Глава 1. НЕЙРОННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ
ИНДУКТИВНОГО АВТОМАТА В САМОМ СЖАТОМ ВИДЕ
1.5.ФОРМИРОВАНИЕ В АВТОМАТЕ МОДЕЛИ ВНЕШНЕГО МИРА
Модель внешнего мира — это знания о мире, как-то записанные
в памяти и умеющие оживать в ней. В вопросе о памяти, о том как она
построена или как ее построить, важно четко понимать, зачем она.
Очевидная прагматическая полезность памяти и приспособительные
возможности, которые она обеспечивает организмам и автоматам в сложных
и иногда даже агрессивных средах, казалось бы, снимают этот вопрос.
Однако можно подойти к данному вопросу и иначе, предположив, что
прагматические возможности памяти вторичны, а ее первичная роль состоит
совсем в другом. Представляется естественным и заманчивым попытаться
сразу связать память с энергетической задачей о минимизации
потребления. Как мы уже сказали, энергетическая задача решается в
полной мере, только если для нейронной массы обеспечивается шумовое
возбуждение, по величине равное некоторому оптимальному значению.
Шумовое возбуждение образуется в результате воздействий на автомат от
внешнего мира. Введем в автомат некоторые ограничения, некоторые
трудности, такие, чтобы оптимальное значение шумового возбуждения
достигалось только при восприятии знакомых внешних ситуаций. Поскольку
источниками шумового возбуждения служат ансамбли первого уровня, то и
трудности должны быть заложены в свойствах этих ансамблей. Свойств,
которые особенно важны в задаче о шумовом потоке, два.
Первое — это то, что ансамбль может работать, т.е.
находиться в режиме высокочастотной генерации образующих его нейронов,
лишь короткое время. Таким образом, шумовой поток образуется в виде
коротких импульсов в моменты работы ансамблей первого уровня.
Второе. Работающий ансамбль мешает начать работать другим
ансамблям, которые получают внешнее возбуждение от входных устройств,
тем, что создает на части нейронов этих ансамблей сильные тормозные
(запирающие) воздействия. Запертое или частично запертое состояние
нейронов, на которые пришли тормозные воздействия, сохраняется
некоторое время и после конца воздействия. Это важнейшее для
образования памяти свойство, являющееся фактической первопричиной
сложных форм памяти, мы будем называть свойством альтернативности
ансамблей. Свойство альтернативности ансамблей есть следствие того, что
ансамбли выделяются из базовой структуры, для которой тормозные связи
между нейронами есть основа функционирования в режиме сна.
Для того чтобы получить оптимальный шумовой поток,
необходимо уменьшить паузы между работой ансамблей первого уровня, а
для этого надо скомпенсировать альтернативность. Альтернативность
определена тем, что на некоторые нейроны ансамбля приходят тормозные
воздействия. Такие нейроны, находящиеся в запертом или приторможенном
состоянии, будем называть нейронами-пробками, или просто пробками.
Скомпенсировать альтернативность — значит на эти же нейроны-пробки
подать компенсирующие возбуждающие воздействия. Нейроны-пробки — это
небольшая подгруппа нейронов ансамбля, персонально определяемая другим
ансамблем: адресацией его тормозных связей. Таким образом, состав
пробок индивидуален для пары ансамблей.
Теперь мы можем конкретизировать первичное назначение
памяти. Память, ее конструкция и механизмы должны обеспечивать
некоторое знание и некоторое умение. Знать надо те конкретные нейроны,
которые в ближайшее время окажутся пробками, а уметь надо на эти
нейроны подать компенсирующее возбуждение. Если это будет сделано, то
ансамбли первого уровня будут работать с малыми паузами и будет
обеспечиваться оптимальный шумовой поток. Память должна заблаговременно
обеспечивать компенсирующее возбуждение на ансамблях, которые еще не
получили, но вот-вот получат возбуждение от входных устройств. Память
обеспечивает предвидение, и оказывается, что в плане
нейронно-энергетической логики организации автомата предвидение - это
не просто прагматически полезное свойство, а физиологически
обязательное свойство.
Компенсирующее возбуждение для ансамблей первого уровня
создают работающие ансамбли второго уровня. Эти ансамбли и составляют
основу памяти автомата, в них записаны знания автомата о внешнем мире.
Ансамбли второго уровня образуются из нейронов базовой структуры,
выделяемых близко во времени работающими ансамблями первого уровня.
Происходит ресинтез: входные устройства создавали описание объектов и
ситуаций внешнего мира в элементах унифицированных алфавитов и
обеспечивали представление этих объектов и ситуаций в памяти в виде
соответствующих групп ансамблей первого уровня. Образование ансамбля
второго уровня есть обратное восстановление целого по его частям —
группа ансамблей первого уровня, соответствующая описанию внешней
ситуации в виде совокупности каких-то элементов, образует некоторый
свой эквивалент в виде одного ансамбля второго уровня.
Модель внешнего мира в автомате основана главным образом на
существовании и свойствах ансамблей второго уровня. Для того чтобы
автомат обладал свойством предвидения, обеспечивающим компенсацию,
нужно: во-первых, чтобы между моделью и внешним миром было Достаточно
хорошее соответствие и, во-вторых, чтобы модель работала с опережением.
Последнее означает требование того, чтобы ансамбль второго уровня
начинал работать до того, как в реальном мире появится соответствующий
этому ансамблю объект. Произойти это может тогда, когда ансамбль
второго уровня будет запускаться по ассоциациям от других объектов,
воспринятых ранее.
