книги из ГПНТБ / Автоматы и разумное поведение. Опыт моделирования

определяется тем, какие именно конкретные виды человече­ ской деятельности описывает та пли иная гипотеза. Многие гипотезы уже в процессе их построения ориентируются на

касается больших гипотез, особенности которых обсуждались в предыдущем разделе и к числу которых принадлежит ги­ потеза, используемая нами, то они ориентированы на описа­ ние весьма разнообразных видов деятельности. Проверка такой гипотезы осуществляется поэтапно, путем построения системы действующих моделей. В процессе построения этой системы, также поэтапно, уточняется и область применения большой гипотезы.

Модельная проверка решения задач практического харак­ тера и является, следовательно, теоретическим этапом работ по ИР. На этом этапе, вообще говоря, разрабатываемые мо­ дели могут быть предназначены как для решения реальных, практических задач, так и для решения задач, которые но­ сят условный пли абстрактный характер. Модель, предназна­ ченная для проверки гипотезы, должна обязательно удовле­ творять определенным требованиям.

Для того чтобы исследование эффективности гипотезы оказалось возможным, модель должна воспроизводить дей­ ствительно сложные виды деятельности. К сожалению, объ­ ективной оценки сложности не существует. Поэтому прихо­ дится требовать, чтобы поведенпе модели могло быть оцене­ но как разумное в некотором интуитивном понимании. Можно надеяться, что в тех случаях, когда разработанная модель является действительно удачной и интересной, разум­ ность ее поведения может быть установлена ad popolo. Ко­ нечно, выполнение этой оценки следует по возможности облегчить путем представления информации о модели и ее поведении в удобной форме, введением вспомогательных показателей и т. п. Отметим еще раз, что указанная труд­ ность возникает лишь на этапе сугубо теоретического иссле­ дования. Если модель используется для решения реально существующей хорошо определенной задачи, то разумность ее поведения может быть оценена косвенно — по степени оптимальности вырабатываемых ею решений. Зачастую да­ же и определяют разумность через оптимальность. Труд­ ность здесь заключается в том, что для многих видов чело­ веческой деятельности, а значит, и деятельности «хорошей» модели достаточно строгие критерии оптимальности опреде­ лить невозможно без существенных качественных упроще­ ний. А такие упрощения выводят и задачу, и решающую систему из рамок проблемы ИР.

Модель должна строиться в таком виде и решать такие задачи, чтобы на основе ее исследования можно было опре-

делить область практического применения проверяемой с по­ мощью данной модели исходной гипотезы. Желательно по­ этому, чтобы задачи, решаемые в процессе проверки гипоте­ зы, являлись моделями некоторых практических задач либо были собственно практическими задачами.

Предлагаемая нами гипотеза формулирует ряд общих принципов переработки информации, а также содержит опи­ сание набора и структуры основных программ информации. Описывая общие закономерности процессов восприятия, хра­ нения и переработки информации, гипотеза не накладывает каких-либо ограничений на содержательную, смысловую сторону этой информации. Поэтому при построенпи дей­ ствующих моделей, предназначенных для проверки гппотезы, необходимо всякий раз задаваться определенной содержа­ тельной трактовкой воспроизводимых процессов, реально выполняемых человеком.

Проверка большой гипотезы связана, как это уже упоми­ налось, с построением некоторой системы действующих мо­ делей. Каждая из таких моделей ориентирована на реализа­ цию и проверку лишь некоторых из основных положений гипотезы. Модели строятся таким образом, чтобы в совокуп­ ности онп дополняли друг друга, позволяя отобразить в по­ стоянно наращиваемой системе гипотезу в целом. Примене­ ние этого принципа «системности» для проверки используе­ мой нами гипотезы предполагает построение действующих моделей, каждая из которых реализует некоторый ограни­ ченный набор программы переработки информации. В соот­ ветствии с реализуемым набором каждая модель представ­ ляется М-автоматом того или иного типа, использует тот или иной набор характеристик i-моделей и связей, тин СУТ и т. д. Таким образом, самой общей характеристикой каждой из предлагаемых в дальнейшем моделей является перечис­ ление реализуемых ею программ.

В зависимости от типа воспроизводимых программ опре­ деляются тип и степень разнообразия используемой среды, а также содержательная интерпретация процессов, проте­ кающих в среде и М-автомате в ходе их взаимодействия. Со­ держательные описания этих элементов составляют как бы «сюжет» моделирования. Выбор такого «сюжета» и совокуп­ ности воспроизводимых программ для каждой конкретной модели является весьма важной задачей. При ее решении необходимо иметь в виду, что модель должна удовлетворять как основным, перечисленным выше, так и следующим до­ полнительным требованиям.

Сложность модели должна быть согласована с возмож­ ностями технических средств ее реализации. Иначе говоря, модель не должна быть слишком сложной, чтобы техниче­ ские трудности ее реализации, наладки и исследования не

явились препятствием на пути к изучению ее свойств и даль­ нейшему использованию. Опасность такого рода существует всегда при построении моделей сложных видов деятельности и, несмотря на свою очевидность, зачастую не осознается в достаточной мере, что в худших случаях приводит к бес­ плодным затратам времени и усилий, а в лучших — к появ­ лению запутанных и труднообозримых результатов, толкова­ ние которых в значительной мере произвольно. В то же вре­ мя модель не должна быть слишком простой, чтобы не оказаться безполезной.

Модель должна быть перспективной. Это означает сле­ дующее. Каждая конкретная модель занимает определенное место в системе моделей, разрабатываемых для проверки ги­ потезы. Построение данной модели есть лпшь один из этапов развития системы. Поэтому нужно, чтобы эта модель пли могла быть использована в дальнейшем как основа для по­ строения другой, более сложной и развитой модели, в кото­ рую она могла бы войтп в качестве составной части (может быть, с некоторыми изменениями), или могла бы дать прп исследовании такие результаты, которые непосредственно необходимы для разработки следующих моделей.

Модель должна быть содержательно оптимальной. Поня­ тие содержательной оптимальности является интуитивным и обозначает следующее. Пусть разрабатываемая модель за­ нимает какое-то место в определенной системе. Это значит, что некоторое множество моделей данной системы уже соз­ дано п в них реализован ряд положений проверяемой гипо­ тезы. Если разрабатываемая модель содержит сравнительно мало нового проверяемого материала, то существует опас­ ность, что расходы на ее разработку не окупятся новыми данными о гипотезе. Иными словами, модель будет в другой форме повторять уже известные результаты. Если же разра­ батываемая модель содержит слишком много нового прове­ ряемого материала, то опасность заключается в том, что при ее разработке может оказаться невозможным использовать уже имеющиеся данные и результаты и, кроме того, новые результаты, полученные при исследовании этой модели, мо­ гут оказаться слабо связанными с уже имеющимися. Такая модель «разрывает» систему и, будучи изолированной, обла­ дает меньшей ценностью.

Указанные требования носят весьма общий характер и могут быть конкретизированы только в процессе модельного исследования определенной гипотезы, требующей для своей проверки построения системы моделей. Для обеспечения соответствия разрабатываемых моделей этим требованиям целесообразно заранее, до начала моделирования, определить общую структуру будущей системы моделей, т. е. построить стратегию проверки данной гипотезы. Следует отметить, что

вобщем случае проверка сложной гипотезы предполагает построение системы путем одновременной разработки не­ скольких, вначале, может быть, мало связанных друг с дру­ гом моделей, предназначенных для проверки отдельных положений гипотезы. Каждая из таких моделей кладет нача­ ло некоторой «линии», формируемой из первоначальной мо­ дели путем ее дополнения, развития, включения в более сложные системы и т. п. В дальнейшем отдельные линии могут объединяться, между ними могут устанавливаться раз­ личного рода связи, так что совокупность моделей, принадле­ жащих линиям, образует единую систему. Иногда может производиться развитие лишь одной линии моделей.

Внашем случае разработка стратегии проверки включает

всебя выбор программ, модельная реализация которых це­ лесообразна в первую очередь, определение соответствующе­ го сюжета моделирования и выбор направления дальнейшего усложнения и развития первоначальных моделей. Изложим

некоторые соображения, положенные в основу принятой нами стратегии.

Задача состоит в том, чтобы определить, с чего начинать разработку системы. Первые модели системы, очевидно, должны удовлетворять всем перечисленным выше требова­ ниям, причем вначале выдвигается требование перспектив­ ности. Необходимо, следовательно, определить такой объект моделирования, т. е. такой вид человеческой деятельности пли такую их совокупность, воспроизведение которой в мо­ дели было бы практически осуществимо и обеспечило бы возможность дальнейшего развития и усложнения модели не только «вширь», т. е. путем увеличения объема и разнообра­ зия перерабатываемой ею информации, но и «вглубь» — пу­ тем дополнения ее новыми блоками и подсистемами, реали­ зующими новые программы и обеспечивающими воспроизве­ дение моделью новых, более сложных видов деятельности.

В качестве объекта моделирования для первых моделей мы выбрали некоторую достаточно сложную и важную об­ ласть человеческой деятельности, которую назвали условно двигательным поведением. Дальнейшее изложение будет по­ священо содержательному описанию выбранной области и постановке задачи моделирования.

Целостную разумную деятельность человека в настоящее время трудно представить какой-либо одной действующей моделью. При выборе объекта моделирования для первых моделей системы необходимо, следовательно, прибегать к

ограничениям и упрощениям. К чему же мы должны стре­ миться при этом?

Способность человека к разумному поведению является результатом длительного процесса эволюционного развития вида. В ходе этого процесса последовательно формировались все более сложные уровни (этажи) управления приспособи­ тельным поведением. Появление новых управляющих систем, новых программ переработки информации мозгом обеспечи­ вало усложнение и совершенствование форм взаимодействия человека со средой. При этом каждый новый уровень, новый механизм управления формпровался на основе уже суще­ ствующих, дополняя п корректируя их деятельность. В ие­ рархии управляющих систем мозга существуют, следователь­ но, как сравнительно новые управляющие подсистемы, так и старые, определяющие, по-видимому, общие свойства и структуру «базовых» программ разумного поведения. Мы полагаем, что именно эти, исходные подсистемы и програм­ мы целесообразно моделировать в первую очередь. В этом случае дальнейшее развитие системы моделей, реализующей целостную деятельность, можно было бы организовать по аналогии с развитием управляющих систем мозга, опираясь на анализ этого развития и используя его в качестве прото­ типа. При рассмотренпп иерархии управляющих систем не­ обходимо, однако, учитывать следующее важное ограничение: мы не должны «опускаться слишком низко», поскольку раз­ рабатываемые нами модели являются системами ИР и дол­ жны, следовательно, удовлетворять первому из сформулиро­ ванных выше требований к таким системам, т. е. воспроиз­ водить достаточно сложные виды человеческой деятельности.

Первое ограничение. Руководствуясь приведенным выше рассуждением при выборе объекта моделирования, мы исклю­ чили из рассмотрения ряд видов разумной деятельности, вос­ произведение которых является традиционной задачей ИР: решение формальных задач, доказательство теорем и т. п. Несмотря на очевидную важность проблемы, мы отказались также от моделирования вербальной деятельности человека, полагая, что решение этой задачи может быть получено в более полном виде и с меньшими затратами уже после мо­ дельного исследования более глубоких процессов, лежащих в основе речевого поведения. Соответственно, мы отказы­ ваемся от моделирования на первом этапе и социально обусловленных видов деятельности.

Объектом нашего рассмотрения являются, таким образом, процессы формирования поведения, связанного с непосред­ ственным взаимодействием человека и естественной среды (в последнюю не включаются другие люди, общественные институты и т. п.). Именно процессы такого рода являются, по нашему мнению, тем исходным материалом, усложнение

и совершенствование которого приводит к развитию высших

человека с естественной средой огромно, и достаточно пол­ ное воспроизведение их в единой модели является слишком трудной задачей на начальных этапах построения системы моделей. Поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать только такое поведение, которое связано с передвижением человека в естественной среде. Для того чтобы уточнить, что

Предположим, следовательно, что объектов такого рода среда не содержит. В ней находятся, однако, различные объекты естественного происхождения, которые могут вызы­ вать у человека различное отношение к себе. Так, он может пугаться некоторых животных, использовать в пищу различ­ ные растения п т. п. Среда содержит, таким образом, как опасные, так и полезные для человека объекты. Человек мо­ жет осматривать местность, в которой он находится. В зави-. симости от своего состояния (голод, усталость, эмоциональ­ ная напряженность и т. п.) он выбирает на местности кон­ кретную цель, т. е. такую точку или область местности, куда он хотел бы попасть, чтобы удовлетворить те или лные по­

маршрут движения к цели. Человек также выбирает и запо­ минает наиболее удобные ориентиры, с помощью которых он мог бы в дальнейшем контролировать соответствие заплани­ рованных п реальных результатов своих действий. Кроме того, он учитывает при планировании изменения собствен­ ного состояния, которые могут возникнуть в процессе дви­ жения. К ним относятся, например, появление голода, возра­ стание усталости, изменения эмоциональных состояний при встрече с неприятными ему объектами и др. Таким образом, вырабатываемый человеком план является многокомпонент­ ным. В ходе планирования производится отбор наиболее привлекательных и доступных целей, а также оценка на

основе внутренних критериев различных вариантов маршру­ та и выбор наилучшего из них.

Построив план, человек приступает к его выполнению, осуществляя реальные действия в среде. Действия, которые он может выполнять, направлены как на перемещения в сре­ де (шаги, прыжки), так и на изменения самой среды. Так, человек может переносить с собой различные объекты (на­ пример, пищу), уничтожать некоторые из них, создавать себе временные убежища для отдыха или защиты от опас­ ности.

При построении плана человек использует данные о сре­ де, полученные в результате ее осмотра. В процессе осмотра он, однако, воспринимает лишь неполную информацию об окружающей его местности. Так, он может неверно оцени­ вать расстояние до объектов и их взаимное расположение. Кроме того, чем дальше находится объект, тем хуже оп ви­ ден, так что некоторые нз них могут быть распознаны невер­ но. На точность узнавания объектов влияет также общее состояние человека. Поэтому, приступив к выполнению пла­ на, он может обнаружить, что составил его не лучшим об­ разом.

Отношение к различным объектам, их оценка зависят от общего состояния человека в момент осмотра, а также от отношения этих объектов к его цели и планам. Поэтому при осмотре местности и выборе маршрута движения человек зачастую принимает субъективные н не всегда наилучшие

В результате всех этих обстоятельств реальные действия человека при достижении цели могут не соответствовать за­ планированным. Обнаружив отклонения от плана, человек может попытаться восстановить намеченную последователь­ ность действий и построить даже вспомогательный план вы­ хода на предусмотренный заранее маршрут. Он может также скорректировать первоначальный план, учитывая сложив­ шуюся ситуацию. Возможен также и полный отказ от перво­ начального плана и построение его заново. Если оказывает­ ся, что трудности при достижении поставленной цели слиш­ ком велики или состояние человека существенно изменилось в процессе ее достижения, он может отказаться от данной цели и начать все сначала, выбрав другую цель.

Если некоторая конкретная цель достигнута, то человек выбирает новую цель, строит план ее достижения и вновь начинает выполнять этот план. Обычно человек не ограни­

объекта моделирования ту совокупность процессов перера­ ботки информации мозгом человека, которая непосредственно формирует деятельность описанного типа. Тем самым объект моделирования существенно ограничивается: Посмотрим, удовлетворяет ли он после этого предъявляемым к нему тре­ бованиям.

Напомним, что основное требование к объекту моделиро­ вания сформулировано нами для того, чтобы обеспечить перспективность первых моделей будущей системы. В соот­ ветствии с этим требованием при выборе объекта моделиро­ вания предпочтение отдается тем информационным механиз­ мам и программам, которые близки к основанию иерархии систем, управляющих человеческим поведением и, следова­ тельно, определяют его наиболее общую структуру и харак­ терные черты. Мы полагаем, что процессы, формирующие двигательное поведение, принадлежат именно такому клас­ су. Основанием для этого мнения служат многие обстоятель­ ства.

Нетрудно заметить, например, что поведение описанного типа присуще целому ряду представителей наиболее высо­ коорганизованных форм жизни — млекопитающим с хорошо развитой корой головного мозга. Это позволяет полагать, что аналогичными способностями обладали и те из приматов, эволюционное развитие которых привело к появлению вида Homo sapiens. Исследуя двигательное поведенпе, мы, таким образом, исследуем процессы, лежащие в основе разумного поведения человека. В пользу этого мнения свидетельствует также и то обстоятельство, что поведение описанного типа формируется на сравнительно ранних этапах развития ре­ бенка («двигательный интеллект» по Пиаже [43]).

Хорошо известно также, что формирование «внутреннего плана» действий протекает путем интериоризации предмет­ ной деятельности, т. е. деятельности, связанной с непосред­ ственным оперированием объектами внешнего мира [46, 47]. Именно деятельность такого рода является составной частью поведения описанного выше типа. Моделируя ее, мы, следо­ вательно, создаем базу для построения более сложных мо­ делей, представляющих процессы «внутреннего плана», непосредственно лежащие в основе абстрактного мыш­ ления.

Исследуя двигательное поведение, мы исследуем также ряд процессов, составляющих основу формирования речи, и создаем тем самым предпосылки для последующего воспро­ изведения в моделях вербального поведения человека. Естест­ венно, в этом случае необходимо будет рассматривать кол­ лективные формы деятельности людей. Однако каждый