Напалков А.В., Прагина Л.Л. - Мозг человека и искуссвенный интеллект (960686), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

93

привлечения нужной информации, ее преобразование и объединение в новые организации. Не подлежит также сомнению тесная связь формирования нового поведения с возникновением различных мотивов. Мотивы возникают и видоизменяются в процессе активной деятельности человека. Часто имеет место «столкновение», конкуренция различных мотивов и в конечном счете определение главного, «доминирующего» мотива. Был сделан также вывод о том, что параллельно с формированием новых программ поведения осуществляется построение систем оценок его результатов. Возникают специальные комплексы сигналов, с которыми сравнивается поступающая извне информация. Если имеет место совпадение, значит, план поведения был построен правильно и можно идти дальше по «намеченному пути». Если возникает «рассогласование» между «ожидаемым» и полученным результатом, то осуществляется процесс пересмотра планов. Актуальность такого механизма при формировании поведения человека и животных была доказана многочисленными экспериментами. Таким образом, внимание исследователей было привлечено к функционированию целостных единиц, блоков работы функциональной системы.

Ученики и последователи П. К. Анохина В. Б. Швырков, Е. А. Умрюхин, К- В. Судаков, В. А. Шидловский применили эту концепцию при анализе работы различных биологических систем и показали ее эффективность. Е. А. Умрюхин построил кибернетические модели, отражающие работу описанных выше компонентов функциональных систем. А. Р. Лурия и Е. Д. Хомская использовали теорию функциональных систем при анализе нарушений в работе мозга больных, у которых в результате травмы или хирургической операции была исключена из работы та или иная часть мозга.

Наряду с изучением функциональных систем в настоящее время большое значение приобретают исследования, которые указывают на наличие при работе мозга более сложных принципов организации информационных систем, связанных с образованием и функционированием целостных агрегатов, блоков, несущих специфические функции.

Членом-корреспондентом АН СССР Л. В. Крушинским

94

была создана система представлений о роли так называемых «унитарных» реакций при осуществлении «рассудочной деятельности» животных. Было доказано, что сложную информационную деятельность мозга нельзя представить себе только как функционирование систем условных рефлексов. Решающее значение приобретает взаимодействие целостных «агрегатов», «блоков», каждый' из которых объединяет в своем составе системы как безусловных, так и условных рефлексов. При функционировании таких агрегатов (унитарных реакций) возникают специфические явления и законы, без знания которых невозможно подойти к пониманию сложных форм работы мозга и построению «искусственного интеллекта».

Л. В. Крушинский подробно изучил ряд таких организаций • и выявил законы, определяющие их функционирование. Он показал, что на этой основе можно подойти к анализу «рассудочной деятельности» животных. Выявление роли унитарных реакций привело к возникновению нового этапа в изучении работы мозга. Стало очевидным, что при анализе интеллектуальной деятельности необходимо проведение работ на различных «уровнях интегративной деятельности».

Оказалось, что механизмы интеллектуальной деятельности не могут быть поняты только как результат процесса формирования и использования систем условных рефлексов, алгоритмов работы мозга. Функционируют сложные автономные организации, каждая из которых несет свои функции. Такие организации имеют информационный характер, не связанный непосредственно с принципами построения морфофизиологических систем.

Описанные исследования создали существенные предпосылки для организации комплексных исследований, объединяющих изучение информационных систем и реализующего их работу нейрофизиологического субстрата. Стало очевидным, что только такие подходы могут обеспечить раскрытие механизмов работы мозга. Поясним эту мысль на примерах.

Попытаемся представить себе процесс исследования какого-либо механизма, например оптической системы глаза. Начав рассмотрение с какой-либо части объекта, предположим хрусталика глаза, исследователь

95

стремится понять функцию этого отдела, используя известные ему законы оптики. Определив функцию, в данном случае связанную, с преломлением лучей света, он устанавливает связь хрусталика с другими частями механизма, например с работой сетчатки, мышц, изменяющих форму хрусталика. На этой основе исследователь подходит к раскрытию общих принципов функционирования системы, объединяющей работу многих частей в различных режимах ее работы, в частности при адаптации глаза к интенсивности света, к восприятию предметов на различном расстоянии от глаза и т. д.

При попытках организовать подобную процедуру исследования при изучении высшей нервной деятельности возникли трудности. Спецификой работы мозга являлось то, что основные функции этой системы были связаны с переработкой информации.

Изучая процессы пищеварения, дыхания, работу печени, почек, физиолог имел дело с такими объектами, для которых было свойственно единство структурной организации и функции. Например, изучая пищеварение, биохимические процессы, лежащие в основе расщепления жиров, углеводов, удавалось создать тесное сочетание выявления новых компонентов системы с анализом решаемых ими задач, с задачами разложения сложных химических соединений на отдельные компоненты и синтезом новых специфических для организма веществ. Это имело большое значение для исследователей. Ученый, описывая новый компонент в работе системы, имел возможность сразу определить его функцию, что приводило к возможности установления связи между частями системы, раскрытия целостной организации механизма, планомерного выявления недостающих компонентов изучаемой системы.

При изучении мозга на основе изолированного применения электрофизиологических методик такие возможности комплексного исследования, опирающегося на изучение частей системы и определения их функций в связи с их ролью в целостной системе, отсутствовали.

Ученые делали попытки создать представления о функциях изучаемой системы, исходя из описания таких явлений» как обучение, память, мотивация.

96

Однако мы видели, что все эти явления представляют собой вторичный результат интегративной работы целого ряда алгоритмов.

Конечно, при осуществлении любого из перечисленных видов деятельности мозга имеет место работа нервных центров. Однако, поскольку алгоритмы не имеют прямого соответствия с организацией морфофизиологических систем мозга, оказывается необходимым участие многих отделов мозга. Каждый из них выполняет свою специфическую роль в комплексной работе. Но эта роль не могла быть выявлена нейрофизиологическими экспериментами. Между исследуемым процессом формирования поведения и активностью нервных структур возникает такая сложная система промежуточных информационно-структурных преобразований, что ученый лишается возможности устанавливать функции как всей системы в целом, так и ее отделов. Фактически не удавалось подойти к раскрытию механизмов работы мозга, выявить ту роль, которую играет каждый отдел, и такую специфику в организации взаимодействия нервных центров, которая могла объяснить, каким образом работа мозга в целом приводит к возникновению психических явлений. Подводя итоги экспериментальных и клинических исследований, ученые часто приходили к выводу, что в осуществлении любой психической деятельности и любого поведения принимает участие весь мозг как целостная система. Для того чтобы преодолеть возникающие трудности, ученые делали попытки глубже проанализировать строение отдельных нервных клеток, биохимические процессы, ответственные за процесс возбуждения, структуру проводящих путей, определяющих характер связей между отделами мозга. Однако чем успешнее они осуществляли детальный анализ, тем дальше уходили от раскрытия механизмов. Не удавалось подойти к выявлению тех задач, которые определяют работу мозга и его организацию. Выявляя новые факты о функционировании нервных элементов, исследователь не мог оценить их значимость в работе целостной системы. Новые факты связывались с анализом физических и химических явлений, в то время как целостные системы основывались на функционировании информационных механизмов. Выход из создавшегося

97

положения мог быть найден только на пути организации комплексного исследования. При этом уже на первой стадии исследования должны были быть определены информационные задачи, составляющие основу работы мозга. Далее на этой основе должны быть построены целостные гипотезы о работе информационных систем. Значение всех новых фактов, получаемых в электрофизиологических и нейрохимических исследованиях, должно быть определено на основе анализа схем, отражающих работу информационных механизмов. Какие же предпосылки были уже созданы? Нейрофизиология располагала нужными методиками исследования и большим объемом накопленных фактов. Хуже обстояло дело с изучением информационных механизмов. Мы говорили об изучении алгоритмов. Возник вопрос, могут ли алгоритмы являться основой сложных форм работы мозга. Исследования указывали на то, что помимо алгоритмов решающее значение имеют более сложные целостные блоки функциональных систем. Как совместить эти две концепции?

Было важно также выяснить, нельзя ли представить работу блоков, например блока акцептора результатов действий, как определенную композицию, состоящую из простейших, определенных И. П. Павловым компонентов (рефлекс на комплексный раздражитель, условный тормоз и др.). и тем самым построить единую концепцию о работе информационных систем, или для этого нужно привлечь новые понятия, выявить какие-то дополнительные компоненты организации системы.

ОРГАНИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ МЕХАНИЗМОВ

Была сделана попытка решения описанных выше проблем на основе аналитико-синтетического подхода. Идея исследования состояла в том, чтобы на стадии анализа на основе уже имеющихся в распоряжении исследователей сведений об алгоритмах попытаться расчленить сложные формы работы мозга на отдельные компоненты. На этапе синтеза ставилась задача, используя метод моделирования, из

98

этих компонентов вновь синтезировать целостное явление. Имелось в виду, что сочетание этих двух этапов исследования позволит выявить существование недостающих звеньев информационных систем. На этой основе можно будет поставить новые эксперименты с целью их детального изучения. По мнению инициаторов и исполнителей работы, такой путь должен был позволить выявить все компоненты информационных систем, раскрыть принципы их организации и взаимодействия друг с другом, а также решить поставленную выше проблему возможности представления агрегатов (блоков) информационных функциональных систем как организаций, состоящих из простых элементов.

В одной из работ, проведенной нейрокибернетиком Московского университета Н. В. Целковой, в качестве примеров интеллектуальной деятельности человека была выбрана головоломка, игра в «15». Напомним, что в определенный период времени эта игра настолько заинтересовала людей, что ею занимались почти все, проводились специальные конкурсы. Подобный же интерес в настоящее время вызывает другая головоломка «кубик Рубика». Хотя внешне обе головоломки отличаются друг от друга, однако можно установить некоторое внутреннее единство в характере решаемых задач.

Было показано, что применение моделей изученных ранее алгоритмов оказалось недостаточным. В связи с этим была поставлена задача выявления недостающих звеньев системы на основе использования описанной выше методики (с. 44) на установке, позволяющей изучать работу алгоритмов. Ставилась задача выявить те механизмы, которые используются в ходе решения головоломки.

Было обнаружено, что в рассматриваемых условиях перед человеком возникали специфические трудности. В ходе поиска испытуемые настолько интенсивно изменяли внешнюю среду, что процесс формирования отдельных условных рефлексов и их последующее объединение в систему оказывалось невозможным. Вместе с тем на каждом этапе поиска возникала необходимость переработки и запоминания такого большого количества вариантов, что их было трудно удержать в памяти.

99

Эти трудности предопределяли ряд специфических вторичных задач, которые решались в процессе работы мозга Одна из них была связана с выделением автономных подсистем информационной деятельности. Решение этой задачи приводило к существенному сокращению объема переработки информации на каждой из стадий поиска. При этом возникали более частные задачи, такие как задача выбора автономных подсистем, допускающих их изолированное изучение и использование, задача совмещения в единое целое результатов работы над отдельными частями. Другая задача — первоначальное, выявление общих принципов организации схемы, реализованной на экспериментальной установке с тем, чтобы затем оказалось возможным формирование отдельных условных рефлексов. И наконец, возникала задача исключения возможности захода в тупиковые ситуации, в которые попадали испытуемые и из которых затем трудно было выйти.

При проведении исследования было показано, что использование ранее описанных компонентов Информационных систем (правил работы мозга, алгоритмов) недостаточно для решения этих информационных задач. Решение достигалось только в результате работы целостных информационных механизмов, которые включали алгоритмы только как одну из составных частей своей целостной организации. Был выявлен ряд других компонентов, из которых слагались информационные механизмы и были изучены принципы, определяющие объединение этих компонентов в целостные системы. Один из них — «вспомогательные системы условных рефлексов». Такие системы существенным образом отличались от изученных ранее систем условных рефлексов. Они сами по себе не становились основой выработки программ поведения и составляли тот костяк, на котором строилась работа механизмов. Эти факты были в значительной степени неожиданными для ученых, изучающих высшую нервную деятельность.

Как известно, в экспериментах И. П. Павлова условные рефлексы были связаны с получением биологически полезного результата и включались в формируемое у человека или животных «целесообразное» , поведение. Н. В. Целковой были получены

100

резуль-таты, которые, казалось бы, противоречили этому основному принципу. Вспомогательные системы рефлексов не имели в качестве подкрепления какого-либо безусловного раздражителя. Основной функцией систем рефлексов нового типа не являлось получение полезного результата в форме удовлетворения какой-либо биологической потребности. Системы рефлексов формировались на основе других принципов и обеспечивали только создание основы для построения информационных -механизмов.

Было обнаружено и другое интересное явление. Оказалось, что такие вспомогательные системы рефлексов включали незаполненные участки, т. е. участки, в которых отсутствовали конкретные раздражители. Этот факт на первых этапах рассмотрения результатов опытов вызывал недоумение. Основные принципы выработки условных рефлексов, разработанные И. П. Павловым и его учениками, предусматривали осуществление реакции животного на определенный раздражитель (например, звонок). В данном случае вырабатывалась структура, которая не содержала конкретных сигналов, а отражала только отношения между ними, типа взаимного дополнения или взаимного исключения компонентов. Вместе с тем такой путь выработки условных рефлексов имен очень большое значение при формировании поведения в сложных условиях внешней среды. Как уже говорилось, эксперименты показали, что в таких ситуациях выработка отдельных условных рефлексов оказывалась принципиально невозможной, так как человек закрывал себе пути поиска, все время изменяя внешнюю среду. В этих условиях трудности преодолевались за счет того, что первоначально имело место установление характера отношений, т. е. осуществлялась выработка системы с пустыми, незаполненными участками и таким образом определялись те места в структуре, на которых должны формироваться новые рефлекторные реакции. Затем вырабатывались условные рефлексы, включающие конкретные сигналы. Такой путь выработки обеспечивал возможности преодоления трудностей.

Большое значение имело также формирование при работе мозга новых сигналов со специальными функциями. Мы уже говорили о выработке системы

^101

Характеристики

Список файлов книги