Метод эвристического моделирования 3 страница
На каждом структурном этаже сложных систем протекают оба типа процессов — циклические и нециклические, с самосборкой или с деградацией. При этом каждый этаж оказывает на другие большее или меньшее воздействие и тоже — на их разные процессы совершенствования или разрушения.
Модели и иерархические этажи из структур удлинили во времени программы управления через Функциональные Акты, усложнили их в пространстве и в использовании энергии.
Эволюция шла в трех направлениях:
1. Усложнение структур «индивид — семья — сообщество», с возрастанием их иерархии — от стаи до человечества.
2. Возрастание Разума за счет удлинения ФА и наращивания их этажей сложности и обобщенности. От разума генома клеток, через мозг животных к творческому разуму человека, далее к Коллективному Разуму общества с перспективой его технического воплощения в ИИ.
3. Эволюция критериев от потребностей в пище, размножении, защите — к общению, информации и далее к искусственным потребностям сообществ в виде идеологий. Вектор эволюции в сторону усложнения, сначала биологической, потом технической. (К Вселенскому Разуму?)
РАЗУМ
…Нам говорят «безумец» и «фантаст». Но, выйдя из зависимости грустной, с годами мозг мыслителя искусный Мыслителя искусственно создаст.
Гете. Фауст
В сороковых годах, с подачи Н. Винера, у нас появилось слово «кибернетика», и понятие «информация» получило новое значение. Винер уравнял ее с энергией и материей. Едва ли это справедливо, если не признавать «бестелесную» и «безэнергетическую» информацию в виде управляющих сигналов от Господа Бога или Вселенского Разума. (Утверждения такие существуют.)
|
|
|
Реальная информация воплощена в моделях, построенных из специфических структурных единиц, а ее передача выражается в сигналах, имеющих энергетическую природу, но также и материальную структуру. То и другое являются лишь продуктом усложнения материи в процессе самоорганизации, но в то же время и ее объектом. По крайней мере, в пространстве и времени ограниченных сферой распространения «живых» систем, пока Разум не вышел в космические просторы и действительно не превратился во «Вселенский».
(В связи с этим: если в принципе допустить такую возможность, то Вселенский Разум уже должен существовать, будучи порожденным более старыми космическими системами. Может быть, он уже управляет нами через воздействия из Вселенной? Об этом так любят говорить «космисты». Управляет не строго, учитывая непредсказуемость самоорганизации, поэтому предупреждение хаоса не гарантируется…)
Так или иначе, биологическая эволюция породила модели и сигналы, составившие своеобразную «субстанцию» Разума, позволяющую оторваться от косной материи неорганического мира и открывшую новые возможности самоорганизации сложных систем как «живых», так и технических.
|
|
|
В последние два десятилетия комплексная наука о механизмах и моделировании мышления получила название «когнитология» (cognitive science). В нее включают: теорию познания, логику (как части философии), психологию, лингвистику и компьютерную математику. Как видите, спектр очень широкий. Впрочем, эта новая наука не создала теории мышления, позволяющей создать его модельное воплощение.
Общий Алгоритм Разума (ОАР)
ОАР сформировался в процессе биологической эволюции и используется в любом управлении сложными объектами.
Вокруг термина Разум сложился своеобразный миф. Непонятно: «Что? Откуда взялось? Что можно ждать?» Эта таинственность мне кажется недоразумением. Разум вполне материален, его можно создать техническими средствами. Более или менее ясно его происхождение: это продукт биологической. эволюции. Или результат самоорганизации материи.
Начнем с определения.
Разум — это аппарат управления объектами по критериям оптимальности посредством действий с моделями.
|
|
|
Есть много определений разума, рассудка, интеллекта. Приведу два. В.А. Звягинцев: «Разум — это свойственное живым организмам порождение знаний и целенаправленная реализации их во взаимодействии данного организма со средой». Как видите, для искусственного интеллекта места нет… А вот что сказал Э. Хант: «…Прагматический подход психологов: интеллект — это то, что определяется в интеллектуальных тестах. Так же поступаю и я».
Развитие разума выражается эволюцией форм жизни, а проще — программ, критериев и моделей. Можно выделить целую серию этапов.
1. Одноклеточные существа. Разум в генах.
2. Многоклеточные организмы. Разум из нервных клеток.
3. Стадное существование. Зачатки коллективного разума как сочетания индивидуальных.
4. Человек разумный. Творческий разум.
5. Общество. Коллективный разум граждан.
6. Техносфера. Ноосфера. Искусственный интеллект.
Деятельность разума состоит в упорядоченном переключении сигналов энергии, активности между моделями (структурами) разума, подчиненными программам, нацеленным на действия. Сами программы тоже представлены моделями. Управление — это использование «рабочих органов» для воздействия на объект. Осуществляется это путем «считывания» структуры моделей сигналами, которые трансформируются в энергию движения в эффекторах — мышцах или механизмах.
|
|
|
Под словом «аппарат» (в определении) подразумеваются как структуры — модели (например, ансамбли из нейронов в мозге или набор генов в клетке), так и функции в виде специфической активности моделей и продуцирования сигналов. Они направляются на другие модели или на «рабочие» элементы Разума.
«Разум управляющий» немыслим без «входов и выходов» на объект. Для живых систем входы — это рецепторы (глаза, уши), выходы — мышцы. Сам разум сосредоточен в «моделирующем устройстве» — мозге, вместилище моделей, «компьютере». Разумеется, для всего этого нужна энергия — «электростанция, тело».
П — природа; Т — техника; ВМ — внешние модели; О — общество. «Входы» и «выходы»: И — информация, сигналы; Эн — энергия; ТУ — технические устройства; Рц — рецепторы; Рцэ — рецепторы органов воздействия; Н — настройка рецепторов; Рцm — рецепторы «Тела»; МУ — моделирующая установка «Мозг»; МД — модели действий; Э — эффекторы
На рис. 11 дана схема отношений человек — среда. Среда представлена различными «координатами» — общество, внешние модели (книги, наука и искусство), техника — комплекс вещей, природа. От всех их идут сигналы И, передающие информацию на рецепторы Рц, иногда с включением технических устройств Ту. Рецепторы могут избирательно настраиваться настройкой Н. Моделирующая установка МУ включает модели образов и программ действий. Она получает также воздействия со стороны «тела» через его рецепторы Рц. Включение действий и регулирование их напряжения осуществляется за счет комплекса критериев, в которых представлены значимые качества О — общества, ВМ — моделей, Т — техники, П — природы, Тл — тела, а также МУ — самой моделирующей установки, разума. Модели действий считываются эффекторами Э, получающими энергию Эн от тела и передающими ее на объекты среды, иногда с включением технических устройств ТУ. Состояние эффекторов воспринимается разумом (МУ) через их рецепторы Рц.
Мир сложен и непрерывен, хотя и неоднороден. При познании, при моделировании его нужно разделить на фрагменты, на объекты, содержащие «кванты информации». Для такого разделения используются физические границы объектов или пространственные и временные пределы «порций» восприятия. В результате получается мозаичная картина мира, состоящего из дискретных частных моделей. (Параллель с современным цифровым кодом записей музыки или образов).
Модели — «слова» — объединяются в «картину» (текст) через специфические связи, отражающие пространственные или временные связи и отношения между фрагментами объективного мира или последовательности его восприятия разумом. При этом модель — текст — можно заново делить на фрагменты (фразы, абзацы) и повторно моделировать полученные порции информации. Так выделяются их «смыслы», «содержание», представляющие собой модели более высокой обобщенности — среды (мира, картины).
В термине «смысл» тоже много мистики. Мне представляются два значения:
1. Самая обобщенная «модель-содержание» с акцентом на структуру.
2. Тоже модель, но с акцентом на главную — целевую функцию.
Квантование информации о мире и манипуляции с «буквами и словами» с целью их использования является одной из трудных проблем понимания Общего Алгоритма Разума. С одной стороны, мир приходится «читать» по кусочкам, но, реагируя на прочитанное действиями, разум должен пользоваться «фразами». Иначе говоря — обобщенными моделями. При этом принципы обобщения очень своеобразны и трудны для формализации. Например, человек идет по улице, смотрит по сторонам. Что он запомнил? Одну яркую вывеску, одну красивую фигуру, а остальной путь отпечатался обобщенной моделью собственных шагов. Выделение главного в детальной модели «фигуры» и отражение второстепенного — «фона» — в обобщенном виде, именно в этом состоит специфика отражения мира.
Важное от неважного отделяется в процессе восприятия и оценки, по соотношению критериев, заложенных в объектах и отраженных в потребностях субъекта разума. (В принципе, этот процесс доступен формализации).
Первичная (подробная, равномерная!) модель со временем укорачивается (сжимается) за счет забывания второстепенных участков и замены их «буквами обобщения». Координатой в таких обобщениях выступают время и пространство. Подобным трансформациям подвергаются все модели в памяти: сначала сокращаются, потом исчезают.
В мозге, несомненно, существуют врожденные активные модели — «центры» и проторенные связи между ними, обеспечивающие безусловные рефлексы. Это касается не только регулирования внутренних органов, но и управления мышцами тела. Более того, возможно, существуют врожденные модели некоторого числа объектов внешнего мира, в виде «меток» как полезных, так и вредных, обеспечивающих начальную приспособленность новорожденному разуму. (Именно на такие модели, только более сложные, рассчитывает К. Юнг, говоря о «коллективном бессознательном»). Видимо, существуют проторенные связи между крупными функциональными блоками, входящими в алгоритм Функционального Акта, такие как восприятие, прогнозирование, планирование, решение.
Абсолютное большинство моделей и связей образуются в течение жизни: у животных за счет условных рефлексов — проторения связей между двумя активированными (возбужденными) нейронами, а у человека, главным образом, в результате осознанного обучения и творчества. Повторение и упражнения тренируют их, а отсутствие использования — детренирует.
«Банк моделей и связей» — это память. Условно можно выделить активную, или кратковременную, память в виде возбужденных моделей, по которым некоторое время циркулирует энергия импульсов. Наоборот, постоянная, длительная, пассивная память выражается в образовании структурных связей между нейронами, объединенными в модель. Эти связи позволяют более или менее легко активировать всю модель, если на ее часть падает раздражение извне, от других моделей.
Организация длительной (постоянной) памяти очень сложна. За счет «вертикальных» связей объединяются модели разной обобщенности, принадлежащие к одному объекту. К нему прилежат модели качеств и деталей. Параллельно с моделями образов располагаются модели слов речи и других знаков. Все вместе они образуют своеобразные «семейства», имеющие «горизонтальные» связи с моделями критериев (потребностей, мотивов), действий, «меток» времени, пространства. Возбуждение, активация одной из моделей семейства повышает «базовую» активность других моделей, но непосредственно не возбуждает ни одну из них, для этого нужен еще один источник активности.
К сожалению, эти рассуждения лишь гипотезы. Никто еще не выделил нейронные ансамбли в мозге.
Модели, память (как структуры) — это только часть объяснения деятельности разума. Функция их выражается в понятии активности, возбуждения моделей, продуцировании сигналов, «считывающих» модель для передачи информации на другие модели или на эффекторы. В живом разуме она выражается частотой спонтанных импульсов покоя, которая резко возрастает при так называемом «возбуждении», при получении порции активности по связям от других нейронов. (В ИИ для этого понадобится своя «буква»). Возбуждение удерживается некоторое время после отключения внешнего источника активности.
Не буду останавливаться на химической и физической природе нервных импульсов, нам достаточно информационной сущности.
Активность — это энергия модели. Она тратится на преодоление сопротивления связей с другими моделями и на их активацию. Главным источником активности в живом мозге является Ретикулярная Формация ствола мозга.
Важным понятием является «тренируемостъ» функции нейронов: способность увеличивать частоту импульсов в результате повторного использования. (Это свойство тоже необходимо для ИИ.)
Импульсы распространяются по нервным отросткам (аксонам) на другие нейроны, подключаясь к ним через так называемые «синапсы» (точки соприкосновения), имеющие свою «проходимость». Она тоже возрастает (тренируется) при повторном использовании.
В мозге существует огромная избыточность связей, при которой кажется неизбежным тотальное возбуждение всех нейронов. Этому препятствует специфический процесс торможения, зеркально следующий за возбуждением как самого нейрона, так и соседних с возбужденным. Это так называемое последовательное и индуктивное торможение, выражающееся в повышении порога возбудимости, затрудняющего активацию модели в ответ на импульсы, поступающие по связям.
Баланс процессов возбуждения (активации) и торможения как раз и обеспечивает, с одной стороны, возбуждение всех нейронов ансамбля как целого, а с другой — блокировку беспорядочного распространения возбуждения на другие ансамбли. Высокая активность нейрона пробивает блокировку только в избранном направлении, при наличии очень проходимой связи. Так устанавливается порядок: выделение моделей-слов, объединение их во «фразы», последовательность их «прочтения», придающая им значение, отражающее реальности мира или работу разума. Если прибавить сюда тренировку и детренированность моделей — участников, то это и составит процесс постоянной изменчивости, пластичности, самоорганизации Разума.
Модель создается разумом в процессе восприятия объекта или творчества. К сожалению, обратная операция — развернуть модель в объект, «сделать» его, возможна только применительно к вещам, созданным человеком. Модели живой клетки есть, но создать по ним клетку пока не удается. Но реконструировать методами генной инженерии уже можно.
Понятие «критерий», применяемое в моем определении Разума, требует особых пояснений. В общем виде критерий — это некое измеряемое качество, присущее объекту. По нему разум дозирует управляющее воздействие, сопоставляя его со своей «потребностью». Потребность тоже определяется как качество (критерий?), но уже относящееся к самому разуму. Оно изменяется в результате воздействий разума на объект и получения от него ответа: я называю его условным словом «плата».
«Напряжение» критерия можно выразить количественно (со знаком минус?) как «расстояние» от данного состояния до цели, до идеала, если его измерять по какому-нибудь важному обобщенному показателю. В науке об управлении самый обобщенный критерий заменяется понятием «целевой функции» (ЦФ). Поскольку разум имеет дело с очень большим количеством изменяющихся показателей (моделей), то крайне важно иметь такие обобщенные ориентиры. Так же, как «главную цель».
Потребность имеет измерение и знак. Измерение — это «чувство», а знаки (+) «Приятно» и (-) «Неприятно». Вся деятельность разума направлена на уменьшение неприятного и приращение приятного. В этом состоит «мотив» для затраты энергии на «действия с моделями», то есть их активацию. Для каждой потребности можно нарисовать характеристику: «Плата — чувство». Точка «притязание» означает величину платы для достижения максимума приятного. Приращение абсциссы от начальной точки состояния объекта до конечной представляет величину мотива и одновременно «значимость» потребности (рис. 12).
Основная статическая характеристика потребности.
На оси абсцисс отложена «плата», т. е. выражение потребности в единицах «входов» — в пище и вещах, уважении окружающих, новизне информации. На оси ординат отложены «чувства», т. е. активность соответствующих нервных центров с компонентами «приятно» (Пр) или «неприятно» (НПр). Величиной ординат измеряется мотив к действиям. На основной кривой точка «А» соответствует исходной степени удовлетворения потребности с соответствующими чувством и «платой». Точка «Б» — означает реальный расчет на «плату», и чувство «dЧ» составляет стимул для получения этой «платы». Точка «В» — это максимум притязания. Пунктирами нанесены линии характеристик, измененных в процессе адаптации при длительном удовлетворении или неудовлетворении притязаний, показывающие изменения их уровня
В живых разумных системах критерии от рождения заложены в структурах мозга в виде нервных центров потребностей чувств и желаний, находящихся в подкорке мозга. Они постоянно, хотя и неравномерно, продуцируют активность. Однако критерии могут быть привнесены извне через обучение или создаваться в самом разуме, в процессе творчества, в виде вновь созданных и натренированных нейронных ансамблей. К примеру, такими «приобретенными» критериями являются убеждения и верования.
В принципе, для управления сложными объектами используется много критериев. По своей значимости они выстраиваются в иерархию. Для того, чтобы достигнуть однозначности управления, необходимо различные критерии объединить на каком-то одном показателе. У человека таким обобщенным показателем является интегральное чувство «Приятно — Неприятно», или «Уровень Душевного Комфорта» (УДК). В нем суммируются приятный и неприятный компоненты каждого частного критерия — чувства. В искусственном разуме нужно строить пирамиду критериев, систему их объединений в главном производном от «целевой функции». Она выражает ствол в «дереве целей», которое строится при проектировании управления очень сложными системами. Значимость частных целей выражается в значимости частных же потребностей.
Можно выделить четыре вида критериев-потребностей для любого разума.
1. Специфические, как производные от назначения данного разума. Для животных — это инстинкты (питания, защиты, размножения, стадный), для человека — еще и убеждения от идей, для сообщества — идеологии, для ИИ оговариваются в задании. Приоритет потребностей от ЦФ живых существ: размножиться, а потом уже выжить.
2. «Рабочие» потребности-критерии, обслуживающие сами механизмы развитого разума как аппарата управления. К ним относятся производные от сложных рефлексов И.П. Павлова: рефлекса свободы, цели (чувство «надежда») и потребность в информации — любознательность. Сюда же можно отнести потребности, управляющие программами разума, например, переключение этапов Функционального Акта.
3. «Произвольные» — самые разные, целиком созданные творчеством: чистый продукт самоорганизации!
4. Обобщающие критерии, суммирующие компоненты «приятного» и «неприятного» от всех частных критериев-чувств. Для разума-личности это условный показатель «Уровня Душевного Комфорта» (УДК), главный «внутренний вход» на сознание, по которому выбираются поступки и все поведение.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 132; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!