Back Up Next

1. ФУНДАМЕНТ МОЕЙ ВЕРЫ


Основанием для предлагаемых фантазий служит и дает право на них убежденность в достаточной простоте устройства и работы мозга. Мозг оказывается не очень сложен для его понимания и воспроизведения во всей полноте его проявлений, если отталкиваться от тезиса: "целое ради части", или конкретнее ≈ мозг появляется и существует ради нейрона. А если мозг в своей базовой логике действительно прост, а в своих проявлениях столь необыкновенно богат, тогда можно предположить, что в мире существуют структуры с логикой мозга, но реализованные на других субстратах, и на функциональные проявления этих структур можно пробовать опереться при объяснении многих еще нерешенных загадок мира. В нашей концепции мозга исходным является то, что нейрон обладает самочувствием, ему может быть больно и может быть приятно. Отталкиваясь от этого, т.е. от первичной задачи нейрона чувствовать себя лучше, и изучая механизмы решения этой задачи, мы приходим к свойствам целостного мозга, к объяснению интеллектуальной и эмоциональной сфер человека. В этой главе мы очень быстро пройдем логический путь от исходной задачи оптимизации самочувствия нейрона до появления интеллекта у нейронного множества с тем, чтобы тезис о простоте мозга, который только и дает право на фантазии, не выглядел бы слишком голословным. Далее в фантазиях будут затронуты очень многие явления, и будет очень много спорного, поэтому читателю, до того как он запутается окончательно, полезно сразу представить, куда же его хотят привести. Для этого перед описанием пути от нейрона к мозгу поместим квинтэссенцию наших фантазий, некоторые основания веры. Вот они.

Все богатство мира, все его многообразие возникает и существует благодаря изначальному свойству боли ≈ все возникает в ответ на задачу минимизации боли. Боль присуща всему, что разрушается, что способно разрушаться, и выражает интенсивность разрушения. Восстановление, созидание создают антиболь, т.е. радость, удовольствие.


Удовольствие возможно только при активном противодействии разрушению. Живое в самой главной своей сути ≈ это именно способность себя ремонтировать. Живое и неживое различаются способом поддержания своей устойчивости, своей целостности. Для неживого прочность внутренних связей много больше величины внешних возмущающих воздействий, для живого эти величины соизмеримы и, следовательно, для своего сохранения живому необходимо уметь себя ремонтировать.

Ремонтировать себя ≈ означает работать, затрачивать энергию и материалы, то есть отбирать их у кого-то или чего-то, разрушать кого-то или что-то, причиняя боль. В мире постоянно происходит борьба между живыми единицами за лучшее самочувствие и постоянно идет совершенствование средств этой борьбы. Живая единица ≈ это некоторая обособленность, имеющая свое единое самочувствие, управляющее поведением этой обособленности как некоторой целостностью.

Частями большой обособленности, большой единицы, могут быть малые живые единицы с собственным самочувствием, совсем необязательно согласующимся с самочувствием большой единицы, в которую они входят. Противоречия между интересами, выраженными в задаче оптимизации самочувствий целого и его живых частей ≈ есть главная причина развития, совершенствования, усложнения организмов.

Часть эгоистична, для нее все определяется только задачей оптимизации своего самочувствия. Для того, чтобы часть согласилась работать на интересы целого, эти интересы должны органически стать интересами самой части, а это становится возможным лишь с появлением памяти, воображения, разумности (развитие механизма вторичных мотиваций), когда вес религиозной идеи, политической или научной цели в формировании самочувствия становится больше веса голода, физической боли и даже страха смерти. Высшее целое ≈ это организованная Вселенная, чувствующая и разумная. Человек ≈ это одна из частей Вселенной, способных понять ее интересы и помочь в преодолении ее кризисов, иногда и во вред своим интересам.

Теперь кратко рассмотрим путь развития от нейрона к мозгу.
Главные свойства гипотетического нейрона заключаются в следующем.

1. Нейрон ≈ это живая единица, существующая за счет ремонтных работ, на которые затрачивается энергия. Энергия поступает извне и из собственных резервов нейрона. Когда энергии (питания) требуется меньше, чем поступает, внутренний резерв увеличивается, когда требуется больше, чем поступает ≈ резерв расходуется. Когда резерва нет и энергии поступает меньше, чем требуется ≈ нейрон погибает. По величине резерва и скорости его изменения определяется самочувствие нейрона. Предсмертное состояние ≈ это максимальное "плохо", т.е. максимальная боль.

2. Нейрон стареет, что выражается в повышении расходов питания на ремонтные работы с течением времени. Расходы питания прогрессивно увеличиваются с возрастом.

3. В нейроне возможны внутренние преобразования ≈ разряды, уменьшающие его возраст и, следовательно, снижающие потребности в питании. Разряд может быть либо результатом старения, которое связано с понижением устойчивости нейрона, либо результатом внешнего воздействия на нейрон ≈ сигнала. На осуществление разряда расходуется дополнительное питание, а результатом разряда является снижение потребностей в питании в послеразрядный период. Характеристики нашего нейрона таковы, что существует оптимальный режим разрядов, когда отношение величины снижения потребностей в питании в результате разрядов к затратам питания на сами разряды максимально. Режимом разрядов ≈ их частотой ≈ можно управлять, изменяя величины сигналов, приходящих на нейрон.

4. Между нейронами образуются возбуждающие связи, по которым происходит обмен сигналами. Если от одного нейрона к другому есть связь, то при разряде в первом нейроне второй получает возбуждающий сигнал, пропорциональный проводимости связи ≈ первый нейрон помогает омолодиться второму. Возбуждающие связи, таким образом, ≈ это средство взаимопомощи групп нейронов в задаче их омоложения и, значит, в задаче снижения их потребностей в питании. Изменение проводимостей возбуждающих связей между нейронами ≈ это главное и фактически единственное средство для превращения нейронного множества в мозг ≈ в устройство, реализующее интеллект. Главная конструктивная идея (инженерная находка) в нейронно-энергетической концепции мозга ≈ это идея построения алгоритма изменения проводимости возбуждающей связи (обучающего правила): связь изменяется так, чтобы нейрон, которому она адресована, генерировал разряды в энергетически оптимальном режиме.

5. Между нейронами могут образовываться тормозные связи. Когда есть такая связь, то разряды в одном нейроне мешают разрядам в другом. С помощью тормозных связей работа в нейронном множестве упорядочивается ≈ генерации разрядов нейронных групп распределяются более или менее равномерно во времени, чтобы уменьшить возможности чрезмерных перерасходов питания в отдельные моменты времени, которые могут привести к гибели нейронов.

Итак, мы обозначили главные свойства нейрона, достаточного для того, чтобы при некоторых ограничениях со стороны окружающей среды нейронные множества развивались в мозг. При этом важно то, что никаких установок придти именно к интеллекту, к разуму, в явном виде не вносится, задача нейронов заключается лишь в минимизации потребностей ≈ решается задача существования больших нейронных множеств в условиях ограниченного питания. Средство решения этой задачи тоже фактически единственное ≈ изменение величин проводимостей межнейронных связей. Перечислим этапы перехода от неорганизованного нейронного множества к мозгу, обеспечивающему свойство интеллектуальности.

1. Самоорганизация нейронной сети. На этом первом этапе от внешней среды необходимо только питание. Образуется сеть возбуждающих и тормозных связей, и нейронное множество распадается на подгруппы по признаку отсутствия тормозных связей в подгруппах. Подгруппы работают (т.е. их нейроны генерируют) поочередно, образуя замкнутую очередь. Работа подгрупп ≈ это режим сна, режим интенсивного омоложения всех нейронов, внешне характеризующийся четкой ритмической импульсацией разрядов. При глубоком омоложении разряды прекращаются и группы как динамические образования распадаются ≈ наступает пробуждение и бодрствование ≈ фаза старения нейронов и роста потребностей в питании. В фазе старения происходит не только увеличение потребностей в питании, но и снижение устойчивости нейронов, т.е. уменьшение порогов для разряда, вплоть до возможности спонтанных разрядов, т.е. разрядов, не вызванных внешними сигналами. От спонтанных разрядов отдельных нейронов благодаря возбуждающим связям начинается общая генерация больших нейронных масс, а вследствие наличия тормозных связей происходит разделение масс на подгруппы и образование четкой очереди групп, т.е. образование фазы сна.

2. Потребность в информации и образование памяти. Сон ≈ это фундаментальное омоложение нейронов, поэтому сразу после пробуждения потребности в питании наименьшие, и в первой фазе бодрствования происходит накопление резервов питания, зато в завершающей фазе бодрствования питания поступает меньше, чем требуется на текущий ремонт без разрядов, и внутренние резервы расходуются. Самый ответственный момент для нейронной сети ≈ момент перед засыпанием: здесь может нехватить питания и нейроны начнут погибать. Минимально достаточное питание сети такое, чтобы сеть могла входить в сон без потерь нейронов. Информационные возможности и в перспективе интеллект начинаются от задачи уменьшения минимально достаточного питания путем продления первой избыточной по питанию фазы бодрствования с тем, чтобы при меньшем поступлении питания тем не менее накопить достаточные резервы, обеспечивающие вхождение в сон без потерь. Первая фаза продлевается за счет одиночных разрядов нейронов, стимулируемых возбуждающими сигналами ≈ шумовым потоком. Таким образом, внешняя среда должна быть не только источником питания, но и источником стимулирующих разряды воздействий. Стимулирующие шумовые воздействия начинают приобретать смысл информационных воздействий после образования усилителей для этих воздействий в виде нейронных ансамблей, по смыслу оказывающихся элементами первого уровня памяти. Внешние воздействия, если они постоянного состава и повторяемы, запоминаются путем объединения выделяемых ими нейронов в ансамбль. Нейронный ансамбль ≈ это небольшая группа нейронов, связанных сильными возбуждающими связями, т.е. это группа взаимопомощи, в которой нейроны совместно решают задачу омоложения. Если группа прорабатывает от случайного разряда одного из своих нейронов, то это будет акт вспоминания соответствующего внешнего воздействия. В энергетическом плане ансамбль играет роль усилителя внешних воздействий на сеть, необходимых для продления первой, с избыточностью по питанию, фазы бодрствования.

3. Развитие памяти и необходимость предвидения. Память о внешних воздействиях на ансамблях ≈ усилителях воздействий не вполне решает задачу о шумовом потоке. Шумовой поток должен быть непрерывным, а генерация ансамбля создает только короткий импульс такого потока, и, более того, в силу существования тормозных связей между отдельными нейронами разных ансамблей завершившаяся генерация одного ансамбля некоторое время мешает работе других ансамблей, на которые приходят очередные внешние воздействия. Для слитной работы ансамблей и образования нужной величины шумового потока тормозное действие одного ансамбля на следующий за ним по времени, на который поступит следующее воздействие, должно быть заранее скомпенсировано дополнительным возбуждением. Необходимость такой компенсации является причиной образования памяти второго уровня, уровня "слов". Ансамбли, прямо связанные с внешними воздействиями, образуют уровень "фонем". Воздействия на ансамбли-фонемы соответствуют единицам алфавита в языке описания внешнего мира, а ансамбли-слова соответствуют объектам внешнего мира. Знания ≈ это прежде всего знания о законных сгруппированностях объектов в мире. Воспринятая часть объектов заставляет начать работать ансамбли-слова для объектов, которые на подходе, и этим обеспечивается компенсация торможения на нейронах-пробках ансамблей-фонем, на которые еще не пришли, но вот-вот придут внешние воздействия. Энергетически удовлетворительный режим работы нейронной системы возможен только в том случае, если работа в информационном плане осуществляется как правило в режиме подтверждения ожидаемого.


4. Очаги возбуждения и доминанты. Нейронные ансамбли и средства, преобразующие ситуации во внешнем мире в сигналы возбуждения для ансамблей (органы чувств, внешние устройства) являются в плане нейронно-энергетической концепции мозга лишь реализацией способа обеспечения шумового потока, минимизирующего потребности в питании. При этом, однако, возникает задача взаимодействия ансамблей и необходимость решать энергетическую задачу ≈ задачу о самочувствии для ансамблей. Работа ансамблей, работа памяти имеет уже не только энергетический план, но и информационный, поскольку ансамбли соотнесены со знаниями о внешнем мире. Внутренняя логика отношений в нейронном автомате-организме, которые приводят к интеллекту, в большой степени определяется особыми свойствами ансамбля, которые, в свою очередь, определяются особыми свойствами нейрона. Эти особенности, как и особенности обучающего правила, являются главными предпосылками к интеллекту. Особенность нейронного ансамбля заключается в том, что у него есть два активных состояния: состояние низкочастотной генерации и состояние высокочастотной генерации, предопределенные видом характеристики изменения динамического порога срабатывания нейрона сразу после разряда в нем, причем эта характеристика нашего гипотетического нейрона прямо заимствована у реального, живого нейрона. Здесь имеются в виду четко выраженные на характеристике фазы рефрактерности и экзальтации. Мы постулируем, что оптимальная частота генерации нейрона, при которой достигается наибольшая экономия питания на омоложение, ≈ это высокая частота, при разрядах в области глубокой рефрактерности, т.е. режим труднодостигаемый, требующий больших возбуждений на нейроне. Разряды в той области характеристики, где нейронам легко работать, т.е. в зоне экзальтации, энергетически невыгодны. Ансамбли легко попадают в энергетически невыгодный низкочастотный режим работы, и им требуется дополнительное возбуждение, чтобы перейти в выгодный, высокочастотный режим. В низкочастотном, невыгодном режиме с большим перерасходом питания ансамбли могут оставаться долго ≈ ансамбли в таком состоянии мы называем очагами возбуждения. Задача экономии питания модифицируется теперь до задачи гашения очагов путем создания для них достаточного дополнительного возбуждения. В информационно-логическом плане это означает необходимость находить для очагов возбуждения адекватные им воздействия от внешней среды, т.е. решать задачу на основе поведения. Другой способ создавать необходимое дополнительное возбуждение для очагов ≈ это активизировать ансамбли, имеющие на очаг возбуждающие связи, с тем, чтобы погасить очаг за счет ассоциаций, т.е. фактически за счет понимания.

В оперативном плане оказывается, что задачей нейронного автомата является задача гасить очаги возбуждения. Важная характеристика ансамбля ≈ это величина связанности его нейронов, т.е. величины проводимости его внутренних межнейронных связей. Эти величины изменяются в широких пределах в зависимости от предыстории работы ансамбля. Если связанность оказывается большой, то ансамбль становится доминантой, у такого ансамбля существенно повышается возбудимость ≈ он легко становится очагом возбуждения и требует либо определенного внешнего поведения, либо осмысления. Состав доминант определяет работу нейронного автомата на сравнительно больших временных интервалах. Заставить автомат или человека решать определенную задачу означает создать в его памяти соответствующие доминанты. При интенсивной работе ансамбля- доминанты он перестает быть доминантой. Главные моменты перехода от языка энергетического к информационному мы отметили. Здесь можно было бы говорить еще о многом: о том, что такое интуиция, воля, вторая сигнальная система, но для начала, для введения сказанного достаточно. Более подробный обзор нейронно-энергетической концепции интересующиеся читатели могут найти в приложении. Целью же этой главы было показать, что базовый для фантазий тезис о простоте мозга имеет под собой основания.

 

 




  Back Up Next

Designed by Easycom
Last updated: July 05, 1998