Напалков А.В., Прагина Л.Л. - Мозг человека и искуссвенный интеллект (960686), страница 8

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

Текст из файла (страница 8)

Выявление алгоритмов работы мозга создавало предпосылки для анализа сложных комплексных форм высшей нервной деятельности человека, например работы специалистов в области проектирования, конструирования. При этом удавалось понять

51

сущность информационной деятельности уже не на основе полного комплекса экспериментов, проведенных по описанной выше методике, а на основании опознания применимости тех или иных известных алго-ритмов. По специальным тестам определялось наличие тех или иных информационных задач, а затем, делалось предположение о том, что в изучаемом объекте присутствует алгоритм определенного типа. Поскольку сама структура алгоритма была уже известна, удавалось на основе построения такой концепции организовать эксперименты, доказывающие эффективность созданной гипотезы. Таким образом, осуществлялось построение элементов абстрактной теории и дальнейшего ее использования при исследовании работы мозга, а также и других биологических систем.

Подведем некоторый итог сказанному. Трудности,, возникающие при изучении работы мозга, были связаны с необходимостью рассмотрения процессов, происходящих как при работе мозга, так и в окружающей живые организмы внешней среде. Только такое рассмотрение могло обеспечить анализ работы алгоритмов. Трудности, были связаны также с тем, что каждый алгоритм при своем функционировании проявлялся в виде большого количества конкретных поведенческих -реакций, которые были весьма разнообразны и зависели от складывающихся во внешней среде ситуаций. Специфика таких конкретных форм поведения маскировала основной процесс. Так, при игре в шахматы можно было наблюдать разные конкретные тактики на разных стадиях игры. Однако описание тактик и их простое обобщение, например статистическая обработка данных, не приводила к выявлению алгоритма.

Описываемая методика позволяла ликвидировать эти трудности. Уже в самом начале постановки экспериментов осуществлялось абстрагирование от конкретных объектов и их соотношений, например абстрагирование от различных ситуаций игры. Создавались абстрактные модели взаимодействия внешней среды и организма, которые исключали все ненужное, второстепенное и содержали только те принципы организации, которые были существенны для работы алгоритмов.

52

Данная методика позволяла выявить значительно более сложные правила и принципы работы мозга, которые затем можно было объединить в алгоритмы. Последние становились основой создания элементов «искусственного интеллекта».

Использование описанной методики для изучения информационных систем живых организмов привело к раскрытию сложных алгоритмов. Так, в опытах и теоретических исследованиях одного из авторов книги Л. Л. Прагиной были выявлены алгоритмы достаточно сложной деятельности мозга человека и животных, связанной с распознаванием тенденции в •развитии событий.

Что представляет собой эта деятельность? Человек обладает способностью предвидеть ход событий в будущем. Такое предвидение осуществляется на -основе накопленного ранее опыта.. Человек многократно встречается с событиями одного и того же типа и последовательно улавливает системы отношений между объектами и их основную структуру. Он выделяет существенные сигналы и может отличить их от сигналов, на которые не стоит обращать внимание. Создание такой системы имеет большое значение. Обычно человек не может неограниченно долго анализировать каждую из возникающих перед ним -ситуаций. Важно быстро выявить те ориентиры, которые следует учитывать на каждой фазе развития -событий, и производить те действия, которые рациональны в этом случае. Например, при игре в шахматы можно прогнозировать результаты тех или •иных планов, тех или иных тактик, используемых противником. Важно выявить то, что существенно в •ситуациях, возникающих на шахматном поле, и исключить ненужные раздражители. Такая ситуация возникает также и во многих других жизненных обстоятельствах (при развитии конфликта, при создании обстановки, которая может привести к срыву плана на производстве, и т. д.).

- При помощи каких правил, каких механизмов человек способен выявить те признаки, ту структуру отношений, которая будет затем использоваться при определении исхода событий, а также те правила алгоритма, на основании которых эти знания будут использоваться в новых конкретных ситуациях? Для

53

того чтобы понять механизмы этого явления и выявить все соответствующие алгоритмы, были поставлены специальные эксперименты. В этих экспериментах у человека должны были формироваться не только одиночные рефлексы на комплексный раздражитель, но и целостные системы таких рефлексов. Причем опыты разделялись на две фазы: на первой фазе осуществлялась выработка систем рефлексов, а на второй фазе — их использование при предъявлении задач нового типа. Оказалось, что такое усложнение эксперимента приводит к тому, что выявляются новые правила и новые алгоритмы, причем эти алгоритмы носят достаточно сложный характер. Они включают последовательное формирование некоторых промежуточных систем рефлексов, которые приобретают значение только на определенных фазах выработки и в конечном итоге исчезают, имея вспомогательное значение. Такие системы рефлексов позволяют анализировать внешние ситуации и вырабатывать нужные комплексы сигналов. В результате использования этой методики удалось также выявить алгоритмы, лежащие в основе обучения, принятия решений в противоречивых ситуациях, речевого общения, формирования понятий и концепций, построения и доказательства правдоподобия версий о причинах событий и ряда других сложных форм работы мозга.

Использование теории алгоритмов при изучении работы мозга привело не только к определению путей развития учения И. П. Павлова, но и к формированию новых представлений о специальной категории алгоритмов — алгоритмов мыслительной деятельности.

В настоящее время понятие «алгоритм» применяется в различных областях науки и техники. При использовании вычислительных машин для повышения эффективности процесса проектирования, административной деятельности создаются алгоритмы, решающие различные конкретные задачи, например алгоритмы расчета грузоподъемности вагонов, определения прочности конструкций и др. При их построении применяются такие содержательные понятия, как «вес бетонной балки», «прочность сталелитейных конструкций» и т. д. Алгоритмы этого типа в значительной степени отличаются от алгоритмов, используемых

54

в области математики. Они приобретают большое практическое значение. Однако эти алгоритмы не могут определять общие процессы интеллектуальной деятельности. Как известно, мышление человека является основой переработки информации в самых различных областях науки и техники. Если бы информационные механизмы мыслительной деятельности использовали какие-либо конкретные содержательные понятия, связанные, например, с проектированием промышленных сооружений, или включали компоненты абстрактного математического языка, то они потеряли бы свою универсальность.

При описании алгоритмов мыслительной деятельности использовались понятия «сигнал», «подкрепление», «рефлекс на комплексный раздражитель», «условный тормоз». При изучении систем условных рефлексов и алгоритмов арсенал понятий обогатился. Однако все более сложные понятия, например «ориентирующее подкрепление», «фиксирующее подкрепление», представлялись как композиции и как результат объединения простых систем правил преобразования определенных И. П. Павловым элементов. Такой язык позволяет исключить из рассмотрения не только содержательные понятия обычного разговорного языка,. но и принятые в области математики абстрактные понятия. Обеспечивается возможность использования алгоритмов для переработки любой конкретной информации и в том числе для развития новых отделов математики.

Можно прийти к выводу о том, что этот язык может быть выведен как следствие рассмотрения взаимодействия внешней среды и организма, процесса построения отображений действительности. Простейший вариант схемы, обеспечивающий возможность абстрактного рассмотрения, представлен на рисунке. Эта схема, как уже говорилось, в абстрактном виде отражает системы отношений между объектами внешнего мира трех основных типов: взаимоисключения, взаимодополнения и взаимозаменяемости — и процесс построения при работе мозга внутренней модели внешней среды. В частности, такие понятия, как «рефлекс на комплексный раздражитель», «условный тормоз», возникают как обозначение процессов взаимодействия, связанных с построением в головном мозгу

55

отоб-ражений действительности в случае наличия во внешней среде отношений типа взаимного дополнения и взаимного исключения элементов.

У читателя при чтении книги, может быть, возникли вопросы о том, как же формируются те задачи, которые составляют основу работы алгоритмов мышления, как возникают алгоритмы, их основные свойства. Такие вопросы не могли не заинтересовать и ученых, изучающих работу мозга.

Известно, что в процессе мышления человек может не только находить способы решения поставленных перед ним задач, но и самостоятельно ставить новые задачи и приводить их к такому виду, который •облегчает поиск уже известных и создание новых алгоритмов. В связи с этим оказалось важным не только рассмотреть свойства алгоритмов, их представимость •на языке более высокого уровня, но и решить проблемы возникновения новых задач и обеспечивающих их решение алгоритмов.

Рассмотрим процесс взаимодействия среды и организма на абстрактной схеме. Один из вариантов таких схем представлен на рисунке. Как уже говорили, на .этой схеме не находят своего непосредственного отражения частные отношения, например отношения, актуальные при формировании поведения обезьяны при построении пирамиды из ящиков. Схема отражает наиболее общий случай, в котором возможны отношения любых перечисленных типов.

Приведем примеры взаимодействия. Допустим, организм (животное, человек) осуществит воздействия «а внешний мир, которые отражены на схеме в виде •б₁ 6_2t 6₃. Согласно принятой схеме в среде возникнут изменения: будут появляться одни сигналы и исчезать другие. Так, если в условиях наличия сигналов a₁₁,a₂₇ будут осуществляться воздействия б₁₁, 6₂₇, 6_I2, то в среде появятся сигналы a₁₃, а₂₅. Можно перед собой доставить цель — выяснить, может ли человек (или животное) при помощи определенных воздействий на среду выявить существующие в ней закономерности и построить таким образом правильное • отображение действительности.

Поиск путей, решения такой задачи на абстрактных схемах похож на некоторую игру. Однако такая игра может иметь немаловажное значение. Ведь схема

56

в абстрактном виде отражает целый класс конкретных ситуаций внешнего мира и на основе ее рассмотрения можно получить такие выводы, которые затем окажутся применимы для объяснения ситуаций, возникающих в конкретных условиях исследовательской деятельности человека.

Обычно изучение описываемых моделей осуществляется на основе использования вычислительной техники или специализированных автоматов, в которых реализуется модель внешнего мира. Однако читатель может использовать для этой цели более простые средства: проследить все изменения на схеме и таким образом реализовать процесс взаимодействия. Такая игра на моделях приводит к выводу о том, что перед человеком, исследующим внешний мир, возникают специфические задачи. Их можно пояснить на примере. Допустим, человек в условиях наличия сигнала а₁₁, a₂₇ совершил действие б₁₁. Согласно схеме, в ответ на это возникнет сигнал а₁₂. Если" будет осуществлено действие 6₁₂, то появится новый сигнал а₁₃. Казалось бы, может быть начат процесс установления причинно-следственной связи и выработки на этой основе условных рефлексов а₁₁ — б₁₁ — а₁₂ — 6₁₂ — а₁₃. Однако в последующем, в процессе поиска, человек может включить тормозной сигнал. После этого, совершив действия б₁₁, 6₁₂, человек не получит в ответ сигналов а11, а12, а1₃. Таким образом, результаты исследовательской деятельности будут иметь противоречивый характер, и вместо выработки условного рефлекса начнется процесс угашения.

В целом в результате такого опыта может быть сделан вывод о наличии специфических трудностей, которые проявляются в большой лабильности внешней среды, отсутствии однозначных ответов на одно и то же воздействие. Возникают специфические задачи: задача стабилизации ситуации, разделения информационной деятельности на определенные части, формирования промежуточных ориентиров поиска. Они определяют работу специфических алгоритмов. Рассмотрение схемы позволяет проследить генезис информационных задач и объяснить значение работы алгоритмов.

Описанное рассмотрение приводит также к возможности понимания сущности свойств массовости,

57

результативности и детерминированности. Свойство массовости определяется тем, что как генезис структуры задачи, так и описание алгоритмов оказываются сформулированными на таком абстрактном языке, который позволяет строить различные конкретные варианты решения задач. Следует, однако, заметить, что приведенная нами схема представляет собой простейший пример взаимодействия. При построении абстрактных моделей необходимо учитывать наличие во внешней среде вероятностных процессов, систем зако-нов более общего_ типа, которые проявляются вовне только в виде частных интерпретаций, а также существование других принципов усложнения 'организации.

Использование более сложных схем взаимодействия среды и организма позволяет выявить информационные задачи, составляющие основу интеллектуальной деятельности человека. Это в свою очередь создает предпосылки для раскрытия алгоритмов. Рассмотрение возникающих при этом моделей позволяет проследить происхождение более частных информационных задач и алгоритмов их решения. Так, удается показать, как из рассмотрения абстрактных схем взаимодействия среды и организма возникают информационные задачи, понять, чем .определяется возникновение основных свойств алгоритмов.

Характеристики

Список файлов книги