Общеизвестно, что нейронные сети могут реализовать функцию
ассоциативной памяти. В нейронно-энергетической концепции динамическая
ассоциативная память самоорганизуется в виде иерархической совокупности
нейронных ансамблей разных модальностей. Нейронный ансамбль - это
группа нейронов, связанных сильными возбуждающими связями, в которой
нет тормозных связей, т.е. это ГВП с хорошими условиями взаимной
стимуляции разрядов. Ансамбли первого уровня (фонемные ансамбли, ФА)
соответствуют элементам алфавитов, до которых внешние ситуации разных
модальностей препарируются входными устройствами автомата. ФА являются
непосредственным источником шумового возбуждения для всей нейронной
сети. Самоорганизация иерархической ассоциативной памяти протекает по
следующей схеме:
1. Нейронной сети в режиме бодрствования нужен
оптимальный шумовой поток возбуждения. ФА при генерации образует порцию
шумового потока. Для оптимальности шумового потока нужна слитность
таких порций.
2. ФА одной модальности мешают работать друг другу из-за
наличия между ними тормозных связей. Проработавший только что ФА
создает во всех других ФА запертые нейроны-пробки. Благодаря пробкам
ФА, получающий возбуждение от рецепторной системы, может генерировать
лишь на НЧ. Для того, чтобы паузы между ВЧ- генерациями ФА сделать
малыми, необходимо скомпенсировать тормозные потенциалы на
нейронах-пробках путем подачи на них дополнительных возбуждающих
потенциалов.
Рис.П6. Взаимосвязи "фонем" со своим
"словом"
3. Основной объем памяти обученного автомата составляют
ансамбли-слова (АС), соотнесенные с объектами и ситуациями внешнего
мира. АС образуются при работе фонемных цепочек различных модальностей,
соответствующих объектам и ситуациям. Связи между АС и ФА показаны на
рис.П6. Главным моментом в такой схеме является наличие компенсирующих
возбуждающих связей от АС на нейроны- пробки в ФА: к моменту прихода на
ФА возбуждающего сигнала от рецепторных устройств компенсирующий
потенциал на нейронах- пробках уже должен быть. Это положение
фактически является положением о предвидении : автомат
предугадывает внешние воздействия, которые должны поступить; АС,
соответствующий объекту, начинает работать раньше, чем придет
воздействие от объекта. Другими словами, АС запускается преимущественно
по ассоциативным связям от других АС, уже проработавших: чтобы
обеспечить оптимальный шумовой поток, автомат, как правило, должен
работать в режиме подтверждения ожидаемого, иначе он быстро заснет.
4. АС - это элемент с двумя активными состояниями.
Первое состояние (полуактивное, S) - НЧ-генерация в фазе
экзальтации. Состояние S легко достижимо, устойчиво и очень
невыгодно: резервы H быстро истощаются. АС, находящиеся в состоянии S,
будем называть очагами возбуждения (ОВ). Второе состояние (активное, A)
- ВЧ-генерация в фазе рефрактерности. Состояние A
непродолжительно: благодаря быстрому росту Пs происходит самозапирание
- переход в состояние покоя R (A->R). Состояние A
энергетически выгодно вследствие быстрого уменьшения Q. При нахождении i-того АС в состоянии A
(Ai) запускаются ФА, составляющие слово i,
создавая хорошую порцию шумового потока, а в памяти автомата
активизируется образ объекта i.
5. Работа памяти нужна самой памяти: при решении задачи
уменьшения Q для ансамблей памяти решается
и задача формирования оптимального шумового потока, и появляется задача
о поведении, как о необходимости найти или построить внешние ситуации
i, обеспечивающие возбуждение доактивации Ui для Si по схеме: Si+Ui->Ai->Ri. Таким образом, внутренняя задача автомата о
минимизации энергопотребления трансформируется в задачу гашения
очагов возбуждения в памяти.
6. Совокупность ОВ в памяти {Si}
- это внутренняя ситуация в памяти, представляющая собой конкретизацию
желания автомата, заставляющая автомат создавать внешнюю ситуацию,
соответствующую внутренней, т.е. "гасящую" ее. Образование ОВ - это
вероятностные события переходов Ri->Si, зависящие от возбудимостей АСi.
Возбудимость АCi можно увеличить путем увеличения
проводимостей связей внутри АСi. Такие ансамбли с
повышенной возбудимостью будем называть доминантами [о
принципе доминанты см.: Ухтомский А.А. Собр.соч. Том 4. Л.:ЛГУ, 1945].
При достижении состояния Ai проводимости
внутренних связей уменьшаются и АСi перестает
быть доминантой. Доминанта может образоваться из любого АС, если он
долго остается в состоянии Si, что
соответствует положениям относительно объекта i: "недослышал",
"недосмотрел", "недопонял". Задача поведения автомата во внешней
среде есть отражение внутренней задачи ликвидации доминант в памяти.
