книги из ГПНТБ / Автоматы и разумное поведение. Опыт моделирования

Следующий этап построения М-автомата — задание ис­ ходного состояния сети. В принципе, мы можем задать лю­ бое распределение возбуждений на i-моделях сети, исходя из принятого ранее среднего значения возбужденности i-мо­ дели Пер = 100 усл. ед. Этим мы задали бы «временную память» модели о ее прошлом опыте. Однако, поскольку такая «память» была бы очень произвольна, а в нашей мо­ дели элементов произвольности и так достаточно, пусть она «начинает жизнь» с нуля. Собственно, не совсем с нуля, по­ скольку постоянная память зафиксирована в связях; однако временную память, т. е. возбужденность i-моделей, примем в исходном состоянии нулевой.

Таким образом, наша модель представлена в виде М-сети. Для того чтобы она стала М-автоматом, т. е. действующей моделью, необходимо задать алгоритм функционирования М-сети и правила взаимодействия модели со средой. Основ­ ным процессом в М-сети является передача возбуждения между i-моделями. Пусть наша модель работает в дискрет­ ном времени, момент которого будем называть тактом. Сово­ купность операций по определению возбужденностей i-мо­ делей сети в момент t + 1 по их возбужденностям в мо­ мент t будем называть пересчетом. Зависимость (4.21) примем в качестве формулы пересчета.

Если бы мы строили обучающуюся модель, то в алгоритм функционирования М-сети необходимо было бы включить также правила установления новых связей и изменения их проходимостей. В нашем же случае матрица связей постоян­ на во время эксперимента с моделью, и, таким образом, нам остается только определить правила работы системы усиле­ ния — торможения на М-сетн. Примем одноуровневую СУТ, работающую на всех i-моделях сети. Пусть СУТ выбирает наиболее возбужденную i-модель и увеличивает дополнитель­ но ее возбуждение на 30 усл. ед. В следующий такт времени

происходить каждый такт до того момента, пока СУТ не вы­ берет другую i-модель. Так, например, если i-модель А в мо­ мент ti имела возбужденность П = 150 (а = 0,8; Кп = 1,5) и была выбрана СУТ, то ее параметры должны изменяться следующим образом. В момент ti П = 180, а = 0,8; Ка =

=1,5; в момент f2 П = Xi (зависит от связей А с осталь­

то момент оказывается, что а < 0 или Кв < 0, то прини­ мается а = 0 и Кп = 0. В том случае, если СУТ выбирает

более одной i-модели (при равной их возбужденности), до­ полнительное возбуждение П д = 30 усл. ед. распределяется на эти i-модели равномерно.

При выборе СУТ одной из i-моделей действий (7 или 8) автомат должен быть перемещен в среде в соответствии с этим действием. Перемещение в среде означает для пего изменение возбужденностей «рецепторных» i-моделей 1 и 2 в соответствии с новым положением (см.. рис. 3). Среду бу­ дем представлять в виде совокупности квадратных клеток. Тогда каждый шаг будет перемещать модель в одну из со­ седних клеток. Поскольку у нас введено только два действия,

клетку «вниз». При одновремеииом выборе СУТ обоих дей­ ствий будем считать, что решение не принято и автомат остается на месте. После выполнения одного действия счита­ ем, что возбужденность обоих действий снижается до нуля.

Итак, заданы М-сеть и алгоритм ее функционирования. Теперь наша модель представляет собой полный необучаю-

дованию. Поставим себя на место разработчиков робота СПД-13 фирмы «Ю. С. Роботе», получивших рекламацию па свою продукцию. Естественно, прежде всего нужно найти причину, вызвавшую рассогласование в работе Спиди, и по­ пытаться ее устранить. Затем следует проверить, как будет себя вести такой «скорректированный» робот, и внести окон­ чательные исправления в его конструкцию или в инструкции пользования.

Первая рабочая гипотеза относительно причин наруше­ ния нормы поведения Спиди была сформулирована его ис­ пытателями «на месте аварии»: робот получил приказ «ма­ лой силы»; из-за опасности окружающей среды он не мог

Т а б л и ц а 1

Рис. 6. Внутренние реакции «Спиди» с матрицей связей Mi.

/ 2 J 4 5 6 7 8 9 10 II 12 Т

менты выполнения действий-шагов. Графически изменения возбужденностей i-моделей показаны на рис. 6 (кривые по­ строены по данным табл. 1). Положение стрелок на графике соответствует значениям возбужденностей i-моделей дейст­ вий и направлению выполненных автоматом шагов.

возбужденность обоих действий снижается до нуля. Поэтому

т. е. опять действие «подойти», и автомат перемещается еще на одну клетку вверх. В новом положении он воспринимает «озеро» с интенсивностью 40 и «концентрацию газа» с ин­

тактах увеличение возбужденности выбранного действия-

т. е. перед следующим пересчетом возбужденность этих г'-мо­ делей все равно «сбрасывается».

Такт 4. В предыдущем такте шаг не произведен. Поэто­ му возбужденность г'-моделей 1 и 2 не изменяется, и возбуж­ денность г-модели 8 не «сбрасывается». Таким образом, до

На четвертом такте СУТ опять выбирает действие «подой­ ти», и, выполняя его, автомат перемещается вверх.

п

300

На этом закончим подробное рассмотрение расчета со­ стояний сети. Из табл. 1 и рис. 3, иллюстрирующего движе­ ние автомата в среде, видно, что автомат доходит до озера, имея приказ Пз = 30 усл. ед.

Перейдем теперь к настройке автомата на воспроизведе­ ние поведения Спиди. Иначе говоря, нам нужно, чтобы при

ру, опять возвращался и т. д. Вспомним, что у Спиди Тре­ тий Закон был задан «особенно сильно». В нашем автомате

которых превышает допустимые пределы. Второй — ситуация «хоровод». Тот случай, когда опасность в среде невелика, для нас сейчас не представляет интереса. Таким образом, усиленное задание Третьего закона без введения такого «аварийного блока» ие имеет смысла.

Посмотрим, однако, нельзя ли ограничиться менее ради­ кальными средствами, т. е. увеличить эффективность данно­ го с «малой силой» приказа путем изменения параметров М-сети автомата. Матрицу связей с усиленным Вторым За­ коном получим путем изменения матрицы Мг. Такая матри­ ца — Ms — показана на рис. 4, в. Теперь у автомата усилено действие и Второго и Третьего Законов. Проведем экспери­ менты с таким автоматом при различных «силах приказа». При силе приказа Пз = 30 усл. ед. автомат сделал только четыре шага вверх и повернул назад, т. е. при этой силе приказа он ведет себя так же, как и с матрицей М2 . Дадим

получилось усиление действия приказа, «сила» которого уже превышает какое-то минимальное значение. Для «слабых» приказов усиления не произошло. Следовательно, такой спо­ соб усовершенствования нельзя признать удовлетворитель­ ным. Кроме того, усиливая действие Второго Закона таким путем, мы практически уменьшаем эффективность Третьего Закона во время выполнения роботом какого-либо задания. Наиболее приемлемым в такой ситуации выходом является ввод в конструкцию робота специального «аварийного бло­ ка». Для нашего автомата такой блок может быть реализо­ ван в виде алгоритма, анализирующего состояние М-сети и среды. Неполный (содержащий и М-сеть, и упомянутый алгоритм) М-автомат будет способен к организации более эффективного поведения.

Подводя итог проведенным экспериментам с моделью ро­ бота Спиди, можно сделать следующие выводы: 1) усиление действия Третьего 'Закона действительно заставляет робота уклоняться от опасных воздействий среды, однако без приня­ тия специальных мер такой робот не может быть эффектив­ но использован в сложных условиях; 2) усиление действия Второго Закона является менее эффективным, чем ослабле­ ние действия Третьего Закона; 3) необходимы специальные изменения конструкции робота для согласования действия Второго и Третьего Законов роботехники.

в дальнейшем соответствия носят в определенной мере услов­ ный характер. По отношению к внутренним задачам психо­ логии они, однако, обладают и некоторым положительным значением, демонстрируя то интересное, на наш взгляд, обстоятельство, что предлагаемый язык моделирования мо­ жет послужить основанием для разработки гибкого и кон­ структивного языка собственно психологических описаний.

При описании М-сети как языка моделирования мы уже зафиксировали ряд интерпретаций его основных понятий. Так, г-модель сопоставлена с корковой информационной мо­ делью, п, следовательно, каждой t'-модели соответствует опре­ деленный образ пли понятие. Взаимосвязям между различ­ ными образами п понятиями в системе образов п понятий че­ ловека мы ставим в соответствие связи между г-моделями. Кроме того, мы проводим аналогию между ролью СУТ в про­ цессах функционирования М-сети и ролью внимания в про­ цессах переработки информации мозгом.

В настоящем разделе, основываясь на уже введенных ин­ терпретациях, продемонстрируем возможности соотнесения различных по сложности процессов в М-сети психологиче­ ским процессам. При этом остановимся на рассмотрении только тех соответствий, которые могут облегчить понимание и интерпретацию результатов экспериментального исследо­ вания М-автоматов, описываемых в последующих разделах книги.

Сознание и подсознание. Законы функционирования М-со- тп обеспечивают ее постоянную активность: в каждый мо­ мент времени возбуждена практически вся сеть. При этом различные i-модели возбуждены по-разному, и возбужден­ ность каждой из них изменяется во времени в зависимости от параметров ее собственных характеристик и воздействий со стороны других i-моделей. Наиболее возбужденные г-моде­ ли выделяются СУТ, и их активность временно усиливается. Остальные г-модели сети притормаживаются. Это торможе­ ние не прекращает полностью процессов передачи возбужде­ ния между не выделенными СУТ г-моделями, а лишь снижа­ ет общий уровень их активности. В целом картина напомина­ ет непрерывно изменяющийся рельеф, в котором горы и долины «воздействуют» друг на друга. В каждый данный момент одна вершина намного выше других и некоторые из них она усиливает. Еще какие-то усиливаются действием извне. Наиболее возбужденная вершина постепенно пони­ жается, а остальные растут. И как только какая-то другая вершина стала выше, она усиливается еще больше и стано­ вится доминирующей, чтобы через мгновение снова начать понижаться. И так происходит постоянно.

Таким образом, можно выделить два уровня процессов переработки информации в М-сети. Один из них представлен