книги из ГПНТБ / Автоматы и разумное поведение. Опыт моделирования

рующей М-сети постоянно воздействует целый ряд факторов, часть которых обусловливает возрастание, а часть — убыва­ ние ее активности. Под влиянием активирующих факторов (усиливающие воздействия по связям, гипертрофия возбуди­ мости, выделение СУТ) формируется тенденция к увеличе­ нию возбужденности i-моделп; влияние же других факторов (тормозные воздействия по связям, адаптация возбудимости, собственное затухание активности, торможение от СУТ) фор­ мирует тенденцию к подавлению активности i-модели, т. е. к уменьшению ее возбужденности. В соответствии с выражен­ ностью той или иной тенденции в данный момент изменяется и текущая активность г-модели. В тех случаях, когда одна пз тенденций выражена сильнее, чем другая, возбужденность z'-модели либо весьма велика — и тогда г'-модель часто выде­ ляется СУТ, активно влияет иа другие i-моделп и т. п., либо она весьма мала — и тогда роль г'-модели в процессе перера­ ботки информации становится второстепенной пли даже практически незначимой. В общем случае относительное влияние обеих тенденций для каждой г'-модели постоянно из­ меняется во времени, что сопровождается соответствующими изменениями возбужденностей г'-моделей: каждая из них то увеличивает свою активность, «захватывая» СУТ и оказывая решающее влияние на ход мышления автомата, то «погру­ жается в подсознание», уступая доминирующую роль другим, более актуальным в сложившейся ситуации элементам сети.

Опыт работы с М-автоматамп показал, что в функциони­ рующей М-сети для некоторых г'-моделей могут складываться такие условия возбуждения и торможения, при которых в те­ чение длительного времени обе противоположные тенденции оказываются выраженными для той или иной г'-модели или их совокупности примерно в равной степени. В случае такого динамического равновесия возбужденность соответствующих i-моделей существенно не изменяется, так что длительное время они могут оказывать значительное влияние на разви­ тие процессов в сети. Такие модели или их совокупности мы

иназываем очагами возбуждения.

Взависимости от условий формирования активность того или иного очага возбуждения может быть относительно вели­ ка — и тогда СУТ часто выделяет составляющие его г'-модели (г'-модель). В этих случаях очаг возбуждения выступает в качестве осознаваемой образно-понятийиой структуры, в те­ чение определенного времени удерживающей внимание и, со­ ответственно, определяющей круг «осознаваемых мыслей» автомата. В других случаях активность очага возбуждения может быть невелика. Его существование, следовательно, не будет оказывать заметного влияния на процессы в сети и при анализе последних может не учитываться. В ряде же случаев активность очага возбуждения может быть значительной,

однако не превышающей активности других i-моделей. По­ следние, соответственно, будут постоянно «захватывать» СУТ, так что такой очаг возбуждения выступит в качестве некоторой неосознаваемой образно-понятийной структуры, играющей тем не менее значительную роль в формировании хода мышления автомата. Именно такого рода структуры мы и будем называть скрытыми очагами возбуждения.

Рассмотрим некоторые наиболее характерные случаи об­ разования скрытых очагов возбуждения в функционирующей М-сети. Так, i-модель может превратиться в скрытый очаг возбуждения, если она является представителем некоторого постоянно напряженного стремления или сложного рефлек­ са, заданного автомату при его построении. Пусть мы хотим, например, чтобы конструируемый М-автомат был способен организовать поведение, направленное на самосохранение. С этой целью мы должны задать ему ряд сложных рефлексов и инстинктов и среди них — защитный. В реализации этого инстинкта у высших животных принимает участие чувство (или эмоция) страха. Соответственно, введем в структуру на­ шего М-автомата i-модель такого чувства (наряду с набором других i-моделей и связей, которые не являются сейчас пред­ метом нашего рассмотрения).

Если построенный М-автомат окажется впоследствии в среде, содержащей потенциально опасные для него объекты, то i-модель чувства страха будет постоянно возбуждена. В ситуациях, содержащих непосредственную опасность, это чувство может быть осознано. В других же ситуациях оно может оставаться в подсознании, выступая в качестве скры­ того очага возбуждения; i-модель чувства страха может быть связана хорошо проторенными связями с другими i-моделя­ ми, например, желания спрятаться, понятия опасности и т. п. Активность этих i-моделей будет постоянно поддерживаться возбуждением чувства страха, так что они могут сами пре­ вратиться в скрытые очаги возбуждения — каждая в своей сфере. Наличие таких очагов наложит определенный отпеча­ ток на ход мышления и на реакции автомата, поскольку наи­ большую вероятность для осознания будут иметь понятия и образы, тесно связанные с отрицательными эмоциями и «си­ стемой защиты» автомата. Можно сказать, что такой автомат будет постоянно «напряжен».

Другой механизм формирования скрытых очагов возбуж­ дения связан с гипертрофией характеристик возбуждения часто осознаваемых i-моделей. Так, если в некоторой ситуа­ ции одна или несколько i-моделей (понятий, образов, чувств и т. п.) играют ведущую роль в процессе принятия решений, сильно возбуждены и часто осознаются, то их возбудимость со временем увеличивается и они начинают отвечать «взры­ вами» активности даже на незначительные входные воздей-

ствия. В других ситуациях, где роль этих i-моделей уже не­ велика, они сохраняют свою высокую возбудимость и, следо­ вательно, повышенную активность, превращаясь на некото­ рое, быть может, значительное, время в скрытые очаги возбуждения. В рассмотренном выше примере М-автомат с гипертрофированной i-моделыо чувства страха может сохранить свою «напряженность» и после перехода в благо­ приятную для него среду, не содержащую опасных объ­ ектов.

Скрытые очаги возбуждения могут формироваться также вследствие связывания отдельной i-модели с большим коли­ чеством других, часто возбуждаемых моделей. Таковыми за­ частую оказываются i-модели чувств и эмоций. В самом де­ ле, возбуждение чувственной сферы является непременным компонентом развития информационных процессов, направ­ ленных на принятие решений в самых разнообразных ситуа­ циях. Соответственно, i-модели чувств и эмоций в процессе функционирования Л/-сетп возбуждаются весьма часто, так что в любой момент времени те пли иные из них достаточно активны. В некоторых ситуациях процесс возбуждения охва­ тывает практпческп всю чувственную сферу; при этом мно­ гие из ее i-моделей оказываются одновременно возбужденны­ ми в значительной степени. Еслп в период такого «эмоцио­ нального подъема» окажется сильно возбужденной (быть может, случайно) i-модель из какой-либо другой сферы, то между ней и i-моделямп чувственной сферы установится большое количество связей. Поскольку и в дальнейшем, в других ситуациях, i-модели чувственной сферы возбуждают­ ся, часть активности такой i-модели постоянно поддержива­ ется, и она, в свою очередь, оказывает постоянное влияние и на i-модели чувств, и на другие i-моделп, непосредственно связанные с нею.

Процессы вытеснения. Остановимся на рассмотрении еще одного механизма возникновения скрытых очагов возбужде­ ния, который можно условно назвать механизмом «вытесне­ ния». Пусть в М-сети существует некоторая i-модель А, свя­ занная с другими таким образом, что активность ее часто бы­ вает велика и она часто выделяется СУТ. Это означает, что соответствующие такой i-модели понятие, чувство или образ играют значительную роль в реализуемых автоматом про­ цессах переработки информации. Ситуация такого рода мо­ жет явиться следствием процессов обучения в сети или осо­ бенностей ее предорганизации, а также совместного влияния этих факторов, проявляющегося при определенных внешних входных воздействиях на автомат.

Часто выделяемая СУТ, т. е. доминирующая, i-модель А передает дополнительное возбуждение другим, непосред­ ственно связанным с ней i-моделям. Те, в свою очередь, пере-

распределяют его между собой и передают дальше, в более отдаленные от А области сети. В результате складывается определенная картина возбуждений в сети, некоторое харак­ терное ее состояние, постоянно поддерживаемое возбуждени­ ем доминирующей i-модели. Различным состояниям М-сети соответствуют определенные действия, т. е. выходные сигна­ лы, формируемые автоматом. Постоянное сильное возбужде­ ние г-модели А создает, таким образом, предрасположенность, тенденцию к выполнению автоматом некоторых действий, г'-модели которых могут не быть непосредственно связаны с А, но получают часть ее дополнительного возбуждения, пере­ распределенного и трансформированного в сети.

Если действия, «провоцируемые» возбуждением г'-модели А, приводят к положительному эффекту и подкрепляются возбуждением положительных эмоций, то связи А с другимп г'-моделями сети усиливаются и ее доминирующее положение закрепляется. Если же эти действия оказываются неудачны­ ми и влекут за собой «наказание» со стороны среды или не­ которой обучающей системы, то вследствие преимуществен­ ного возбуждения интегрального центра НПр в сети происхо­ дит переобучение связей. При этом усиливаются тормозные компоненты связей между всеми сильно возбужденными г'-мо­ делями п, прежде всего, с г'-моделыо А, а также устанавлива­ ются новые связи с преимущественным тормозным компонен­ том. Происходит как бы «блокирование» г'-моделей, актив­ ность которых приводит к «наказуемым» действиям. При этом активнее всего «блокируется» г'-модель А, поскольку ее высокая возбужденность служит теперь своеобразным «обви­ нительным актом» против нее. В то же время возбуждение г'-модели А по-прежнему поддерживается теми же фактора­ ми, которые ранее обеспечили ее доминирование. Однако на­ личие тормозных связей приводит к снижению уровня ее воз­ бужденности. СУТ перестает выделять г'-модель А, и она «по­ гружается в подсознание», переходя в разряд скрытых очагов возбуждения. Другие г'-модели сети, выполнявшие ра­ нее функции перераснределения дополнительного возбужде­ ния от А и заторможенные в меньшей степени, быстро осво­ бождаются от «блокирования» вследствие естественного за­ тухания связей. Что же касается А, то долговременная память сильно проторенных тормозных связей может надолго удержать ее в состоянии низкой активности. Развивающиеся при этом процессы адаптации дополнительно понизят ее воз­ бужденность, доминирующая роль А в процессе переработки информации будет утеряна, однако, находясь в подсознании, эта г-модель будет оказывать скрытое влияние на ход мыш­ ления столь долго, сколь долго будут существовать факторы, поддерживающие ее активность. Со временем блокирующие ее связи могут ослабеть, затухнуть, и тогда весь процесс

повторится снова. После каждого из повторений период блокирования будет все удлиняться по мере роста постоян­ ных компонентов тормозных связей. В конце концов, после определенного периода обучения активность i-модели А ста­ билизируется на некотором постоянном уровне, отражающем интенсивность поддерживающих ее факторов, но не столь высоком, чтобы вызывать дальнейшее «блокирование».

В роли факторов, поддерживающих активность вытесняе­ мой i-модели, могут выступать различные процессы и меха­ низмы, в том числе и те, которые были описаны несколько выше при анализе причин возникновения скрытых очагов возбуждения. К ним относятся гипертрофия характеристик возбуждения i-моделп, связь ее с большим количеством часто возбуждающихся i-моделей и т. п. В тех случаях, когда влия­ ние этих факторов не является постоянным, для вытеснения i-модели оказывается достаточным одного-двух «наказаний». Действительно, после «наказания» условия функционирова­ ния ранее сильно возбужденной i-модели существенным об­ разом изменяются: увеличиваются тормозные воздействия на нее по связям, уменьшается вследствие адаптации ее возбу­ димость, она постоянно притормаживается СУТ, из-за низкой активности перестают проторяться ее связи с другими i-моде­ лями и т. п. Поэтому возможность снова «захватить» внима­ ние и усилиться для однажды «заблокированной» i-модели весьма невелика. Дело обстоит иначе только в том случае, если активность вытесненной i-модели поддерживается по­ стоянно и в достаточной степени. Именно такая i-модель мо­ жет стать скрытым очагом возбуждения. Чаще всего это про­ исходит, если i-модель является представителем инстинкта пли сложного рефлекса, заданного автомату при его предорганизацин, либо какой-то другой программы, сформирован­ ной в процессе самообучения автомата. Если одна из про­ грамм такого рода становится неадекватной в сложившихся внешних условиях, то ее активность, несмотря на «подавле­ ние» и «блокирование» основных i-моделей, может сохра­ няться в подсознании длительное время.

Интересно отметить следующее обстоятельство. Любая программа реализуется в М-сети функционированием некото­ рой совокупности сильно связанных между собой i-моделей. Кроме того, i-модели могут быть связаны также с другими i-моделями сети, которые условно можно называть вторичны­ ми элементами данной программы. Через вторичные i-модели осуществляется косвенное влияние программы на ход мыш­ ления автомата. Программа, например, может быть представ­ лена лишь небольшим количеством i-моделей понятий и простых чувств. Вторичными же могут быть i-модели эмоций, желаний, действий и т. п. Работа программы может осущест­ вляться на низком уровне активности (т. е. при малой воз-

бужденности непосредственно реализующих ее i-моделей), что обычно и происходит, поскольку в сети одновременно функционирует большое количество программ и СУТ усили­ вает лишь немногие из них. В то же время активность неко­ торых из вторичных i-моделей может оказаться весьма высо­ кой, так как на них могут конвергировать возбуждения не только от данной программы, но и от чувств, рецепторов и т. п. В результате складывается следующая ситуация. Еслп работа какой-либо определенной программы приводит к не­ желательным в данной ситуации результатам, то «блокиру­ ются» в первую очередь не ее собственные, а вторичные i-мо­ дели. Сама же программа, вследствие небольшой активности своих элементов, оказывается при этом незатронутой. Она продолжает функционировать и поддерживает возбужден­ ность других, «неблокированных», вторичных i-моделей. Наи­ более активные из этих последних оказываются со временем вытесненными в подсознание, и влияние программы на пове­ дение осуществляется через возбуждение остальных, может быть, весьма косвенно связанных с ее основным содержани­ ем. Так, например, «подавление» защитной программы (осу­ ществляемое, скажем, путем формирования в автомате тор­ мозных систем, эквивалентных понятиям «бояться стыдно», «бежать стыдно» и т. п.) может привести к «блокированию» i-моделей действий «бежать», «скрыться» и т. п. В этом слу­ чае функционирование такой программы может быть выра­ жено повышенной активностью i-моделей других действий, так что автомат будет проявлять повышенную тенденцию, например, к нападенпю. При этом функционирующая попрежнему (па уровне собственных i-моделей) программа самосохранения будет препятствовать нападению на дейст­ вительно опасные объекты, и «агрессивность» автомата ока­ жется направленной на объекты, опасные в небольшой степепи или даже нейтральные. Описанный пример является, ко­ нечно, условным. Не следует полагать,' что подсознательные процессы подобного типа играют доминирующую роль в фор­ мировании поведения М-автомата. Напротив, они протекают на низком уровне активности и не могут быть актуализиро­ ваны без участия сознания, ведущая роль которого в процес­ се «мышления» автомата уже обсуждалась ранее.

До сих пор мы условно полагали, что скрытый очаг воз­ буждения реализуется в М-сети одной i-моделью. Использо­ вание этого предположения позволило упростить рассуждепия и рассмотрение примеров. Однако в реальных М-сетях отдельная i-модель выступает в качестве скрытого очага воз­ буждения весьма редко.

Ансамбли i-моделей. Как уже упоминалось, порядок пе­ реключений СУТ в М-сети детерминируется конфигурацией и проторенностью связей между i-моделями. Обычно развет-

вленпость связей в М-сети весьма велика. Проведенные нами эксперименты показали, что в нормально функционирующей М-сетп количество связей с ненулевой проходимостью со­ ставляет в среднем 10—15 на одну г'-модель. Каждая г'-модель, таким образом, является центром некоторой звездообразной структуры, по лучам которой она передает дополнительную активность в тех случаях, когда ее выделяет СУТ. Если СУТ по каким-либо причинам выделяет одну и ту же г'-модель не­ сколько раз, то повышается возбудимость не только выделяе­ мой г'-модели, но и ее непосредственных «соседей», их актив­ ность увеличивается, связи между ними проторяются и они начинают взаимно поддерживать возбуждение друг друга. В результате повышается вероятность переключения СУТ па одну из них, и, когда это происходит, описанные процессы повторяются. При этом дополнительное возбуждение пере­ распределяется в основном между теми i-моделями, связи между которыми уже дополнительно проторены в результате предыдущих выборов. Это приводит к тому, что п при сле­ дующем переключении СУТ его «захватывает» одпа из г'-мо­ делей той же группы. В результате формируется более пли менее ограниченная совокупность сильно связанных между собой г-моделей, которая может «удерживать» СУТ внутри себя длительное время. Но даже и после переключения СУТ на другие, не связанные с нею, г'-модели указанная группа продолжает функционировать в подсознании, поддерживая собственную активность за счет разнообразия внутренних связей. По аналогии с нейронными ансамблями можно на­ звать такую группу ансамблем г'-моделей.

Характерным свойством ансамбля i-моделей является то, что он возбуждается весь при возбуждении нескольких его элементов. Соответственно, ансамбль «пытается захватить» СУТ всякий раз, когда последняя выделяет входящую в него i-модель. Между отдельными ансамблями может существо­ вать взаимосвязь, реализуемая связями между г-моделями, которые входят в разные ансамбли. Ансамбли могут и «пере­ секаться», т. е. некоторые i-модели одновременно входят в несколько разных ансамблей. За счет взаимных связей и пе­ ресечений ансамбли также могут образовывать связные груп­ пы — ансамбли «второго слоя». «Захватив» СУТ, каждый из отдельных ансамблей стремится или удержать ее, или «пере­ дать» другому, связаному с ним,— в пределах системы «вто­ рого слоя», в которую он входит. Существование в М-сети си­ стемы ансамблей внешне выражается в формировании более или менее жестких типичных последовательностей или про­ грамм переключений СУТ, т. е. в возникновении некоторых стереотипов мышления и действий автомата. В этих случаях может возникнуть впечатление, что, кроме алгоритмов функ­ ционирования автомата (описанного ранее алгоритма А),

в М-сети реализованы еще некоторые «мета-алгоритмы» при­ нятия решений, достижений целей и т. п.

Однажды сформировавшийся ансамбль г'-моделей стремит­ ся поддержать свое существование, «захватывая» СУТ и пе­ рераспределяя внутри себя поступающую к его г'-моделям ак­ тивность. Однако такой ансамбль может распасться из-за ес­ тественного затухания связей, торможения его отдельных г'-моделей (по связям) и торможения от СУТ, если последняя достаточно долго не выделяет г'-модели данного ансамбля. Та­ ким образом, «ансамблевая» структура М-сети является ди­ намичной и легко изменяемой.

Некоторые ансамбли могут, тем не менее, существовать в М-сети длительное время, даже не привлекая СУТ, если ак­ тивность отдельных составляющих их г'-моделей постоянно поддерживается. Именно такие ансамбли и выступают в ка­ честве скрытых очагов возбуждения. Механизм их формиро­ вания, по существу, не отличается от описанных ранее. Во многом сходна и их функциональная роль в информационных процессах, реализуемых М-сетыо.

Специфика же аисамблей, выступающих в качестве скры­ тых очагов возбуждения, состоит в следующем. Зачастую ан­ самбль г-моделей представляет собой самостоятельную функ­ циональную единицу сети — блок, функционирование кото­ рого реализует определенную, иногда весьма сложную совокупность операций по переработке информации. Работа таких блоков может быть описана с помощью специальных алгоритмов. Ансамбли этого типа часто и формируются при обучении автомата решению тех или иных задач. Не всегда, однако, ансамбли фиксируют известные, заученные алгорит­ мы. В процессе взаимодействия г'-моделей ансамбля могут выполняться и такие системы операций, которые не соответ­ ствуют ни одному из когда-либо «преподанных» автомату алгоритмов, а отражают его «индивидуальные», сложившиеся

впроцессе деятельности приемы и методы решения задач. Будучи погруженными в подсознание, т. е. обладая понижен­ ной активностью, такие ансамбли не только оказывают воз­ действие на другие ансамбли й г'-модели, что влияет на общий ход мышления автомата, но и продолжают функционировать

вкачестве решающих систем. Окончательные результаты их деятельности могут впоследствии осознаваться. Поскольку промежуточные этапы решения находились в подсознании, акт осознания конечных результатов выступает здесь как аналог неожиданной догадки, интуитивного решения и т. п. феноменов, часто имеющих место при решении задач челове­ ком. Следует отметить, что указанные феномены могут быть воспроизведены в М-сети не только за счет функционирова­ ния в подсознании отдельных ансамблей, но и систем из них, т. е. ансамблей «второго слоя».

Ансамбли i-моделей могут формироваться вокруг отдель­ ной i-модели, если ее возбужденность в течение некоторого времени велика. Ансамбль может возникнуть также в резуль­ тате многократного выделения СУТ некоторой фиксирован­ ной последовательности i-моделей. На этом, кстати, основы­ вается один из эффективных приемов целенаправленного обучения М-автомата, предполагающий многократное повто­ рение учителем постоянной последовательности входных сигналов, сопровождающейся сигналами «поощрения» и «на­ казания» ответных реакций автомата. Наконец ансамбль мо­ жет возникнуть как внутреннее отражение, модель регуляр­ ных свойств внешней среды, воспринимаемой автоматом, или как модель определенной совокупности действий, приводя­ щих к успеху в той или иной внешней ситуации. При содер­ жательном анализе функциональной роли и процессов фор­ мирования ансамблей последние выступают в качестве ана­ лога ассоциативных систем, формирующихся в процессе взаимодействия человека с внешней средой.

Намп рассмотрены отдельные ситуации, которые могут возникнуть при взаимодействии i-моделей, находящихся на низком уровне активности. При этом мы стремились пока­ зать принципиальную возможность соотнесения процессов в М-сетях некоторым психическим процессам. В дальнейшем мы продолжим работу в несколько ином направлении, уста­ навливая соответствия между функциями отдельных меха­ низмов М-сетп п некоторыми психическими функциями.

Внимание. Для того чтобы продемонстрировать возмож­ ности конструктивного использования при построении М-ав- томатов сведений о качествах и характеристиках функции внимания, которые имеются в литературе по психологии, по­ пытаемся развить установленную ранее аналогию между вниманием и СУТ.

Начнем с рассмотрения одной из наиболее важных харак­ теристик внимания — его объема, который определяется чис­ лом объектов, охваченных вниманием в ограниченный отре­ зок времени. Напомним, что М-сеть работает в дискретном времени и в каждый момент СУТ выделяет одну или несколь­ ко наиболее возбужденных i-моделей. Количество одновре­ менно выделяемых СУТ i-моделей сопоставляем с объемом внимания, а сведения о величине объема внимания у челове­ ка, в зависимости от различных факторов, используем для определения соответствующих параметров СУТ.

Возбужденность одновременно выделяемых СУТ i-моде­ лей не обязательно должна быть строго одинаковой по вели­ чине. Иначе говоря, реализуемая СУТ точность сравнения возбужденностей i-моделей может быть невелика (в прове­ денных нами экспериментах она изменялась от 1 до 20%). Фактически это выражается в том, что СУТ, кроме макси-