3. Описание процесса сравненения инвариантного представления и текущего сигнала на входе с помощью усэ

Д.Хокинс неоднократно говорит об инвариантном представлении образов, подчеркивая его важность:

• Способ, которым Вы понимаете мир - это поиск инвариантной структуры в постоянно изменяющемся потоке сигналов на входе. Чтобы сделать определенное предсказание, мозг должен объединить знание инвариантной структуры с новыми деталями. (83)

• Три свойства памяти коры - хранение последовательностей, автоассоциативный отзыв и инвариантное представление - необходимые компоненты предсказания будущего, основанного на воспоминаниях о прошлом. А создание предсказаний является сущностью интеллекта. (84)

Что же это за инвариантное представление (ИП), проходящее одной из главных идей через всю книгу? Для предварительного понимания составим портрет ИП, отметив его характерные черты:

• Структурность ИП – по временнОй структуре инвариантное представление должно напоминать эволюцию, т.к. оно описывает процесс реальных изменений систем во времени;

• Универсальность ИП - инвариантное представление может быть «вытащено» из описания любых систем (вещественных, полевых и информационных), с которыми «встречается» кора головного мозга;

• Конкретность ИП, т.е. сформированное инвариантное представление должно быть применимо к вещественным, полевым и/или информационным системам, переходя в их описание.

Соединив три характеристики в одну, получим парадоксальную конструкцию: Инвариантное представление (или сохраняемый образец поведения) – это универсальная конкретность эволюции.⁸

А теперь, внимание! Полученная формулировка дословно применима еще к одному объекту, с которым, надеюсь, читатель знакОм. Универсальной конкретностью эволюции характеризуется Универсальная Схема Эволюции.⁹ Отсюда напрашивается вывод: работа коры головного мозга описывается Универсальной Схемой Эволюции. Именно в форме УСЭ кора:

• хранит инвариантное представление об объектах мира;

• «вытаскивает» из памяти т.н. автоассоциативный отзыв при поступлении на вход сигнала от конкретного объекта;

• обрабатывает в реальном времени информацию о поведении конкретного объекта;

• предсказывает будущее поведение конкретного объекта.

Теперь рассмотрим пример с ловлей мяча, где с помощью УСЭ, хранящей инвариант поведения, в реальном времени показана эволюция поведения руки.

Схема

Поймать летящий мяч рукой - это значит совмеcтить летящий мяч и руку (ладонь) в одной и той же точке пространства.

В момент броска мяча начинается и продолжается процесс изменения поведения (движения) руки.

Зрение передает (2) момент броска в мозг, а мозг на основе предыдущего опыта (3 и 4) выдает мускулам образец (5) поведения - передвинуть руку в точку, куда прилетит мяч. Эти моментально «всплывшие из памяти» образцы¹⁰ поведения сравниваются с реальными процессами (9) полета мяча и движения (6) руки.

Два возможных результата сравнения:

1. Оценка благоприятна: рука уверенно движется в точку встречи с мячом - поведение (движение) руки не меняется, корректировка не требуется.

2. Оценка неблагоприятна: решение задачи «поймать мяч» недостижимо, поэтому поведение (движение) руки должно измениться, т.е. требуется и производится корректировка

На Схеме Эволюции Поведения последовательно представлены:

Блок 1. Если контроль относительного положения «мяч – рука» показывает, что мяч не поймать, то происходит изменение поведения - «отбрасывание» этого варианта движения руки в точку встречи с мячом. Вариант поведения заменяется другим, т.е. предыдущий вариант не выжил.

Блок 2. Вариант поведения (движения руки в точку встречи с мячом) не выжил по причине его низкой идеальности. Идеальность варианта поведения, равная нулю (мяч не поймать), означает невыполнение функции «совмеcтить летящия мяч и руку (ладонь) в одной и той же точке пространства».

Блок 3. При варианте «нулевая¹¹ идеальность» рука возвращается в исходное положение, а затем снова выдвигается к новой вероятной точке встречи с мячом, т.е. возникает и начинает реализовываться новый вариант поведения (движения) руки.

Блок 4. Вариант, когда идеальность поведения высокая – функция «совмеcтить летящий мяч и руку (ладонь) в одной и той же точке пространства» выполняется с высокой, хотя и не со 100%-й вероятностью. Нет необходимости совсем отказываться от такого поведения, а можно текущее поведение (движение) руки подкорректировать, улучшить.

Блок 5. Вариант соответствует объединению разных стратегий – например, несколько раз ловить заново (исходное положение руки  точка 1 в пространстве  исходное положение руки  точка 2 в пространстве  исходное положение руки  точка 3 в пространстве), а потом соединить последнюю попытку с корректировкой положения руки (точка 3  точка 4  точка 5).

Блоки 1 – 5 представляют набор обобщенных стратегий поведения. Выбор любой стратегии – каждый раз новое поведение, улучшение текущего (существующего) поведения или объединение вариантов поведения, в конце концов, сводится к улучшению текущего (блок 4). Поэтому подробно рассмотрим процедуры анализа для блока 4.

Блок 6. Выявление недостатков текущего поведения для внешних характеристик процесса ловли мяча, например, плохое качество оценки величины отклонения ладони руки от предполагаемой точки встречи с мячом;

Блок 7. Выявление недостатков текущего поведения для внутренних характеристик процесса ловли мяча, например, мышцы руки плохо отзываются на управляющие команды двигательной зоны коры головного мозга;

Блок 8. Устранение расхождений между реальными характеристиками процесса ловли мяча и такими, которые позволят поймать мяч (более внимательная оценка положения ладони руки, более точное управление мышцами)  изменение поведения (движения) руки.

Оценка выполнения процедур анализа

Блок 9. Констатация отсутствия¹² расхождений во внешних характеристиках процесса ловли мяча и «подсказанных памятью»;