107559 (Механизмы сознания), страница 5

Ассоциация стимула с поведением создаёт условный рефлекс.

Вначале мозг (единственный творческий мотор в бабочке) не имеет цели, намерений, стремлений. Он не понимает, что бабочка видит цветок, и что это означает. Он не понимает, что может двигаться и может чувствовать себя хорошо. Цветок абсолютно не привлекает внимания неопытного существа. Он начинает привлекать внимание только по мере накопления опыта. Через некоторое время, после десятков случайных касаний цветка, у бабочки возникает условный рефлекс на вид цветка. Бабочка видит цветок и понимает, что нужно делать, чтобы получить удовольствие. Она приобретает цель, которая представляет собой желание плюс способ его удовлетворения.

Я думаю, что сложность и богатство целей живого существа развиваются из богатства условий окружающего мира по мере того, как это существо периодически удовлетворяет свои простые желания. Чем богаче чувства и желания, тем разумнее поведение. Я думаю, что живая бабочка имеет более развитые органы чувств и более слабый мозг, чем моя кибер-бабочка.

Ассоциативное узнавание приводит к самоорганизации памяти в виде причинно-связанных цепочек событий.

Механизм предвидения

Прогноз возможен только путём "воспоминаний"

Большинство природных явлений могут быть описаны в виде физических моделей, содержащих дифференциальные уравнения. "То, что произойдёт в ближайшие секунды" рассчитывается из этих уравнений. Но мозг и отдельные нейроны не могут использовать предопределённые уравнения для предвидения, поскольку биологически одинаковые нейроны должны уметь предвидеть события различной физической природы. Единственный способ такого "универсального" предвидения, на который способны нейроны – это "воспоминание о своих прежних впечатлениях". Это похоже на "решение" уравнений по таблицам. Этот способ гораздо хуже и слишком конкретный по сравнению с решением уравнений. Но другого не дано.

Поэтому простейший природный механизм самообучения использует "индукцию", то есть непроизвольное обнаружение аналогий и повторов при сравнении своих текущих ощущений с образами ощущений, сохранёнными в ассоциативной памяти. Ассоциативное узнавание приводит также к самоорганизации повторяющегося опыта в виде причинно-связанных цепочек событий. Предвидение происходит потому, что существо узнаёт не "текущее состояние", а текущий процесс в динамике. "Ближайшее будущее" ассоциативно связано с текущим состоянием потому, что, как это состояние, так и его будущее, имеют их причинно связанные аналоги в прошлом. Ближайшее будущее - это будущее узнаваемого прошлого события.

Нейрон должен обладать творчеством и успешно работать в команде

Способность к обучению обеспечивается нервной системой. Поскольку число нейронов у разных существ может отличаться в миллионы раз, приходится признать, что способностью к обучению, видимо, обладает структура из любого количества нейронов, и даже один нейрон. Значит, каждый нейрон должен обладать способностью к предвидению и к самообучению. Хотя, может быть, зарегистрировать эту способность у одиночного нейрона почти невозможно. Кроме того, нейроны в нервной системе и в мозгу организованы так, что потенциал адаптации увеличивается при увеличении количества нейронов. Также должны быть организованы искусственные нейронные структуры.

Определение творчества.

Творчество – это решение задач, способ решения которых неизвестен. Конечно, ту часть задачи, для решения которой имеются известные методы, можно решить и без творчества. Но та часть задачи, к которой даже неизвестно как подступиться, может быть решена только путём случайной догадки.

Творчество - это способность получения новых результатов без учителя, то есть путём самообучения. При решении творческой задачи, то есть такой, которую неизвестно как решать, творец делает разные (случайные или осмысленные) попытки решения в окрестности того, что ему известно. Благодаря его заинтересованности он более чем другие способен оценить, что какая-то из попыток приближает его к решению задачи. После этого происходит исследование вновь открывшихся возможностей. И так далее. Если творец ошибся в самооценке, то он может зайти в тупик и не решить задачу. Не каждому везёт.

В этом случае учителем является сознание, которое оценивает и выбирает варианты, достойные более детального изучения. Такое самоконтролируемое обучение похоже не на броуновское блуждание, а на поиск максимума методом последовательного подъёма в случайных направлениях.

Простейшее самообучение похоже на естественный отбор поведений, а осознаваемое творчество похоже на искусственный отбор идей.

Примитивный случайный поиск

Новое поведение находится путём случайного поиска в окрестности уже освоенного поведения.

Случайный поиск исключительно неэффективен. Максимум, что можно ещё пытаться угадать - это информация из нескольких бит. Уже 10 бит, то есть тысяча равноправных вариантов – много даже для человека.

Для оценки скорости самообучения при случайном подборе поведения рассмотрим обучение таблицы перекодировки. Таблица содержит N ячеек, то есть она способна запомнить реакцию на N входных сигналов. Внешняя среда может обеспечить N разных входных сигналов, причём каждому сигналу соответствует одна правильная реакция таблицы в виде числа от 1 до N. Входные сигналы меняются случайно. Реакция является случайной (1 - N), если ответ не известен. Реакция запоминается, если за неё дана положительная оценка.

При таких условиях вероятность того, что на случайный входной сигнал будет случайно дан правильный ответ равна 1/N. Средняя степень обучения (то есть, почти на каждый входной сигнал найден правильный ответ) будет достигнута за N2 шагов. Если вход имеет ширину 64 бита, то N2 = 2128 = 1040. Самообучение всегда слишком долгое, а в данном примере, оно невозможно.

Такое "универсальное" самообучение технически бесперспективно. Вместо него применяется обучение искусственных систем учителем (супервизором). Учитель может вести систему “за ручку” по правильному пути. При этом она не может научиться находить путь, но будет знать, какой путь правильный. А если учитель ещё и показывает правильное поведение (принуждает систему вести себя правильно) и поощряет такое поведение, то скорость обучения значительно возрастает.

Однако в жизни самообучение – обычное дело, особенно у простейших животных, а следовательно, и у простейших нейронных структур. Мозг не мог знать до рождения, в каком мире он окажется. В отличие от "физических" органов чувств, "информационный" мозг вообще не имеет прямого контакта с физическим миром. Но, тем не менее, кошка сумеет выжить, даже если она ни разу в жизни не увидит мышку. Мозг достаточно абстрактен и универсален, чтобы приспособиться к любым окружающим условиям. Вследствие универсальности мозгу запрещено использовать такие конкретные информационные инструменты, как "уравнения", "правила" и "семантический разбор".

Как же он обучается? Также как дети, испытывая разные варианты поведения в окрестностях уже освоенных. Поиск нового должен происходить на фоне уже освоенного и известного. Причём это новое должно быть минимально информационно насыщенно (минимально содержательно). После успешного нахождения "нескольких новых бит" и согласования их с имеющимися знаниями, они включаются в "освоенные" знания. И далее поиск нового продолжается такими же мельчайшими шажками.

Поиск поведения

Живая адаптирующаяся система должна всегда учиться. Она может считать, что знает правильное поведение, но должна беспрестанно доказывать, что это поведение действительно правильное, потому что внешний мир может измениться. Такое самообучение может происходить подсознательно (быть неосознаваемым). Именно в этом постоянном самообучении и состоит обычная работа сознания как биологического адаптивного механизма.

Управляя согласованным поведением жизненно важных систем организма, механизм сознания постоянно тестирует сам себя. Выживание данного существа (и выживание его сознания) зависит от правильной работы этих систем. Самотестирование служит для сдерживания творческого "полёта фантазии", который может расстроить систему управления. Поэтому человек, делающий работающие, логически непротиворечивые вещи, более способен к логичным рассуждениям, чем человек, создающий "нематериальные" творения. А бездельник вообще не может быть рассудительным. Между внутренним миром творца и бездельника такая же разница, как между внутренним миром человека и животного.

В процессе такого самотестирования мозг постоянно требует оценок своего поведения. Если мозг не получает оценок от внешнего мира за свое хорошее или плохое поведение, то он со временем теряет способность думать и управлять телом. Это происходит потому, что механизм случайного подбора поведения продолжает действовать и поведение (мозга), не закрепляемое оценкой, всё больше отличается от освоенного ранее, правильного с точки зрения жизнеобеспечения организма.

Орган зрения крота постоянно изменялся из-за случайных мутаций. Эти изменения не получали оценки выживанием от механизма естественного отбора. Поэтому, со временем орган зрения крота потерял способность номально видеть.

Мозг голого философа не получает оценок от внешнего мира за свое хорошее или плохое поведение. Поэтому спонтанные изменения свойств нейронов (это и есть простейший механизм творчества) постепенно приводят к жизненно опасным изменениям поведения мозга. Философ теряет разум.

И напротив, постоянный творческий поиск, сопровождаемый "объективной" оценкой поведения, укрепляет сознание. Бабочка "начинает понимать", то есть начинает поступать правильно в той ситуации, в которой она раньше не знала, что делать, и поступала неправильно. В приложении к более разумному существу и к некоторому виду задач мы бы могли назвать такой процесс накоплением опыта путём успешного "исследования".

Биологические мотивы творчества.

Не только учитель воздействует на ученика с определенной целью, но и наоборот, ученик на учителя. Целью ученика является получение хорошей оценки. Если же обучение происходит без заинтересованности ученика, то это не ученик, а база данных, например, словарь или шахматная программа. Зачем и что нужно учить ученику, если у него нет никакого внутреннего направляющего стремления?

Может показаться, что на начальном этапе, пока интеллект ещё не развит или задача слишком новая, обучение может происходить без заинтересованности. Такое "незаинтересованное" привыкание существа к изменяющемуся внешнему миру происходит не бессознательно, так как именно сознание управляет адаптацией. При привыкании приходится приучаться к новому, полезному в новых условиях поведению.

Например, крысу приучают нажимать на педаль после звонка. Она не была заинтересована в нажимании на педаль, но она всегда имеет внутренний "интерес". Её интерес заключается в поддержании "нормальных" собственных ощущений. Эти ощущения являются субъективными и самоценными только для этой крысы. Но они же объективно даны ей природой как врождённые потребности.

Привыкание, адаптация или самообучение без постоянного стимулирования (без заинтересованности в самом процессе учёбы) похожи на естественный отбор, а обучение с учителем - на искусственный. Учитель выбирает и поощряет только правильные реакции ученика на заданные условия. Поскольку причинная связь между действиями ученика и поощрением хорошо заметна, такое умышленное обучение происходит гораздо быстрее, чем самообучение. При самообучении ученику приходилось бы самостоятельно выявлять весьма сложные причинные зависимости между его поведением и полезным (для ученика) конечным результатом.

Итак, биологическим стимулом для творчества является жизненно важная оценка. Если эту оценку даёт учитель, то скорость обучения возрастает. Если оценка "даётся" внешней средой, то она может быть и негарантированной, и сильно отложенной во времени. Внутренний механизм самообучения должен установить причинную связь между действиями существа и такой ненадёжной, но беспристрастной оценкой.

Мы считаем разумным или "целесообразным" такое поведение, которое удовлетворяет внутренние потребности организма. Эти потребности заданы биологически, но без правил или намёков на то, как их удовлетворить. Поскольку это не мои потребности, то я не всегда могу оценить разумность поведения того или другого существа.

Разум кибер-бабочки

Разумность поведения моей бабочки доступна моему пониманию, потому что я детально знаю её внутренние потребности. Сначала у неё нет картины мира. В её памяти хранятся случайные данные, настолько не похожие на мир, в который она попадает, что этот мир не вызывает у неё никаких надёжных ассоциаций. У бабочки нет представлений о логике, пространстве или времени. Всё это появляется в результате реального опыта. По мере накопления опыта она начинать узнавать разные ситуации, в которых она оказывается: как это было раньше, и как она поступала раньше. Она выбирает из прежнего опыта более успешное поведение. Все возможные "идеи" бабочки представимы только в виде наблюдавшихся ранее образов или их фрагментов. Бабочка не имеет никаких отвлечённых от опыта средств преставления своих "мыслей".

Самообучение и творчество бабочки состоит в том, что полезный опыт накапливается и на его фоне происходит постоянный случайный поиск нового поведения.