Глава 8. НЕКОТОРЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
В этой, завершающей настоящую работу, главе мы рассмотрим
некоторые эксперименты, демонстрирующие простейшее поведение автомата в
очень стилизованной среде, а также рассмотрим умозрительный эксперимент
с интеллектуальной задачей.
8.1. ОБ ОСОБЕННОСТЯХ МОДЕЛИ
Для проверки и демонстрации основных свойств описанного
индуктивного автомата, определяющих поведение и интеллект автомата,
необходимо строить программные модели не прямо на основе
концептуального нейронного автомата, а исходя из какого-то более
высокого уровня описания индуктивного автомата. Модели должны быть с
одной стороны, реализуемыми на современных ЭВМ, с другой — в моделях
наиболее интересные свойства концептуального автомата должны быть
сохранены. Задача о моделировании сложных систем — в значительной мере
задача о допустимых упрощениях: необходимо суметь упростить как можно
больше, а потерять при этом как можно меньше. Упрощения осуществляются
в двух направлениях: 1) память в модели строится не на нейронах, а как
некоторая сеть прямо из элементов памяти; 2) механизмы внешнего
восприятия и поведения делаются предельно вырожденными.
Внешний мир программного автомата, предназначенного для
демонстрации основных целостных свойств, представлен в виде плоского
зрительного экрана размерами mґ n,
состоящего из mn дискретных клеток. Объекты во внешней среде
представляются своими кодами и местоположениями с точностью до клеток
зрительного поля-экрана. Код объекта является адресом элемента памяти
для этого объекта. При таком способе задания внешней среды задача
первичного распознавания упраздняется. Моторные возможности
программного автомата обеспечиваются механизмом глаз-рука: автомат
может переносить объекты в пределах зрительного поля, совершая действия
над объектами, на которые направлен глаз. Отметим некоторые особенности
модели, на которой проводились описываемые эксперименты.
Эмоциональный центр модели состоит из 1000 нейронов, у
которых общие резервы питания.
В модели предусмотрены элементы памяти пяти типов и два
моторных элемента: "поднять" и "опустить". Типы элементов памяти:
фонемные элементы iСф и элементы-слова iСc
(каждому знакомому для автомата объекту iC
соответствует свой фонемный элемент и свое "слово"); элементы
пространственной памяти, соответствующие клеткам зрительного поля, xyСп,
где индексы х и у есть значения координат клетки (х,у) зрительного
поля; элементы памяти расстояний iСr и
элементы памяти направлений iCa
. Расстояния — это расстояния между клетками, на которые направлен
взгляд при одном переключении; направление — это направление
переключения взгляда.
Глаз в модели может находиться в одном из двух состояний:
либо он сфокусирован на одной из клеток зрительного поля, либо
расфокусирован. Изменения положения и состояния глаза определяются
реализацией трех вероятностных событий: "переключение",
"фокусирование", "расфокусирование". Если глаз сфокусирован на клетке
(х,у), то происходит "считывание информации" с этой клетки,
заключающееся в том, что элемент памяти iСф (если в
клетке (x,y) находится объект iС) и элемент xyСп
получают приращение возбуждающего потенциала D
W+. Величина приращения D W+
зависит от эффективной яркости объекта iC, т.е. от
его яркости с учетом степени утомления работающих рецепторов. Рецепторы
под сфокусированным глазом быстро устают, под расфокусировнным глазом
медленно отдыхают. Вероятность события сфокусироваться тем выше, чем
эффективная яркость объекта под глазом больше, для события
расфокусироваться — наоборот. Вероятность события "переключение глаза"
определяется многими факторами. Если глаз расфокусирован, то объекты,
находящиеся в зрительном поле, "притягивают" его к себе (на себя) с
силой прямо пропорциональной яркости и обратно пропорциональной
расстоянию до них. Независимо от того, сфокусирован глаз или
расфокусирован, он притягивается клетками (х,у), если возбуждены
элементы xyСп, причем притягивается очень сильно
при состояниях xyСпа и существенно
слабее при состояниях xyСпп. К этому
добавляется эффект действия элементов iСr
и iCa , если они
возбуждены, который понятен по смыслу этих элементов. Одного этого
элемента достаточно, чтобы глаз обращался к определенным клеткам, даже
если они пустые. Глаз перемещается как под влиянием действующих на него
объектов, имеющихся в зрительном поле, так и под влиянием возбужденных
элементов памяти Сп, Ca , Сr.
Последнее для развития отношений автомата с внешним миром имеет
решающее значение. Глаз с большой вероятностью обращается к клетке
(a,b) — клетке зрительного поля с координатами у=a, х=b, если элемент
пространственной памяти abСп возбужден. Важные
свойства автомата связаны со способностью элементов Сп
создавать возбуждение друг для друга в зависимости от работы элементов Ca и Сr. В модели сделано так, что
работающий элемент xyСп создает возбуждение для
элемента abСп, отстоящего от него на расстоянии ri
в направлении a j, если
возбуждены элементы jCa и
iСr. Физиологическая интерпретация
механизма таких отношений между элементами Сп, Ca , Сr может быть предложена
следующая. Нейроны, образующие ансамбли Ca и
Сr, влияют не прямо на нейроны ансамблей Сп, а на
возбуждающие связи между ансамблями Сп — на синапсы этих
связей. Нейроны ансамблей iСr и jCa при генерации открывают (приоткрывают,
активизируют) все связи в направлении a j
длиной ri соответственно. Таким образом, в пределах
сети пространственной памяти имеет место передача возбуждения от
работающего элемента (особенно от находящегося в состоянии Сап)
к элементу, находящемуся относительно работающего на расстоянии ri
и в направлении a j,
если работают iСr и jCa .
Моторные элементы "поднять" Мп и "опустить" Мо
обеспечивают автомату возможность изменять среду. Элемент Мп
срабатывает (Мпн ® Мпа)
при больших "неудовольствиях", т.е. при больших отрицательных значениях
Qэ, если под глазом имеется объект и если действие не
заторможено какими-либо правилами запрета (выраженными образованием
больших W- на элементе Мп). Элемент Мо срабатывает
от "тяжести в руке", если под глазом пустая клетка и если нет запретов.
