AF: Small: Collaborative Research: A Computational Theory of Brain Function
AF:小:协作研究:脑功能的计算理论
基本信息
- 批准号:1909756
- 负责人:
- 金额:$ 20万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-10-01 至 2023-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This project seeks to identify, explore, render rigorous, and validate one piece of the solution to the puzzle "how does the brain work?" - one of the truly fundamental and most challenging frontiers in all of science. Computation in the brain will be approached at an intermediate level of scale, far larger than that of individual neurons and synapses yet significantly smaller than that of the whole brain. The core hypothesis is that "assemblies," large and highly interconnected sets of neurons, are the engine of brain computation. Studying computation at this level is crucial for understanding higher cognitive functions, especially in humans, such as reasoning, planning, and language; and this formulation of brain computation is particularly amenable to the methodology and point of view of the theory of computation, and will further its reach. This project is quintessentially interdisciplinary, and will provide multi-faceted training to graduate and undergraduate students in Computer Science Theory, Machine Learning, and Cognitive Neuroscience and Psychology. It will develop interdisciplinary graduate courses in this particular scientific interface. The results of the project will be disseminated broadly via conferences and journals in all these disciplines, but also in colloquia and public lectures, while students of a great variety of backgrounds will participate in a cutting-edge research experience. Assemblies can be the basis of a powerful computational system involving a repertoire of operations including project, associate, and merge. These operations can be shown, through theorems and simulations, to be plausible (that is, they can be "compiled down" to the level of neurons and synapses) and useful (in the sense that they can help explain extant experimental results). The project will pursue this assembly hypothesis through: (1) expanding our modeling and our mathematical techniques of analysis for the study of assembly computation; (2) developing more accurate and efficient simulation methodology; (3) embarking on a multi-pronged exploration of the computational power of assemblies in novel modalities beyond formal computation, in particular (a) probabilistic and dynamical systems-like computation through pattern completion and (b) learning and prediction; (4) mathematical modeling and algorithmic investigation of the ways in which the dynamics and biases of synaptic connectivity, as well as assembly overlap, affect the various modes of brain computation; and, importantly, (5) functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiments, and the analysis of the results of these experiments and extant electrocorticography (ECoG) data through novel algorithmic and machine learning techniques for the purpose of identifying evidence of assembly computation in the human brain.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目旨在识别、探索、提供严格的解决方案并验证“大脑如何工作?”这一难题的一个解决方案。 - 所有科学中真正基础且最具挑战性的前沿之一。大脑中的计算将以中等规模进行,远大于单个神经元和突触的计算,但明显小于整个大脑的计算。核心假设是“集合”,即大型且高度互连的神经元集合,是大脑计算的引擎。研究这个级别的计算对于理解更高的认知功能至关重要,尤其是人类的认知功能,例如推理、计划和语言;这种脑计算的表述特别适合计算理论的方法论和观点,并将进一步扩大其影响范围。该项目本质上是跨学科的,将为研究生和本科生提供计算机科学理论、机器学习、认知神经科学和心理学方面的多方面培训。它将在这个特定的科学界面中开发跨学科的研究生课程。该项目的成果将通过所有这些学科的会议和期刊以及座谈会和公开讲座广泛传播,而不同背景的学生将参与前沿的研究体验。程序集可以成为强大计算系统的基础,涉及一系列操作,包括项目、关联和合并。通过定理和模拟,这些操作可以被证明是合理的(也就是说,它们可以“编译”到神经元和突触的水平)和有用的(在某种意义上它们可以帮助解释现有的实验结果)。该项目将通过以下方式追求这一装配假设:(1)扩展我们的建模和数学分析技术以研究装配计算; (2)开发更准确、更高效的模拟方法; (3) 开始对形式计算之外的新模式中的程序集的计算能力进行多管齐下的探索,特别是 (a) 通过模式补全进行概率和动态系统计算以及 (b) 学习和预测; (4)对突触连接的动态和偏差以及组装重叠影响大脑计算的各种模式的方式进行数学建模和算法研究;重要的是,(5)功能磁共振成像(fMRI)实验,以及通过新颖的算法和机器学习技术对这些实验结果和现有皮层电图(ECoG)数据进行分析,以识别组装计算的证据该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The k-cap Process on Geometric Random Graphs
几何随机图上的 k-cap 过程
- DOI:
- 发表时间:2023-01
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Reid, Mirabel;Vempala, Santosh S.
- 通讯作者:Vempala, Santosh S.
Assemblies of neurons learn to classify well-separated distributions
神经元集合学习对分离良好的分布进行分类
- DOI:
- 发表时间:2022-06
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Dabagia, Ma;Papadimitriou, Christos;Vempala, Santosh S.
- 通讯作者:Vempala, Santosh S.
How and When Random Feedback Works: A Case Study of Low-Rank Matrix Factorization
随机反馈如何以及何时发挥作用:低秩矩阵分解的案例研究
- DOI:
- 发表时间:2022-01
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Shivam Garg and Santosh S. Vempala
- 通讯作者:Shivam Garg and Santosh S. Vempala
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Santosh Vempala其他文献
Nearest Neighbors
最近邻居
- DOI:
10.1007/978-3-319-17885-1_100845 - 发表时间:
2024-09-13 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Santosh Vempala - 通讯作者:
Santosh Vempala
The Mirror Langevin Algorithm Converges with Vanishing Bias
镜像 Langevin 算法收敛并消除偏差
- DOI:
- 发表时间:
2022-03 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Ruilin Li;Molei Tao;Santosh Vempala;Andre Wibisono - 通讯作者:
Andre Wibisono
Brain Computation :
脑计算:
- DOI:
- 发表时间:
2024-09-14 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Wolfgang Maass;C. Papadimitriou;Santosh Vempala;Robert;Legenstein - 通讯作者:
Legenstein
The Mirror Langevin Algorithm Converges with Vanishing Bias
镜像 Langevin 算法收敛并消除偏差
- DOI:
- 发表时间:
2022-03 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Ruilin Li;Molei Tao;Santosh Vempala;Andre Wibisono - 通讯作者:
Andre Wibisono
Santosh Vempala的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Santosh Vempala', 18)}}的其他基金
Travel: NSF Student Travel Grant for 2023 PROTRAC:Probabilistic Trajectories in Algorithms and Combinatorics
旅行:2023 年 NSF 学生旅行补助金 PROTRAC:算法和组合学中的概率轨迹
- 批准号:
2340325 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Medium: Fundamental Challenges in Optimization
合作研究:AF:中:优化中的基本挑战
- 批准号:
2106444 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: Foundations of Deep Learning: Theory, Robustness, and the Brain
协作研究:深度学习的基础:理论、稳健性和大脑 —
- 批准号:
2134105 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
AF: Small: Fundamental High-Dimensional Algorithms
AF:小:基本的高维算法
- 批准号:
2007443 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
TRIPODS+X: RES: Collaborative Research: Scaling Up Descriptive Epidemiology and Metabolic Network Models via Faster Sampling
TRIPODS X:RES:协作研究:通过更快的采样扩大描述性流行病学和代谢网络模型
- 批准号:
1839323 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
AF:Small: Fundamental High-Dimensional Algorithms
AF:Small:基本的高维算法
- 批准号:
1717349 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
AF: Medium: Collaborative Research: The Power of Randomness for Approximate Counting
AF:中:协作研究:近似计数的随机性的力量
- 批准号:
1563838 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Continuing Grant
AF: EAGER: Fundamental High-Dimensional Algorithms
AF:EAGER:基本高维算法
- 批准号:
1555447 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
EAGER: Convex Optimization Algorithms for 21st Century Challenges
EAGER:应对 21 世纪挑战的凸优化算法
- 批准号:
1415498 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
AF: Small: Fundamental High-Dimensional Algorithms based on Convex Geometry and Spectral Methods
AF:小:基于凸几何和谱方法的基本高维算法
- 批准号:
1217793 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
ALKBH5介导的SOCS3-m6A去甲基化修饰在颅脑损伤后小胶质细胞炎性激活中的调控作用及机制研究
- 批准号:82301557
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
miRNA前体小肽miPEP在葡萄低温胁迫抗性中的功能研究
- 批准号:
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:
PKM2苏木化修饰调节非小细胞肺癌起始细胞介导的耐药生态位的机制研究
- 批准号:82372852
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
基于翻译组学理论探究LncRNA H19编码多肽PELRM促进小胶质细胞活化介导电针巨刺改善膝关节术后疼痛的机制研究
- 批准号:82305399
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
CLDN6高表达肿瘤细胞亚群在非小细胞肺癌ICB治疗抗性形成中的作用及机制研究
- 批准号:82373364
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Collaborative Research: AF: Small: New Directions in Algorithmic Replicability
合作研究:AF:小:算法可复制性的新方向
- 批准号:
2342245 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: Structural Graph Algorithms via General Frameworks
合作研究:AF:小型:通过通用框架的结构图算法
- 批准号:
2347321 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: New Connections between Optimization and Property Testing
合作研究:AF:小型:优化和性能测试之间的新联系
- 批准号:
2402572 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: Exploring the Frontiers of Adversarial Robustness
合作研究:AF:小型:探索对抗鲁棒性的前沿
- 批准号:
2335412 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: New Directions in Algorithmic Replicability
合作研究:AF:小:算法可复制性的新方向
- 批准号:
2342244 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 20万 - 项目类别:
Standard Grant