Dip. di Fisica- Universit

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Dip. di Fisica- Università di Firenzee
Istituto Nazione di Ottica ApplicataFirenze,
arecchi_at_ino.it
19 Gennaio 2004, Firenze

• Il caos omoclinico dai laser ai neuroni
• (dinamica dei processi percettivi)

F.T. Arecchi
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Indice

• 1. Il caos omoclinico (HC) nei laser
• 2. Sincronizzazione in retepropensione
• 3.Orologi biologici dinamica del neurone
• 4. Percezione e feature bindingil codice
  temporale
• 5. Lettura del codice e funzione di Wigner
  interferenza e aspetti quantistici

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Nonlinear dynamics
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Laser CO2 con feedback
Modello 3D
X Intensità laser Y Inversione di popolazione
z Segnale di feedback
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Phase slips
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Spiking frequency vs Bias
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Bursting in a laser
LPF Low Pass Filter VGA Voltage Gain Amplifier
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From a) to c) nc 100, 300, 600 Hz
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DSS Pseudochaos
Free running
Td 1 ms
Td 4 ms
red Td, green Tr
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Indice

• 1. Il caos omoclinico (HC) nei laser
• 2. Sincronizzazione in retepropensione
• 3.Orologi biologici dinamica del neurone
• 4. Percezione e feature bindingil codice
  temporale
• 5. Lettura del codice e funzione di Wigner
  interferenza e aspetti quantistici

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Synchronization patterns in arrays of homoclinic
chaotic systems
e(a) 0.0(b)0.05(c)0.1(d)0.12(e)0.25
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Coherence
R ltISIgt/d(ISI)
HC
Lorenz
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Indice

• 1. Il caos omoclinico (HC) nei laser
• 2. Sincronizzazione in retepropensione
• 3.Orologi biologici dinamica del neurone
• 4. Percezione e feature bindingil codice
  temporale
• 5. Lettura del codice e funzione di Wigner
  interferenza e aspetti quantistici

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Orologi biologici
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Dinamica del singolo neurone
Potenziali di azione
Soma
Assone
ingressi
Dinamica non lineare (di soglia)
c
Ingresso
b
a
SOGLIA
Treni di spikes sullassone
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Indice

• 1. Il caos omoclinico (HC) nei laser
• 2. Sincronizzazione in retepropensione
• 3.Orologi biologici dinamica del neurone
• 4. Percezione e feature bindingil codice
  temporale
• 5. Lettura del codice e funzione di Wigner
  interferenza e aspetti quantistici

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Feature Binding by neuron synchronization
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ART Adaptive Resonance Theory
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Indice

• 1. Il caos omoclinico (HC) nei laser
• 2. Sincronizzazione in retepropensione
• 3. Orologi biologici dinamica del neurone
• 4. Percezione e feature bindingil codice
  temporale
• 5. Lettura del codice e funzione di Wigner
  interferenza e aspetti quantistici

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Wigner function in time How to naturally
correlate synchronized signals
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Wigner distribution of two sinusoidal packets
shown at the top. The oscillating interference
is centered at the middle time-frequency
location.
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Decoherence time
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Musical score
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Spectrograms of chirped pulses
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FROG
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Time code
Min separation 3 ms Ave. sep. 25 ms Decision
time N. Bins N66 Apriori number of binary
messages Relative entropy Number of words word
uncertainty for approximated by
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Quantum constant in J s
Energy time conversion ?P1 requires 10 kBT, for
108 neurons it is 410-12J ?T1 is 3ms
Thus C610-12Js1022h
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Wigner function in space
Hubel Wiesel on-off cell yields space derivative
-

V1 V2 V3 ITC
Stack of coupled layers with increasing
receptive field
f(xx) and f(x-x) as Taylor series
DxDk 1
Meaning of k corresponds to finite speed of NN
coupling v t1-1
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Young experiment read in terms of a local meter
M1 or a non-local meter M2
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Formulazione Q. evoluzione di W

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Modello dinamico per rete HC sincronizzataSotto
soglia percolazionegas di difetti(eccitazioni
elementari)
Linearizzo attorno a sella
Diagonalizzo
Aggiusto parametri finché
Energia
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Why in QED
Why
in QCD
QED and QCD macroscopic approximations of SS ?