книги из ГПНТБ / Автоматы и разумное поведение. Опыт моделирования

6.Повторение п. 4.

7.Повторение п. 5.

8.Повторение п. 4.

9.Повторение п. 3.

10.Изменялась поставленная задача. Испытуемому пред­ лагалось на верхней границе местности самостоятельно вы­ брать целевую клетку и построить план ее достижения с уче­

том предыдущих условий. Предъявлялась местность.

11. Предлагалось нарисовать выбранный путь (илп пути).

Все действия испытуемые сопровождали словесным от­ четом. Последний этап эксперимента состоял в анализе и оценке испытуемым построенных им планов поведения. Про­ водилась также имитация изменения условий выбора марш­ рута передвижения. Испытуемому предлагалось выбрать путь «при наличии большого количества времени на пере­ движение», «при ограниченном времени», «при дефиците времени». Выбранные маршруты и их варианты фиксирова­ лись. В качестве примера ниже приведен протокол экспери­ мента с испытуемым Г.

Протокол эксперимента по построению плана двигательного поведения

2. Воспроизведение запомненного расположения клеток на мест­ ности.

Рис. 14. Схематическое воспроизведение среды испы­ туемым (первое предъявление).

Рис. 15. План передвижения, выбранный испытуемым (второе предъявление среды).

Рпс. 16. План передвижения, выбранный испытуемым (третье предъявление среды).

Рпс. 17. Схематическое воспроизведение среды испы­ туемым (четвертое предъявление).

Рисует местность (рис. 14). «Хорошо запомнил область красных клеток. Синие помню плохо. Зеленые образуют поля, охватывающие красные клетки».

3. Выбор плана передвижения.

Рисует план (рис. 15). «Видел квадраты белого поля. Зеленое тоже образует квадраты. Где-то в центре есть сппее поле. Не помшо точно, где какие клетки, по если путь проведу так, то, по-моему, пройду через зеленое, белое п красное. Сколько будет красных — не знаю, но должен пройти пли через них или совсем рядом. Путь, конечно, должен пдтп вправо. Вообще, вся правая часть мне кажется

по прямой. Но там синие. Вернулся в красную клетку и пошел опять вправо, обходя синюю снизу, но так будет очень далеко. Нужно об­ ходить сверху. Опять вернулся в красную и пошел вверх на белую поляну с красной клеткой, а оттуда прямо на цель. Еще раз про­

Ивыше, там. где белая поляна, тоже хорошая область».

6.Выбор плана передвижения к произвольной клетке на верхней границе местности.

Рисует план (рис. 18). «Теперь, конечно, можно пойти по-дру­ гому Можно было бы вообще обойти зеленое и по красным выйти

а там по красным клеткам дойду до цели. Если времени достаточно, но не слишком много, пойду так, как шел раньше — вправо через

что путь справа будет лучше. Здесь достаточно много крас­ ного, от синих можно пройти далеко, и путь, по-моему, будет короче»).

Таким образом, можно предположить, что произведенная оценка среды корректируется при получении дополнительной информации (повторных предъявлениях схемы среды) или изменении цели планирования (например, в условиях описан­ ного эксперимента — при измененпп целевой клетки). Раз­ личия в оценках среды можно, по-впдпмому, объяснить раз­ личным прошлым опытом и индивидуальными особенностя­ ми личности испытуемых.

При проведении экспериментального исследования были замечены следующие характерные особенности процесса пла­ нирования.

1.Производилась субъективная оценка среды, основан­ ная на определенных интерпретациях ее элементов (напри­ мер, синие — опасность).

2.Строилась иерархия планов. Выбор общего направле­ ния движения влиял на выбор конкретных этапов плана.

3.Просматривалось два-три варианта плана, проводилась их сравнительная оценка и на ее основе выбирался оконча­ тельный план поведения.

4.Запоминались в качестве ориентиров определенные элементы (клетки) среды, расположенные на каждом этапе выбранного плана.

Выявлено два механизма влияния высшего уровня плана двигательного поведения на выбор конкретных этапов плана. Первый механизм—влияние общего направления движе­ ния — обусловливает концентрацию внимания испытуемого на тех участках местности, которые расположены в «зоне главного направления». Второй механизм связан с коррек­ цией направления общего движения на каждом выбираемом этапе плана.

Сделанные в результате анализа экспериментов предпо­ ложения, а также сведения о процессе планирования, имею­ щиеся в литературе, были положены в основу алгоритма блока планирования М-автомата РЭМ.

Описание блока планирования поведения. Особенности по­ строения человеком планов двигательного поведения, заме­ ченные при экспериментальном исследовании этого процес­ са, позволили построить модель, поведение которой в опре­ деленном отношении близко к поведению человека. Модель представляет собой неполный М-автомат и является одним из блоков автомата РЭМ, воспроизводящего процессы пере­ работки информации, связанные с формированием двигатель­ ного поведения.

Поскольку планирование поведения обусловлено нали­ чием определенной информации о среде, в модели предусмот­ рен осмотр участков среды, больших, чем окрестность авто­ мата. В отличие от «ситуативного» осмотра среды в преде­ лах окрестности автомата будем называть этот осмотр «стратегическим».

Стратегический осмотр заключается в последовательномвосприятии содержимого клеток определенного участка сре­ ды и является первым этапом построения «внутренней мо­ дели» этого участка.

Цель движения автомата задается экспериментатором- в виде координат клетки среды, которую в дальнейшем бу­ дем называть просто целью. Находясь в одной из клеток,, автомат определяет направление движения на цель и, в со­ ответствии с этим, производит выбор участка среды, необхо­ димого для стратегического осмотра. Предполагается, что автомат всегда осматривает участок одного размера («полезрения» автомата) и располагает его «впереди» себя; крометого, количество возможных поворотов автомата ограничено

Представление внутренней модели среды. Ограничение,, связанное с фиксацией размеров осматриваемого участка среды, не является принципиальным. В то же время такое допущение позволяет считать, что в структуре автомата сформирована внутренняя модель соответствующего участка пространства среды. Исходя пз этого предположения, мы задаем иерархию внутренних моделей среды, соответствую­ щих различным уровням пространственных обобщений (рис. 20). Первый, низший, уровень внутренней модели состоит из совокупности i-моделей отдельных клеток среды,, причем семантика каждой i-модели отражает здесь прост­ ранственное положение клетки в среде. Необходимо отме­ тить, что i-моделям клеток не соответствуют какие-либо- конкретные объекты. Совокупность этих i-моделей является лишь «представлением автомата о пространстве». Опреде­ ленное содержание может быть внесено в них только послеосмотра среды (этот процесс будет описан ниже).

i-Модели первого уровня по пространственному признаку объединяются в группы, каждая из которых представляется одной i-моделью второго уровня. Упорядоченная совокуп­ ность i-моделей второго уровня образует второй уровень мо­ дели среды. Аналогично могут быть образованы и более вы­ сокие уровни. Между г-моделями различных уровней уста­ навливаются связи, направленные от i-моделей низших к i-моделям высших уровней. i-Модели внутренней мо-

Рис. 21. Начальная Р-по- верхность (go — место расположения автомата,

— подцель).

жеиия. Предусмотрены два режима построения плана: пла­ нирование промежуточного участка движения и окончание плана. В первом случае цель расположена вне осматривае­

Во втором случае цель располагается внутри осматриваемого участка и на процесс планирования накладываются более жесткие ограничения — план должен быть окончен в задан­ ной экспериментатором клетке «цель». Поскольку первый случай является более общим, будем рассматривать процесс

и цель.

Оценка участка среды начинается с оценки пространст­ венного расположения ячеек участка по отношению к под­ цели и минимальному пути к ней. Клетка модели среды пер­ вого уровня, в которой расположена подцель, получает мак­ симальную оценку; остальные клетки оцениваются в зави­ симости от их близости к подцели и прямой, соединяющей подцель с собственной клеткой автомата (т. е. в зависимости от близости к минимальному пути). Оценка собственной клетки автомата равна нулю. В результате операций по про­ странственной оценке среды на первом уровне модели среды образуется некоторая оценочная поверхность (Р-поверх- ность), которую в дальнейшем будем называть начальной. Примерный вид начальной Р-поверхности показан на рис. 21.

Дальнейшая оценка среды связана уже с учетом содер­ жания в среде тех или иных объектов и зависит от «отно­ шения» автомата к этим объектам. Клетки участка среды осматриваются автоматом поочередно, в фиксированном по­ рядке. Стратегический осмотр производится при участии всех блоков РЭМа, и оценка содержимого каждой клетки среды определяется общим состоянием М-сети автомата в

момент осмотра. В качестве инструмента оценки использу­ ется разность возбуждений i-моделей Пр и НПр эмоцио­ нальной сферы автомата. Результат оценки алгебраически суммируется с пространственной оценкой осматриваемой клетки, образуя на начальной Р-поверхности «пик» пли «впадину» в зависимости от типа воспринятого объекта. Та­ кой процесс можно назвать первичной оценкой, поскольку на этой стадии учитывается содержание только осматривае­ мой клетки.

Вторичная оценка заключается в распространении пред­ ставления о «приятном» или «неприятном» на несколько концентрических слоев вокруг той клетки, которая содер­ жит какой-либо объект. Это распространение осуществляется по зависимости

Ро — оценка пространственного расположения клетки, Р' — оценка объекта, к — коэффициент пропорциональности.

В результате повышается оценка клеток, расположенных близко к «приятным» объектам, и понижается оценка кле­ ток, расположенных близко к «неприятным» объектам. Об­ разующуюся в итоге на первом уровне модели среды оце­ ночную поверхность, учитывающую как пространственное расположение, так и конкретное содержание клеток среды, будем называть конечной Р-поверхностыо. Наличие иерар­ хической организации внутренней модели среды позволяет автомату формировать обобщенные представления о среде в виде конечных Р-поверхностей второго и третьего уров­ ней. Формирование таких Р-поверхностей производится сле­ дующим образом. Выше мы говорили, что первый уровень внутренней модели представлен совокупностью г'-моделей отдельных клеток среды. Результатом построения конечной Р-поверхности первого уровня является определение возбуж­ денности каждой из этих г'-моделей. По связям, установлен­ ным от i-моделей первого уровня внутренней модели сре­ ды, возбуждение распространяется на второй и третий уров­ ни. Образующиеся в результате этого процесса распределе­ ния возбуждений на i-моделях второго и третьего уровней внутренней модели среды и составляют Р-поверхности соот­ ветствующих уровней.

Сформированные конечные Р-поверхности используются в дальнейшем для построения плана передвижения в среде. По Р-поверхности третьего уровня производится выбор клет­ ки третьего уровня с максимальной оценкой, и составное действие, соответствующее направлению на нее, становится высшим уровнем плана. Выбор определенного составного

действия оказывает влияние на выбор элементов плана низ­ шего уровня (последовательности сложных действий) путем повышения возбуждения i-моделей соответствующих дейст­ вий. (Например, при составном действии «вверх» будут по­ вышены возбуждения i-модели сложного действия «вверх» п, несколько меньше, i-моделей «влево вверх» и «вправо вверх».)

Построение плана по внутренней модели среды. Построе­ ние плана действий низшего уровня связано с использова­ нием конечной Р-поверхности, сформированной на втором уровне модели среды. Пусть автомат строит план начиная

Р-поверхности), в которые соответствующие действия могут автомат перевести. Кроме того, некоторые i-модели действий получают дополнительное возбуждение от i-модели выбран­ ного составного действия. Дополнительное возбуждение по­ лучают также i-модели сложных действий, наиболее соот­ ветствующих на данном этапе направлению на подцель. Сложное действие, i-модель которого имеет максимальное возбуждение, принимается в качестве первого элемента пла­ на низшего уровня. Автомат «мысленно» осуществляет вы­ бранное действие, перемещается в соответствующую ему клетку gfc второго уровня внутренней модели среды; про­ цесс повторяется до тех пор, пока автомат не достигает клетки второго уровня, содержащей подцель. Последователь­ ность выбираемых сложных действий запоминается.

Выбор варианта плана. В процессе выбора очередного этапа плана возможна ситуация, при которой несколько i-моделей действий имеют одинаковые или достаточно близ­ кие возбуждения. Произвольный выбор одного из них может привести к построению неудовлетворительного плана, по­ скольку в конечном результате различные варианты могут оказаться неравноценными для автомата. С другой стороны, перебор и оценка всех возможных вариантов не характерны для человека, процессы планирования которого автоматом моделируются. Человек, как правило, просматривает только несколько вариантов и производит выбор лучшего из них, пользуясь некоторым субъективным «критерием оптималь­ ности».

Аналогичный выбор варианта был предусмотрен и в опи­ сываемом М-автомате. В качестве «показателя ценности» построенного плана выбрана условная величина

m

У Р-

at '=1 /а o\

где т — количество этапов плана, Pi — оценка г'-й клетки второго уровня внутренней модели среды, через которую проходит план.

Оценка плана производится автоматом на основании сравнения «показателя ценности» с заранее заданной вели­ чиной iVi, отражающей «прошлый опыт» автомата и являю­ щейся «критерием ценности» плана. Если показатель цен­ ности ниже критерия, то рассматривается следующий вари­ ант плана. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет выполнено условие N ^ Л^. Если же все варианты плана оцениваются ниже критерия или количество вариан­ тов превышает возможность рассмотрения их автоматом, то происходит сравнение показателей ценности построенных ва­ риантов и выбирается лучший из них. Тот факт, что оценка ни одного из вариантов не превысила критерий, выражается в увеличении возбужденности i-модели «неприятно» в эмо­ циональной сфере автомата. В дальнейшем это оказывает существенное влияние на выполнение выбранного плана. Если же в процессе выбора вариантов один из них полу­ чает оценку, превышающую критерий, то этот вариант при­ нимается как окончательный и построение плана прекра­ щается.

Процесс выбора варианта происходит следующим обра­ зом. При наличии двух равноценных действий из клетки gi одно из них запоминается, а второе принимается для выпол­ нения. (Случай существования трех и более разветвлений плана из одной клетки, во избежание чрезмерного услож­ нения автомата, не рассматривается, хотя необходимые здесь процедуры принципиально не отличаются от описываемых.) Одновременно запоминается порядковый номер этапа плана, на котором произошло разветвление, и построение плана продолжается до возникновения следующего варианта. При втором разветвлении возможного пути производятся те же действия, что и в предыдущем случае, и построение плана продолжается до достижения намеченной подцели. В про­ цессе построения плана запоминается последовательность клеток второго уровня, через которые предполагается пере­ движение автомата.

По окончании построения первого варианта плана подсчитывается его показатель ценности и, если он оказывается ниже критерия, вариант и его показатель ценности запоми­ наются, а автомат переходит к построению следующего ва­ рианта. Для этого он возвращается в клетку последнего