فالاستحالة الحسابية على نطاق واسع للغاية تُعدّ نظيراً عملياً للاستحالة المطلقة التقليدية - طبقة أخرى من الاستحالة بالنسبة للتصورات المثالية. [ 10 ] وهذا جزء من الأهمية الفلسفية للتعقيد الحسابي. [ 11 ] [ 12 ]

ينطلق هذا البرنامج البحثي من منظور شمولي لا تجزئي، حيث تتسم الفلسفة والعلم بالغموض المتأصل، فهما متميزان لكنهما مترابطان ترابطًا وثيقًا. فعلى سبيل المثال، يمكن إعادة النظر في المفارقات الكلاسيكية في علم الدلالة (مثل مفارقة الكاذب ) ونظرية المجموعات (مثل مفارقة راسل ) لا باعتبارها متناقضة في جوهرها، بل كدلالات على استخدام "أساليب استدلالية سريعة وغير دقيقة" - أي المفاضلة بين السرعة والموثوقية، وبين صحة النتائج وجدواها. وبذلك، تتلاقى ثلاثة مجالات متباينة: (أ) نظرية التعقيد الحسابي، (ب) علم النفس التجريبي للأساليب الاستدلالية السريعة وغير الدقيقة، (ج) النظرية الفلسفية للعقلانية في ظل محدودية الموارد. وبهذا، تُشكل نماذج العقلانية المحدودة أساسًا لـ" الاقتصاد السلوكي " المعاصر.

تحسين توصيلات الدماغ

بالإضافة إلى ذلك، ربما يكون من الطبيعي توسيع نطاق منهج الموارد المحدودة، انطلاقًا من العقلانية الفلسفية وصولًا إلى مستوى البنية المادية للدماغ (وما يرتبط بها من تشريح عصبي عضوي)، وذلك على نحوٍ حرج. فعلى وجه الخصوص، تُعدّ الاتصالات بعيدة المدى موردًا عصبيًا محدودًا للغاية، مع وجود ضغط تطوري قوي لاستخدامه بكفاءة. ويبدو أن تقليل الاتصالات هو القانون الأول لتصوير مسارات الدماغ ، وهو مبدأ تنظيمي يُحرك علم التشريح العصبي. [ 13 ]

لذا، يقوم مختبر تشيرنياك بتقييم مدى ملاءمة أفكار تحسين التوصيلات الكهربائية، المستوحاة من تصميم رقائق الحاسوب الدقيقة، لتطبيقها على بنية الدماغ. وقد تبين أن نموذج "توفير الأسلاك" نموذج تنبؤي قوي. ويمكن رصد تقليل التوصيلات الكهربائية على مستويات متعددة (مثل: موضع الدماغ بأكمله، وتخطيط العقد العصبية و/أو مناطق القشرة الدماغية، والبنية الخلوية الفرعية لتفرعات التغصنات، إلخ). ويبدو أن جزءًا كبيرًا من هذه البنية البيولوجية ينشأ "تلقائيًا، مباشرةً من الفيزياء".

تُعدّ مشكلة تحسين وضع المكونات من أهمّ مشاكل التوصيل الكهربائي: فبالنظر إلى مجموعة من المكونات المترابطة، ما هي مواقع هذه المكونات التي تُقلّل من إجمالي تكاليف التوصيل (مثل طول السلك)؟ يبدو أن هذا المفهوم يُفسّر بدقة جوانب من التشريح العصبي على مستويات هرمية متعددة. على سبيل المثال، يتضمن الجهاز العصبي للدودة الأسطوانية Caenorhabditis elegans أحد عشر مكونًا عقديًا، ولكل منها 11! (حوالي 40,000,000) ترتيبًا أماميًا خلفيًا بديلًا. في الواقع، يُعدّ الترتيب الفعلي هنا هو الأمثل، حيث يتبيّن أن التخطيط الفعلي يتطلب الحد الأدنى من إجمالي طول السلك، [ 14 ] وهو ما يُشير إلى نجاح مُتوقع. مع ذلك، تُصنّف هذه المشاكل ضمن فئة NP-complete؛ وعادةً ما تتطلّب الحلول الدقيقة عمليات بحث شاملة، بتكاليف تتزايد بشكل كبير. على الرغم من وجود فخاخ الحد الأدنى المحلي، يُمكن تقريب تحسين التشريح العصبي هذا بشكل جيد باستخدام آليات تقليل الطاقة المعروفة باسم "شبكة النوابض". [ 15 ] (انظر المناقشة أدناه حول "الاختناق الجينومي".)

يمكن تطبيق نهج مماثل لتحديد مواقع المناطق الوظيفية المترابطة في القشرة الدماغية . تتمثل الاستراتيجية الأولى في استخدام مقياس أبسط لتكلفة الاتصال، وهو مطابقة تصميم القشرة الدماغية لأسلوب التجاور الموفر للأسلاك: إذا كانت المكونات متصلة، فسيتم وضعها متجاورة. لا يزال من الضروري أخذ عينات من جميع التصميمات الممكنة للتحقق من أفضلها. بالنسبة لـ 17 منطقة بصرية أساسية في قشرة دماغ قرد المكاك، يُصنف التصميم الحالي لهذا النظام الفرعي ضمن أفضل 10-7 تصميمات تُقلل تكلفة التجاور إلى أدنى حد. [ 16 ] وينطبق تصنيف مماثل للأمثلية العالية أيضًا على المجموعة الأساسية من المناطق البصرية في قشرة دماغ القط، وكذلك على قشرة الشم واللوزة الدماغية في الفئران.

بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن "قانون الحجم" ينطبق على الأنظمة التي تتضمن مفاضلات بين المستويين المحلي والعالمي: فإذا كان النظام الكامل مُحسَّنًا تمامًا، فكلما صغر حجم الجزء منه عند تقييمه بمعزل عن غيره، بدا التحسين أقل جودة. (هذا تعميم لفكرة مشابهة تعتمد على المنظور، وتُستخدم في علم اللاهوت لتفسير مشكلة الشر - أي العيوب الظاهرة في الكون في ظل وجود إله قادر على كل شيء ورحيم). ينطبق قانون الحجم بشكل جيد على كل نظام من أنظمة القشرة الدماغية المذكورة أعلاه، وكذلك في مجالات أخرى (مثل تصميم الرقائق الإلكترونية).

باستخدام إطار عمل تحسين الشبكة هذا، تم توسيع نتائج "توفير الأسلاك" وتكرارها للدماغ البشري الحي بالكامل عبر التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، [ 17 ] وهو نجاح تنبؤي آخر.

يبدو أن تفرعات الخلايا العصبية ومحاورها تقترب بشكل ملحوظ من أشجار شتاينر ذات التكلفة الدنيا. [ 18 ] ويمكن اشتقاق هذه البنى عبر ديناميكيات الموائع. ويبدو أن هذا يشكل بعضًا من أكثر البنى الحيوية تعقيدًا التي يمكن الحصول عليها حاليًا من عمليات فيزيائية بسيطة (غير متعلقة بالحمض النووي). ويُشكل هذا التفسير القائم على "اكتفاء الفيزياء" لتكوين الشكل البيولوجي "نزعة فطرية غير جينومية". أحد مبررات انتشار ما قبل الحياة في الحياة بهذه الطريقة هو التغلب على "الاختناق الجينومي": فمثل أنظمة الكائنات الحية الأخرى، يتمتع الجينوم بقدرات محدودة. لذا، كلما زادت التشريح العصبي "مجانًا، مباشرة من الفيزياء"، قلّ الحمل المعلوماتي للجينوم.

يثور تساؤل آخر: إن تقليل تعقيدات التوصيلات العصبية أمرٌ قيّم بلا شك، ولكن لماذا يبدو أنه يحظى بأولوية عالية جدًا - بل وأحيانًا يكاد يكون ذا أولوية قصوى؟ تبقى أهمية التحسين العصبي فائق الدقة سؤالًا مفتوحًا.

ثمة مسألة إضافية تتعلق بكيفية انسجام مستوى الوعي في العقل مع مستوى البنية المادية للدماغ. للوهلة الأولى، تبدو هذه العلاقة متوترة: ففي بعض الجوانب، تبدو بنية الدماغ مثالية تقريبًا، ومع ذلك، فإن العقلانية تفصلها عن الكمال طبقات من الاستحالة. [ 19 ] ربما يكون هذا مظهرًا آخر لعدم قابلية العقل للاختزال - وهو عدم التوافق المعروف بين المجالين.

الجينوم كدماغ نانوي

الفصل التالي من هذا البرنامج البحثي: يمكن تطبيق مفاهيم من نظرية الحوسبة لفهم بنية ووظيفة الحمض النووي للكائنات الحية. ظهر نموذج كريك-واتسون للحلزون المزدوج في نفس المكان والزمان اللذين ظهر فيهما عمل تورينج الأخير، أي في كامبريدج حوالي عام 1950، لذا فإن فكرة الحمض النووي كشريط آلة تورينج ظلت متداولة لعقود.

على وجه الخصوص، يمكن التعامل مع الجينوم كـ"دماغ نانوي" أو حاسوب صغير جدًا لمعرفة ما إذا كانت استراتيجيات تقليل الاتصالات المماثلة تظهر أيضًا في الشبكات الجينية. وكما ذُكر أعلاه، فقد تم الإبلاغ لعقود عن تحسين التوصيلات في الدماغ، وهو ما يقترب من بعض التنبؤات الأكثر دقة في علم الأعصاب.

يجري حاليًا استكشاف فكرة تقليل الاتصالات في الجينوم البشري. قد لا يكون نقل المعلومات مجانيًا حتى داخل الخلية أو النواة أو الجينوم. على سبيل المثال، يبدو أن تمثيلًا عالميًا للجسم البشري، يُعرف باسم "هومونكولوس فوق الكروموسوم"، يمتد على كامل الجينوم في النواة، وهو تمثيل ذو دلالة إحصائية. [ 20 ] تُعد هذه استراتيجية لتقليل تكلفة الاتصالات (انظر، على سبيل المثال، خرائط الجسم التي تم رصدها في القشرة الحسية والحركية منذ القرن التاسع عشر). بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن هناك خرائط جسدية موضعية أدق على الكروموسومات الجسمية الفردية. [ 21 ]

مراجع

  1. 1 2 3 "نعي كريستوفر تشيرنياك - سيلفر سبرينغ، ماريلاند" . ديغنيتي ميموريال .
  2. ↑ "صحيفة ميامي هيرالد من ميامي، فلوريدا" . Newspapers.com . 1962-03-06.
  3. ↑ "البحث عن المواهب العلمية 1962" . جمعية العلوم .
  4. ↑ "خريجو جامعة هارفارد عام 1966 - في ذكرى الراحلين" . 1966.classes.harvard.edu .
  5. ↑ تشيرنياك، كريستوفر (1986). "حدود المعرفة" . دراسات فلسفية . 49 (1): 1-18 . ISSN 0031-8116 . 
  6. ↑ تشيرنياك، كريستوفر ج. (1973). "البراغماتية والواقعية" . جامعة أكسفورد .
  7. ↑ تشيرنياك، كريستوفر (1986). العقلانية الدنيا . أرشيف الإنترنت. كامبريدج، ماساتشوستس : مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN  978-0-262-03122-6.
  8. ^ تشيرنياك، كريستوفر (1986). الحد الأدنى من العقلانية . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. رقم ISBN 978-0-262-03122-6.
  9. ^ تشيرنياك، كريستوفر (2009). سيشو جوريساي . ترجمة شيباتا، م. كيسو شوبو. رقم ISBN 978-4-326-19953-2.
  10. ↑ تشيرنياك، كريستوفر (1984). "التعقيد الحسابي والقبول العالمي للمنطق". مجلة الفلسفة . 81 (12): 739-758 . doi : 10.2307/2026030 . JSTOR 2026030 . 
  11. ↑ آرونسون، س. (2013). "لماذا ينبغي على الفلاسفة الاهتمام بالتعقيد الحسابي؟". في: كوبلاند، ج.؛ بوزي، س.؛ شاغر، أ. (محررون). قابلية الحوسبة: تورينج، غودل، تشيرش، وما وراءها . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 261-327 . ISBN  978-0262527484.
  12. ↑ دين، إس دبليو (2016). "نظرية التعقيد الحسابي" . في زالتا، إي (محرر). موسوعة ستانفورد للفلسفة . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 261-327 . ISBN  978-0262527484.
  13. ↑ تشيرنياك، كريستوفر (1994). "الفلسفة وعلم التشريح العصبي الحاسوبي". دراسات فلسفية . 73 ( 2-3 ) : 89-107 . doi : 10.1007/bf01207659 . JSTOR 4320464. S2CID 170744521 .  
  14. ↑ تشيرنياك، كريستوفر (1994). " تحسين موضع المكونات في الدماغ" . مجلة علم الأعصاب . 14 (4): 2418-2427 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.14-04-02418.1994 . PMC 6577144. PMID 8158278 .  
  15. ↑ تشيرنياك، كريستوفر؛ مختار زاده، ز؛ نودلمان، يو (2002). "نماذج التوصيل الأمثل لعلم التشريح العصبي". علم التشريح العصبي الحاسوبي: المبادئ والأساليب . دار هومانا للنشر. ص 71-82 . ISBN  978-1-58829-000-7.
  16. ↑ تشيرنياك، كريستوفر؛ مختار زاده، ز؛ رودريغيز-إستيبان، ر؛ شانجيزي، ب (2004). " التحسين الشامل لتخطيط القشرة الدماغية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 101 (4): 1081-1086 . Bibcode : 2004PNAS..101.1081C . doi : 10.1073/pnas.0305212101 . PMC 327154. PMID 14722353 .  
  17. ↑ لويس، س؛ كريستوفا، ب؛ جيردي، ت؛ جورجوبولوس، أ (2012). "تخطيط قشري دماغي مضغوط وواقعي مُستمد من سلسلة زمنية مُسبقة التبييض لتصوير الرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة: قاعدة تشيرنياك للتجاور، وقانون الحجم، وتجميع الوحدات الفوقية مُؤكدة" . فرونت . نيوروأنات . 6 : 36. doi : 10.3389/fnana.2012.00036 . PMC 3434448. PMID 22973198 .  
  18. ↑ تشيرنياك، كريستوفر؛ تشانغيزي، م؛ كانغ، دو وون (1999). "تحسين واسع النطاق لتفرعات الخلايا العصبية". مجلة Physical Review E. 59 ( 5): 6001-6009 . Bibcode : 1999PhRvE..59.6001C . doi : 10.1103/physreve.59.6001 . PMID 11969583 . 
  19. ↑ تشيرنياك، كريستوفر (2009). "العقلانية الدنيا والتوصيل الأمثل للدماغ". في: غليمور، سي؛ وي، دبليو؛ ويسترستال، دي (محررون). المنطق والمنهجية وفلسفة العلوم: وقائع المؤتمر الدولي الثالث عشر . منشورات الكلية. ص 443-454 . ISBN  978-1904987451.
  20. ↑ تشيرنياك، كريستوفر؛ رودريغيز-إستيبان، راؤول (2013). " خرائط الجسم على الجينوم البشري" . علم الوراثة الخلوية الجزيئية . 6 (1): 61. doi : 10.1186/1755-8166-6-61 . PMC 3905923. PMID 24354739 .  
  21. ↑ تشيرنياك، كريستوفر؛ رودريغيز-إستيبان، راؤول (2015). "خرائط الجسم على الكروموسومات البشرية". تقرير UMIACS التقني : 2015-04 . doi : 10.13016/M2MM73 . hdl : 1903/17177 .