Tilastotiede ottaa aivoon

Samankaltaiset tiedostot
Tilastotiede ottaa aivoon

Laskut käyvät hermoille

Matemaatikot ja tilastotieteilijät

MS-A0502 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Matematiikka ja tilastotiede. Orientoivat opinnot /

MS-A0503 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

MS-A0503 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

HOPS Henkilökohtainen opintosuunnitelma LuK -tutkintoon

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Tekoäly tänään , Vadim Kulikov (Helsingin Yliopisto)

Ongelma(t): Voiko älykkyyden määritellä ja voiko sitä mitata, myös objektiivisesti? Onko älykkyyttä ilman (näkyvää) toimintaa? Voiko kone olla älykäs

Bayes-mallinnus siltana teorian ja empiirisen evidenssin välillä

OPETUSSUUNNITELMALOMAKE

OPETUSSUUNNITELMALOMAKE

Matematiikka ja tilastotiede. Orientoivat opinnot /

MTTTP1 Tilastotieteen johdantokurssi Luento JOHDANTO

MS-A0503 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Myös opettajaksi aikova voi suorittaa LuK-tutkinnon, mutta sillä ei saa opettajan kelpoisuutta.

MS-A0502 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Edistyksen päivät, Helsinki. Voiko tutkija muuttaa maailmaa? Humanistista meta-analyysiä merkitysneuvottelevien koneiden avulla.

Matematiikka ja tilastotiede

Tilastotieteen aihehakemisto

Luku 2. Datasta tietoon: mitä dataa? mitä tietoa?

Moderni biolääketieteellinen optiikka X - Optinen mittaaminen sekä valmistusmenetelmät X X X

OPS-MUUTOSINFO

<raikasta digitaalista ajattelua>

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

805306A Johdatus monimuuttujamenetelmiin, 5 op

5.6.3 Matematiikan lyhyt oppimäärä

Ongelma(t): Miten digitaalista tietoa voidaan toisintaa ja visualisoida? Miten monimutkaista tietoa voidaan toisintaa ja visualisoida?

ABHELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Robotit ja tekoäly terveydenhuollon työvälineinä nyt ja tulevaisuudessa työn tutkimukseen perustuva näkökulma

Louhi-projektin kokemukset oppina. Tekoälyä hoitohenkilökunnalle

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Tilastotieteen rooli uuden tieteellisen tiedon tuottamisessa Mitä tilastotiede on?

MS-A0502 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

A-OSA. Kyseessä on binomitodennäköisyys. 30 P(Tasan 10 sadepäivää ja muut 20 poutapäiviä) 0,35 (1 0,35) ,35 0, ,

E. Oja ja H. Mannila Datasta Tietoon: Luku 2

TEEMU ROOS (KALVOT MUOKATTU PATRIK HOYERIN LUENTOMATERIAALISTA)

30A02000 Tilastotieteen perusteet

GeoGebra tutkivan oppimisen välineenä: havainto-hypoteesi-testaus

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

&idx=2&uilang=fi&lang=fi&lvv=2015

JUHTA ja VAHTI juhlatilaisuus, Tietojärjestelmien tulevaisuudesta tekoälyn kehityksen näkökulmasta. Timo Honkela.

Tarvitseeko informaatioteknologia matematiikkaa?

Ruokavalion henkilökohtaiset vaikutukset esiin data-analytiikalla

Kognitiivinen mallintaminen Neuraalimallinnus, luento 1

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

Johdatus tekoälyyn. Luento : Koneoppiminen. Patrik Hoyer. [ Kysykää ja kommentoikaa luennon aikana! ]

Bayesilainen päätöksenteko / Bayesian decision theory

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

1. Tilastollinen malli??

OPPIMISKYVYKKYYS DIGITALISOITUVASSA MAAILMASSA

&idx=2&uilang=fi&lang=fi&lvv=2015

Digitalisoitu harjoitustehtävien ratkaisujen palautus sekä arviointi matematiikan ja tilastotieteen yliopisto-opinnoissa

Tilastollinen päättely II (MAT22003), kevät 2018

Matematiikka tai tilastotiede sivuaineena

Tähtitieteen käytännön menetelmiä Kevät 2009

T Luonnollisen kielen tilastollinen käsittely Vastaukset 5, ti , 8:30-10:00 N-grammikielimallit, Versio 1.1

pitkittäisaineistoissa

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

Tietotekniikan laitoksen uusi linja

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotukset

P(X = x T (X ) = t, θ) = p(x = x T (X ) = t) ei riipu tuntemattomasta θ:sta. Silloin uskottavuusfunktio faktorisoituu

Tilastollinen päättely, 10 op, 4 ov

Jatkuvat satunnaismuuttujat

Ratkaisu: Käytetään induktiota propositiolauseen A rakenteen suhteen. Alkuaskel. A = p i jollain i N. Koska v(p i ) = 1 kaikilla i N, saadaan

CHERMUG-pelien käyttö opiskelijoiden keskuudessa vaihtoehtoisen tutkimustavan oppimiseksi

Tekoäly ja koneoppiminen metsävaratiedon apuna

pitkittäisaineistoissa

Ilkka Mellin Todennäköisyyslaskenta. Osa 2: Satunnaismuuttujat ja todennäköisyysjakaumat. Kertymäfunktio. TKK (c) Ilkka Mellin (2007) 1

Sähköisten palvelujen tulevaisuus Älykkäät oppivat palvelut. #Saavuta Petri Hyysalo, IBM Global Business Services

Järvi 1 Valkjärvi. Järvi 2 Sysijärvi

Kukin kurssi voi sisältyä vain yhteen alemman tai ylemmän perustutkinnon moduuliin.

Yhteistyöaineiden edustajan puheenvuoro

Turvallisuus kehittyy joko johtajuuden tai kriisin kautta

MS-A0502 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Lakkautetut vastavat opintojaksot: Mat Matematiikan peruskurssi P2-IV (5 op) Mat Sovellettu todennäköisyyslaskenta B (5 op)

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 1 Ratkaisuehdotuksia Tehtäväsarja I

Teema 3: Tilastollisia kuvia ja tunnuslukuja

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Tilastollisen tutkimuksen vaiheet

Analyysi I (sivuaineopiskelijoille)

4.2 Useampi selittävä muuttuja (kertausta)

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Ilkka Mellin Tilastolliset menetelmät Osa 2: Otokset, otosjakaumat ja estimointi Estimointi

Geoinformatiikan maisteriohjelman (GIMP) toteutus Teknillisessä Korkeakoulussa. GIMP tiedotustilaisuus Ari Jolma, prof. (geoinformatiikka)

Tehtävä 1. Jatka loogisesti oheisia jonoja kahdella seuraavaksi tulevalla termillä. Perustele vastauksesi

Matematiikan olemus Juha Oikkonen

Harjoitus 7: NCSS - Tilastollinen analyysi

Matematiikka. Orientoivat opinnot /

Sanaluokkajäsennystä rinnakkaisilla transduktoreilla

Matemaattinen tilastotiede. Erkki Liski Matematiikan, Tilastotieteen ja Filosofian Laitos Tampereen Yliopisto

Yhtälönratkaisusta. Johanna Rämö, Helsingin yliopisto. 22. syyskuuta 2014

Tutkimusongelmia ja tilastollisia hypoteeseja: Perunalastupussien keskimääräinen paino? Nollahypoteesi Vaihtoehtoinen hypoteesi (yksisuuntainen)

Tietojenkäsittelytieteen tutkintovaatimukset

Esimerkkejä vaativuusluokista

S Bayesilaisen mallintamisen perusteet

Transkriptio:

Tilastotiede ottaa aivoon kuinka aivoja voidaan mallintaa todennäköisyyslaskennalla, ja mitä yllättävää hyötyä siitä voi olla Aapo Hyvärinen Laskennallisen data-analyysin professori Matematiikan ja tilastotieteen laitos sekä tietojenkäsittelytieteen laitos Helsingin yliopisto

Hahmotelma Todennäköisyyspäättely Aivot ja niissä tapahtuva tietojenkäsittely Tekoäly logiikasta tilastotieteeseen Oppimisen merkitys Aivojen mallintaminen todennäköisyyspäättelynä Siitä seuraava yllättävä hyöty

Mitä on todennäköisyyslaskenta? Lasketaan todennäköisyyksiä kuten Mikä on todennäköisyys voittaa lotossa? Miten todennäköistä saada tauti X jos on suomalainen mies? Olennaisesti lasketaan kyseisten tapahtumamahdollisuuksien määrä ja jaetaan kokonaismäärällä

Entä todennäköisyyspäättely? Päätellään monimutkaisissa tilanteissa Potilaalla on oire X ja hieman oiretta Y, ja geenit G, H, I (muttei J, kaiketi), asuu paikkakunnalla K lisäksi väittää noudattavansa dieettiä D. Mikä on sairaus? Metsässä puiden välissä vilahtaa jotain keltaista. Kuuluu outoja ääniä. Mikä on todennäköisyys että se on tiikeri? Tärkeää lainalaisuuksien oppiminen datasta, ja niiden yhdisteleminen

Päättely ja (teko)äly 1940- Älykkyys on logiikkaa (klassinen tekoäly) 1980- Älykkyys vaatii oppimista, esim. aivoja matkivilla neuroverkoilla 2000- Älykkyys on todennäköisyyspäättelyä, oppiminen tilastotieteellistä Aivojen ja tietokoneiden älykkyyden mallintaminen pitkälti samoilla linjoilla

Päättelyn eri muotoja 01001001011001000 2.45 1.23 Tietokone 4.23 0.45 1.34 Tilastotieteilijä 101100010100101001 keskiarvo = 2.34 keskihajonta =1.5 Signaalinkäsittelyjärjestelmä Aivot Iik!

Aivot Tieteen suurin ongelma? Käsitteellistetty eri tavoin: kellopeli höyrykone tietokone internet?...

Hermosolu (neuroni) C.W.A. Lee ym., 2005 S. Ramón y Cajal, 1900

Hermosolut tietojenkäsittelijöinä Lähettävät sähköisiä signaaleja toisilleen Tietojenkäsittelyn perusyksiköitä (prosessoreita?) massiivisesti hajautettu ja rinnakkaistettu : äärimmäisen monta pientä prosessoria C.W.A. Lee ym., 2005

Millaista tietojenkäsittelyä hermosolussa? 1943: hermosolut ovat binääriarvoisia loogisia portteja (JA, TAI, EI -operaatioita) 1960: hermosolut laskevat lineaarisen summan sisääntulevista jatkuvaarvoisista signaaleista 1990-luku: tämä voisi olla todennäköisyyspäättelyä

Miksi tarvitaan todennäköisyyspäättelyä? Todennäköisyyspäättely mahdollistaa päättelyn epävarmoissa tilanteissa Maailma on niin monimutkainen, että epävarmuutta on aina (tiedon epätäydellisyys) Sisältää oppimisen tilastollisten mallien muodossa Helpottaa älykkyyden ohjelmointia Evoluutio on myös oppimisprosessi

Esimerkki: luonnollisten kuvien malli aivoissa Aivoissa malli siitä, minkälaisia silmissä näkyvät kuvat tyypillisesti ovat Malli on tilastollinen, koska mahdotonta kuvata tarkasti Sen perusteella voidaan tehdä erilaisia päättelyitä

Esimerkkejä päättelystä + = Osittain peitetty objekti Viiva pisteistä Illusoriset ääriviivat

Lineaarinen tilastollinen malli kuvista Kertoimien s tilastollisia ominaisuuksia mallintamalla - opitaan piirteet - voidaan tehdä päättelyä

Aivoissa opittuja kuvapiirteitä Apinan aivoista mitattu Simulaatiomme tulokset (D. Ringach, 2007) (Olshausen & Field 1996 mukaan)

Perusteoriaa: Bayesin kaava Käänteinen todennäköisyys Meillä on malli Prioritodennäköisyyksille Mitkä ovat eri syiden seuraukset Esim. Syy = nähty esine, seuraus= kuva verkkokalvolla Voimme saada syyn selville kaavalla P(syy seuraus)=p(seuraus syy)p(syy)/p(seuraus) Erityisen tärkeää jos informaatio vaillinaista

Yllättävä hyöty Tilastolliset mallit, joita aivot ilmeisesti käyttävät, soveltuvat monenlaiseen dataanalyysiin, esim. kaikkiin luonnontieteisiin. Älykkyys onkin datan analyysiä aivan kuten tutkijat sitä tekevät? Aivojen mallintaminen, tekoäly, tilastotiede yhdistyvät?

Esimerkki yllättävästä hyödystä: aivosähkökäyrien (EEG) analyysi

Loppupäätelmä Todennäköisyyspäättely on moderni lähestymistapa aivojen mallintamiseen älykkäiden koneiden ohjelmoimiseen erilaisten datajoukkojen analyysiin Oppiminen ja päättely samassa viitekehyksessä Aivot uusi innoittaja tilastotieteen kehitykseen