Assessing where and how information is stored in biological networks (such as neuronal and genetic networks) is a central task both in neuroscience and in molecular genetics, but most available tools focus on the network's structure as opposed to its function. Here we introduce a new information-theoretic tool: "information fragmentation analysis" that, given full phenotypic data, allows us to localize information in complex networks, determine how fragmented (across multiple nodes of the network) the information is, and assess the level of encryption of that information. Using information fragmentation matrices, we can also create information flow graphs that illustrate how information propagates through these networks. We illustrate the use of this tool by analyzing how artificial brains that evolved "in silico" solve particular tasks, and show how information fragmentation analysis provides deeper insights into how these brains process information and "think". The measures of information fragmentation and encryption that result from our methods also quantify complexity of information processing in these networks and how this processing complexity differs between primary exposure to sensory data (early in the lifetime) and later routine processing.


翻译:评估生物网络(如神经和遗传网络)中的信息储存地点和方式是神经科学和分子遗传学的中心任务,但大多数可用工具侧重于网络结构而不是其功能。 我们在这里引入了一个新的信息理论工具:“信息碎裂分析 ” : 信息碎裂分析 ”, 根据完整的小类数据, 允许我们在复杂的网络中将信息本地化, 确定信息是如何分散的( 跨网络的多个节点), 并评估信息的加密程度。 使用信息碎裂矩阵, 我们还可以创建信息流图, 说明信息是如何通过这些网络传播的。 我们通过分析“ 硅” 进化的人工大脑如何解决特定任务, 并展示信息碎裂分析如何更深入地了解这些大脑过程的信息和“ 思考 ” 。 我们的方法所产生的信息碎裂和加密测量方法也量化了这些网络信息处理的复杂程度, 以及这种处理的复杂程度如何在最初接触感官数据( 生命周期早期) 和后来的常规处理之间有所区别 。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年6月24日
Arxiv
0+阅读 · 2022年6月22日
Arxiv
21+阅读 · 2022年2月24日
Arxiv
88+阅读 · 2021年5月17日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员