Самоорганизация

Именно идеи самоорганизации в последние десятилетия позволили приблизиться к объяснению возникновения сложности без привлечения Бога (И. Пригожин, Г. Хакен и др.). Перечислю некоторые положения, как я их понимаю.

Все начинается с исходной неустойчивости частиц материи и их избирательной способности вступать в соединения. Самоорганизация только направляет эту способность по каналам — через нее же и создавшимся.

Предположим, что есть некие активные частицы А, Б, В, Г, Д, Е, Ж. Каждая может соединяться с другой, но далеко не с любой. Соединение осуществляется при столкновениях частиц и подходящих внешних условиях, например, при получении энергии. В результате возникают комплексы, вроде АВ или ГД. Каждый комплекс имеет уже свои собственные свойства и пристрастия для присоединения новой частицы и свои требования к условиям. Таким образом, первый шаг усложнения организации не только породил новую структуру, но предопределил вероятности следующих шагов. К примеру, появляется комплекс ГДЕ. У него, в свою очередь, свои новые свойства, выборы, требования к условиям. Если «обстановка» позволяет, вновь образуется один из нескольких возможных комплексов, например, ГДЕЖ.

Всякий комплекс имеет уже свои собственные свойства, отличные от свойств входящих в него частиц. При этом различна значимость его элементов для выбора следующего шага усложнения: есть «главные» и есть «вспомогательные», заменяемые без потери качества всего комплекса.

В природе каждый элемент (даже если он атом) предполагает сложное строение, подверженное периодическим изменениям, это «флюктуации». В сочетании с изменчивой внешней энергией они еще увеличивают неопределенность путей самоорганизации. Очень важным является появление, структурных «этажей», иерархий, когда отдельные элементы становятся «над» остальной структурой и представляют всю ее в последующем выборе пути дальнейших изменений. Например: (рис. 10).

Здесь В и А выступают как «представляющие» и «управляющие» элементы. Условно их можно определить как элементы «модели». Они тоже имеют собственные свойства, но одновременно представляют своих «подчиненных». При дальнейшем усложнении систем они превращаются в некие «подсистемы управления», представляющие сложные иерархические конструкции. Их значимость для самоорганизации всей системы очень велика.

Каждый элемент, простой или сложный, представляется не только голой структурой, но и функцией. Она выражается в излучении различного вида энергии (а также и частиц) целенаправленно или диффузно. Функции тоже имеют свою «структуру» в части количества, вида и изменений во времени. Они играют важную роль в выборе пути структурных изменений.

Перечислю ряд пунктов, дающих общую характеристику процессов самоорганизации.

1. Самоорганизующиеся системы открытые, имеют обмен энергией и веществом с внешним миром, подвержены случайным внешним воздействиям.

2. Они нелинейны, имеют мощные обратные связи, внутренние флюктуации, динамика их крайне причудлива, с колебаниями, пиками и изломами.

3. Самоорганизация — это самосборка структур, происходящая в результате неустойчивости частиц материи и способности их к соединению между собой. При этом существует возможность выбора для соединения одного из нескольких «партнеров», в зависимости от их качеств, энергетических внешних воздействий и случая. Отсюда множественность возможных вариантов структур, однако не беспредельная, а избирательная. Самосборка может происходить на любом «этаже» сложных иерархических систем.

4. «Принцип бифуркации» — в разделении путей самосборки. Каждый следующий шаг усложнения зависит от структуры, полученной в результате суммы предыдущих шагов. При этом предполагаются бифуркации, как выбор одной из двух альтернатив, который необратимо определяет направление дальнейшего усложнения, без взаимодействия с отвергнутой ветвью альтернатив.

5. Способности элементов к соединению противостоит способность сложных систем к распаду, как результат суммации внутренних сил отталкивания и изменившихся внешних условий.

6. Огромную роль играет случайность внешних воздействий, падающих на изменяющуюся (флюктуирующую) систему с непостоянной «чувствительностью». Поэтому направление путей самоорганизации неопределенно и предсказать их можно лишь с вероятностью.

7. Самоорганизация идет вперед, в сторону усложнения, до момента, пока возможности элементов и их комплексов к соединениям не уравновесятся вероятностью распада создавшихся сложных структур. Обычно это соответствует возникновению упорядоченных, устойчивых систем: клеток, организмов, сообществ.

8. В этих случаях действуют «ограничители» самоорганизации, стабилизирующие систему. Их можно назвать словом «организация» и даже — Разум. Они представлены свойствами элементов или действием антагонистических факторов на разных уровнях структурной иерархии.

9. Развитие внутренних противоречий (в том числе и в результате самоорганизации) может привести к конфликтам, кризисам. Исходом их могут быть компромиссы или катастрофы.

10. Компромисс — это временное устойчивое состояние системы, когда силы (возможности) синтеза и распада уравновешивают друг друга, но не исчезают. При изменениях «обстановки» равновесие сдвигается и может произойти катастрофа или стабилизация.

11. Под катастрофами понимается глубокая деградация, т. е. поэтапный распад сложной структуры на более простые составляющие части, однако еще сохраняющие ту или иную степень сложности, специфичность свойств и способность к новой самоорганизации. Конечным исходом серии катастроф может быть хаос.

12. Хаос — это распад системы до элементов. Новый «Порядок из хаоса» (по И. Пригожину) предполагает начать самоорганизацию с начала, с элементов.

13. Поводом для активации процессов самоорганизации могут служить внешние отношения между подобными системами, которые могут развиваться в сторону конфликтов или сотрудничества.

14. Управление самоорганизацией возможно через внешние воздействия, а также через познание «ограничителей», однако пределы их действия неопределенны и очень различны для разных систем.

15. Самоорганизация живых систем имеет свою специфику: она породила биологическую эволюцию, а та, в свою очередь, расширила сферу самоорганизации и привела к эволюции социальной, к развитию Разума и научно-технических систем.

Теория самоорганизации обычно иллюстрируется на примерах из физики и химии или на схематизированных биологических и социальных системах, не предусматривающих качественное их усложнение с наращиванием структурной иерархии. Гораздо более важной сферой проявления самоорганизации являются биологическая, а потом и социальная эволюции, которые породили сложные системы «типа живых»: клетки, организмы, сообщества. В них отрабатывались не только пути самоорганизации усложнения, но и его «ограничители», обеспечивающие устойчивость, а значит и вероятностную предсказуемость и возможность управления.

Системы «типа живых»

Боюсь, что я надоем пристрастием к «пунктам», но они позволяют говорить кратко. Поэтому снова пункты. На этот раз по поводу специфики биологических систем.

Здесь следовало бы начать с основ Общей Теории Систем (ОТС), но я отошлю читателей к трудам специалистов, начиная от Берталанфи (см. сводку В.Н. Садовского, а также работы А.И. Уемова).

1. Всем живым системам присуща общая Целевая Функция, реализованная в обобщенных программах: выжить и размножиться. Каждая из них в процессе усложнения делится на «производные». Например, выживание поделилось на «питание» и «защиту». При последующем наращивании иерархии структурных этажей эти функции усложнялись от биохимических и физиологических процессов до поведенческих актов.

2. Они обладают качеством выделения себя из среды и поддержания индивидуальности за счет специфических программ «эгоизма» саморегуляции. Им сопутствуют программы взаимодействия и кооперации. Совместно они обеспечивают эволюцию.

3. Элементом каждой такой системы нужно считать тоже сложные системы, способные к самостоятельности. Они ее частично утрачивают, объединяясь в систему высшего уровня. Так появились основные типы живых систем: клетки из макромолекул, организмы из клеток, сообщества из индивидов. Структурные единицы низшего порядка (атомы) нельзя признать элементами сложной (живой!) системы.

4. Границей живых систем является проявление вторичных «управляющих» подсистем, содержащих модели. Если в первых «рабочих» подсистемах циркулируют частицы и энергия, то во вторых, кроме того, — сигналы, призванные передавать информацию, то есть управлять материальными процессами с ничтожными затратами энергии и вещества. Сигналы можно представить как комплексы из частиц низшего порядка (электроны, атомы, молекулы), несущие кванты энергии, организованные во времени в структуры из колебаний (звук, свет).

5. Все структуры и функции построены по иерархическому принципу: каждый высший этаж управляет низшими. В процессе эволюции (самоорганизации) происходит наращивание этажей (уровней) сложности. Одновременно формируются обратные связи, обеспечивающие интеграцию системы в единое целое.

6. Внешние и внутренние функции регулируются сочетанием прямых и обратных связей, положительных и отрицательных. Так обеспечивается как поддержание постоянства внутренних параметров, так и «порционность» внешних функций, выражающаяся в «циклах».

7. Зависимости между этажами регуляторов и рабочих подсистем в количественном выражении очень различны — от жесткого соподчинения до значительной автономности. Соответственно различно участие этажей в выполнении программ и реализации Целевых Функций, от универсального обмена веществ до актов сложного поведения.

8. На каждом структурном этаже имеют место свои процессы самоорганизации, в разной степени влияющие на изменения целой системы. В них также можно выделить ведущие и подчиненные звенья.

9. «Степень сложности» живой системы определяется числом элементов, количеством основных структурных этажей и дополнительных уровней управления, диапазоном приспособления к внешним условиям, способностью к изменению программ управления внешней средой (творчеством?), способностью создавать системы более высокого уровня сложности.

Функции клетки, организма, сообщества, в самом общем виде, можно выразить через обмен комплексами и частицами более низкого порядка, с включением «порций» энергии, как между частями системы, так и с окружающим миром. В клетках это атомы и молекулы, в организме — это еще и сигналы, в сообществе — сигналы, силы и предметы. При этом имеют место два вида изменений в самой системе. Первые — циклические, с возвращением к (приблизительно) исходному состоянию в конце цикла. Вторые — нециклические, полностью или частично необратимые. Эти последние протекают по принципам самоорганизации с направленностью на усложнение или на деградацию первоначальной структуры. Оба типа процессов идут в разных масштабах времени, хотя и одновременно. Оба они оказывают влияние друг на друга: медленная деградация уменьшает периодические функции и, наоборот, сами эти функции могут служить усложнением самосборке некоторых субструктур, совершенствующих всю систему. Примером первых может служить любая патология, ухудшающая физиологические функции, например, ритмические сокращения сердца. Иллюстрацией вторых являются процессы тренировки: мышечные упражнения ускоряют синтез белков и повышают дееспособность организма. По такому же типу взаимодействуют быстрые мыслительные процессы (см. ниже) и медленные изменения психики.

На каждом структурном этаже сложных систем протекают оба типа процессов — циклические и нециклические, с самосборкой или с деградацией. При этом каждый этаж оказывает на другие большее или меньшее воздействие и тоже — на их разные процессы совершенствования или разрушения.

Модели и иерархические этажи из структур удлинили во времени программы управления через Функциональные Акты, усложнили их в пространстве и в использовании энергии.

Эволюция шла в трех направлениях:

1. Усложнение структур «индивид — семья — сообщество», с возрастанием их иерархии — от стаи до человечества.

2. Возрастание Разума за счет удлинения ФА и наращивания их этажей сложности и обобщенности. От разума генома клеток, через мозг животных к творческому разуму человека, далее к Коллективному Разуму общества с перспективой его технического воплощения в ИИ.

3. Эволюция критериев от потребностей в пище, размножении, защите — к общению, информации и далее к искусственным потребностям сообществ в виде идеологий. Вектор эволюции в сторону усложнения, сначала биологической, потом технической. (К Вселенскому Разуму?)

РАЗУМ

…Нам говорят «безумец» и «фантаст». Но, выйдя из зависимости грустной, с годами мозг мыслителя искусный Мыслителя искусственно создаст.

Гете. Фауст

В сороковых годах, с подачи Н. Винера, у нас появилось слово «кибернетика», и понятие «информация» получило новое значение. Винер уравнял ее с энергией и материей. Едва ли это справедливо, если не признавать «бестелесную» и «безэнергетическую» информацию в виде управляющих сигналов от Господа Бога или Вселенского Разума. (Утверждения такие существуют.)

Реальная информация воплощена в моделях, построенных из специфических структурных единиц, а ее передача выражается в сигналах, имеющих энергетическую природу, но также и материальную структуру. То и другое являются лишь продуктом усложнения материи в процессе самоорганизации, но в то же время и ее объектом. По крайней мере, в пространстве и времени ограниченных сферой распространения «живых» систем, пока Разум не вышел в космические просторы и действительно не превратился во «Вселенский».

(В связи с этим: если в принципе допустить такую возможность, то Вселенский Разум уже должен существовать, будучи порожденным более старыми космическими системами. Может быть, он уже управляет нами через воздействия из Вселенной? Об этом так любят говорить «космисты». Управляет не строго, учитывая непредсказуемость самоорганизации, поэтому предупреждение хаоса не гарантируется…)

Так или иначе, биологическая эволюция породила модели и сигналы, составившие своеобразную «субстанцию» Разума, позволяющую оторваться от косной материи неорганического мира и открывшую новые возможности самоорганизации сложных систем как «живых», так и технических.

В последние два десятилетия комплексная наука о механизмах и моделировании мышления получила название «когнитология» (cognitive science). В нее включают: теорию познания, логику (как части философии), психологию, лингвистику и компьютерную математику. Как видите, спектр очень широкий. Впрочем, эта новая наука не создала теории мышления, позволяющей создать его модельное воплощение.

Общий Алгоритм Разума (ОАР)

ОАР сформировался в процессе биологической эволюции и используется в любом управлении сложными объектами.

Вокруг термина Разум сложился своеобразный миф. Непонятно: «Что? Откуда взялось? Что можно ждать?» Эта таинственность мне кажется недоразумением. Разум вполне материален, его можно создать техническими средствами. Более или менее ясно его происхождение: это продукт биологической. эволюции. Или результат самоорганизации материи.

Начнем с определения.

Разум — это аппарат управления объектами по критериям оптимальности посредством действий с моделями.

Есть много определений разума, рассудка, интеллекта. Приведу два. В.А. Звягинцев: «Разум — это свойственное живым организмам порождение знаний и целенаправленная реализации их во взаимодействии данного организма со средой». Как видите, для искусственного интеллекта места нет… А вот что сказал Э. Хант: «…Прагматический подход психологов: интеллект — это то, что определяется в интеллектуальных тестах. Так же поступаю и я».

Развитие разума выражается эволюцией форм жизни, а проще — программ, критериев и моделей. Можно выделить целую серию этапов.

1. Одноклеточные существа. Разум в генах.

2. Многоклеточные организмы. Разум из нервных клеток.

3. Стадное существование. Зачатки коллективного разума как сочетания индивидуальных.

4. Человек разумный. Творческий разум.

5. Общество. Коллективный разум граждан.

6. Техносфера. Ноосфера. Искусственный интеллект.

Деятельность разума состоит в упорядоченном переключении сигналов энергии, активности между моделями (структурами) разума, подчиненными программам, нацеленным на действия. Сами программы тоже представлены моделями. Управление — это использование «рабочих органов» для воздействия на объект. Осуществляется это путем «считывания» структуры моделей сигналами, которые трансформируются в энергию движения в эффекторах — мышцах или механизмах.

Под словом «аппарат» (в определении) подразумеваются как структуры — модели (например, ансамбли из нейронов в мозге или набор генов в клетке), так и функции в виде специфической активности моделей и продуцирования сигналов. Они направляются на другие модели или на «рабочие» элементы Разума.

«Разум управляющий» немыслим без «входов и выходов» на объект. Для живых систем входы — это рецепторы (глаза, уши), выходы — мышцы. Сам разум сосредоточен в «моделирующем устройстве» — мозге, вместилище моделей, «компьютере». Разумеется, для всего этого нужна энергия — «электростанция, тело».

П — природа; Т — техника; ВМ — внешние модели; О — общество. «Входы» и «выходы»: И — информация, сигналы; Эн — энергия; ТУ — технические устройства; Рц — рецепторы; Рцэ — рецепторы органов воздействия; Н — настройка рецепторов; Рцm — рецепторы «Тела»; МУ — моделирующая установка «Мозг»; МД — модели действий; Э — эффекторы

На рис. 11 дана схема отношений человек — среда. Среда представлена различными «координатами» — общество, внешние модели (книги, наука и искусство), техника — комплекс вещей, природа. От всех их идут сигналы И, передающие информацию на рецепторы Рц, иногда с включением технических устройств Ту. Рецепторы могут избирательно настраиваться настройкой Н. Моделирующая установка МУ включает модели образов и программ действий. Она получает также воздействия со стороны «тела» через его рецепторы Рц. Включение действий и регулирование их напряжения осуществляется за счет комплекса критериев, в которых представлены значимые качества О — общества, ВМ — моделей, Т — техники, П — природы, Тл — тела, а также МУ — самой моделирующей установки, разума. Модели действий считываются эффекторами Э, получающими энергию Эн от тела и передающими ее на объекты среды, иногда с включением технических устройств ТУ. Состояние эффекторов воспринимается разумом (МУ) через их рецепторы Рц.

Мир сложен и непрерывен, хотя и неоднороден. При познании, при моделировании его нужно разделить на фрагменты, на объекты, содержащие «кванты информации». Для такого разделения используются физические границы объектов или пространственные и временные пределы «порций» восприятия. В результате получается мозаичная картина мира, состоящего из дискретных частных моделей. (Параллель с современным цифровым кодом записей музыки или образов).

Модели — «слова» — объединяются в «картину» (текст) через специфические связи, отражающие пространственные или временные связи и отношения между фрагментами объективного мира или последовательности его восприятия разумом. При этом модель — текст — можно заново делить на фрагменты (фразы, абзацы) и повторно моделировать полученные порции информации. Так выделяются их «смыслы», «содержание», представляющие собой модели более высокой обобщенности — среды (мира, картины).

В термине «смысл» тоже много мистики. Мне представляются два значения:

1. Самая обобщенная «модель-содержание» с акцентом на структуру.

2. Тоже модель, но с акцентом на главную — целевую функцию.

Квантование информации о мире и манипуляции с «буквами и словами» с целью их использования является одной из трудных проблем понимания Общего Алгоритма Разума. С одной стороны, мир приходится «читать» по кусочкам, но, реагируя на прочитанное действиями, разум должен пользоваться «фразами». Иначе говоря — обобщенными моделями. При этом принципы обобщения очень своеобразны и трудны для формализации. Например, человек идет по улице, смотрит по сторонам. Что он запомнил? Одну яркую вывеску, одну красивую фигуру, а остальной путь отпечатался обобщенной моделью собственных шагов. Выделение главного в детальной модели «фигуры» и отражение второстепенного — «фона» — в обобщенном виде, именно в этом состоит специфика отражения мира.

Важное от неважного отделяется в процессе восприятия и оценки, по соотношению критериев, заложенных в объектах и отраженных в потребностях субъекта разума. (В принципе, этот процесс доступен формализации).

Первичная (подробная, равномерная!) модель со временем укорачивается (сжимается) за счет забывания второстепенных участков и замены их «буквами обобщения». Координатой в таких обобщениях выступают время и пространство. Подобным трансформациям подвергаются все модели в памяти: сначала сокращаются, потом исчезают.

В мозге, несомненно, существуют врожденные активные модели — «центры» и проторенные связи между ними, обеспечивающие безусловные рефлексы. Это касается не только регулирования внутренних органов, но и управления мышцами тела. Более того, возможно, существуют врожденные модели некоторого числа объектов внешнего мира, в виде «меток» как полезных, так и вредных, обеспечивающих начальную приспособленность новорожденному разуму. (Именно на такие модели, только более сложные, рассчитывает К. Юнг, говоря о «коллективном бессознательном»). Видимо, существуют проторенные связи между крупными функциональными блоками, входящими в алгоритм Функционального Акта, такие как восприятие, прогнозирование, планирование, решение.

Абсолютное большинство моделей и связей образуются в течение жизни: у животных за счет условных рефлексов — проторения связей между двумя активированными (возбужденными) нейронами, а у человека, главным образом, в результате осознанного обучения и творчества. Повторение и упражнения тренируют их, а отсутствие использования — детренирует.

«Банк моделей и связей» — это память. Условно можно выделить активную, или кратковременную, память в виде возбужденных моделей, по которым некоторое время циркулирует энергия импульсов. Наоборот, постоянная, длительная, пассивная память выражается в образовании структурных связей между нейронами, объединенными в модель. Эти связи позволяют более или менее легко активировать всю модель, если на ее часть падает раздражение извне, от других моделей.

Организация длительной (постоянной) памяти очень сложна. За счет «вертикальных» связей объединяются модели разной обобщенности, принадлежащие к одному объекту. К нему прилежат модели качеств и деталей. Параллельно с моделями образов располагаются модели слов речи и других знаков. Все вместе они образуют своеобразные «семейства», имеющие «горизонтальные» связи с моделями критериев (потребностей, мотивов), действий, «меток» времени, пространства. Возбуждение, активация одной из моделей семейства повышает «базовую» активность других моделей, но непосредственно не возбуждает ни одну из них, для этого нужен еще один источник активности.

К сожалению, эти рассуждения лишь гипотезы. Никто еще не выделил нейронные ансамбли в мозге.

Модели, память (как структуры) — это только часть объяснения деятельности разума. Функция их выражается в понятии активности, возбуждения моделей, продуцировании сигналов, «считывающих» модель для передачи информации на другие модели или на эффекторы. В живом разуме она выражается частотой спонтанных импульсов покоя, которая резко возрастает при так называемом «возбуждении», при получении порции активности по связям от других нейронов. (В ИИ для этого понадобится своя «буква»). Возбуждение удерживается некоторое время после отключения внешнего источника активности.

Не буду останавливаться на химической и физической природе нервных импульсов, нам достаточно информационной сущности.

Активность — это энергия модели. Она тратится на преодоление сопротивления связей с другими моделями и на их активацию. Главным источником активности в живом мозге является Ретикулярная Формация ствола мозга.

Важным понятием является «тренируемостъ» функции нейронов: способность увеличивать частоту импульсов в результате повторного использования. (Это свойство тоже необходимо для ИИ.)

Импульсы распространяются по нервным отросткам (аксонам) на другие нейроны, подключаясь к ним через так называемые «синапсы» (точки соприкосновения), имеющие свою «проходимость». Она тоже возрастает (тренируется) при повторном использовании.

В мозге существует огромная избыточность связей, при которой кажется неизбежным тотальное возбуждение всех нейронов. Этому препятствует специфический процесс торможения, зеркально следующий за возбуждением как самого нейрона, так и соседних с возбужденным. Это так называемое последовательное и индуктивное торможение, выражающееся в повышении порога возбудимости, затрудняющего активацию модели в ответ на импульсы, поступающие по связям.

Баланс процессов возбуждения (активации) и торможения как раз и обеспечивает, с одной стороны, возбуждение всех нейронов ансамбля как целого, а с другой — блокировку беспорядочного распространения возбуждения на другие ансамбли. Высокая активность нейрона пробивает блокировку только в избранном направлении, при наличии очень проходимой связи. Так устанавливается порядок: выделение моделей-слов, объединение их во «фразы», последовательность их «прочтения», придающая им значение, отражающее реальности мира или работу разума. Если прибавить сюда тренировку и детренированность моделей — участников, то это и составит процесс постоянной изменчивости, пластичности, самоорганизации Разума.

Модель создается разумом в процессе восприятия объекта или творчества. К сожалению, обратная операция — развернуть модель в объект, «сделать» его, возможна только применительно к вещам, созданным человеком. Модели живой клетки есть, но создать по ним клетку пока не удается. Но реконструировать методами генной инженерии уже можно.

Понятие «критерий», применяемое в моем определении Разума, требует особых пояснений. В общем виде критерий — это некое измеряемое качество, присущее объекту. По нему разум дозирует управляющее воздействие, сопоставляя его со своей «потребностью». Потребность тоже определяется как качество (критерий?), но уже относящееся к самому разуму. Оно изменяется в результате воздействий разума на объект и получения от него ответа: я называю его условным словом «плата».

«Напряжение» критерия можно выразить количественно (со знаком минус?) как «расстояние» от данного состояния до цели, до идеала, если его измерять по какому-нибудь важному обобщенному показателю. В науке об управлении самый обобщенный критерий заменяется понятием «целевой функции» (ЦФ). Поскольку разум имеет дело с очень большим количеством изменяющихся показателей (моделей), то крайне важно иметь такие обобщенные ориентиры. Так же, как «главную цель».

Потребность имеет измерение и знак. Измерение — это «чувство», а знаки (+) «Приятно» и (-) «Неприятно». Вся деятельность разума направлена на уменьшение неприятного и приращение приятного. В этом состоит «мотив» для затраты энергии на «действия с моделями», то есть их активацию. Для каждой потребности можно нарисовать характеристику: «Плата — чувство». Точка «притязание» означает величину платы для достижения максимума приятного. Приращение абсциссы от начальной точки состояния объекта до конечной представляет величину мотива и одновременно «значимость» потребности (рис. 12).

Основная статическая характеристика потребности.

На оси абсцисс отложена «плата», т. е. выражение потребности в единицах «входов» — в пище и вещах, уважении окружающих, новизне информации. На оси ординат отложены «чувства», т. е. активность соответствующих нервных центров с компонентами «приятно» (Пр) или «неприятно» (НПр). Величиной ординат измеряется мотив к действиям. На основной кривой точка «А» соответствует исходной степени удовлетворения потребности с соответствующими чувством и «платой». Точка «Б» — означает реальный расчет на «плату», и чувство «dЧ» составляет стимул для получения этой «платы». Точка «В» — это максимум притязания. Пунктирами нанесены линии характеристик, измененных в процессе адаптации при длительном удовлетворении или неудовлетворении притязаний, показывающие изменения их уровня

В живых разумных системах критерии от рождения заложены в структурах мозга в виде нервных центров потребностей чувств и желаний, находящихся в подкорке мозга. Они постоянно, хотя и неравномерно, продуцируют активность. Однако критерии могут быть привнесены извне через обучение или создаваться в самом разуме, в процессе творчества, в виде вновь созданных и натренированных нейронных ансамблей. К примеру, такими «приобретенными» критериями являются убеждения и верования.

В принципе, для управления сложными объектами используется много критериев. По своей значимости они выстраиваются в иерархию. Для того, чтобы достигнуть однозначности управления, необходимо различные критерии объединить на каком-то одном показателе. У человека таким обобщенным показателем является интегральное чувство «Приятно — Неприятно», или «Уровень Душевного Комфорта» (УДК). В нем суммируются приятный и неприятный компоненты каждого частного критерия — чувства. В искусственном разуме нужно строить пирамиду критериев, систему их объединений в главном производном от «целевой функции». Она выражает ствол в «дереве целей», которое строится при проектировании управления очень сложными системами. Значимость частных целей выражается в значимости частных же потребностей.

Можно выделить четыре вида критериев -потребностей для любого разума.

1. Специфические, как производные от назначения данного разума. Для животных — это инстинкты (питания, защиты, размножения, стадный), для человека — еще и убеждения от идей, для сообщества — идеологии, для ИИ оговариваются в задании. Приоритет потребностей от ЦФ живых существ: размножиться, а потом уже выжить.

2. «Рабочие» потребности-критерии, обслуживающие сами механизмы развитого разума как аппарата управления. К ним относятся производные от сложных рефлексов И.П. Павлова: рефлекса свободы, цели (чувство «надежда») и потребность в информации — любознательность. Сюда же можно отнести потребности, управляющие программами разума, например, переключение этапов Функционального Акта.

3. «Произвольные» — самые разные, целиком созданные творчеством: чистый продукт самоорганизации!

4. Обобщающие критерии, суммирующие компоненты «приятного» и «неприятного» от всех частных критериев-чувств. Для разума-личности это условный показатель «Уровня Душевного Комфорта» (УДК), главный «внутренний вход» на сознание, по которому выбираются поступки и все поведение.

В механизмах разума участвуют еще три вспомогательных, но очень важных критерия, имеющих свое выражение в специальных моделях-центрах.

А. «Коэффициент реальности» (от 0 до 1), учитывающий степень связи модели в разуме с объектами, реально воспринимаемыми рецепторами в данный момент. Иначе говоря, действительно ли существует объект модели или он «придуман» и не воспринимался органами чувств. Естественно, что «Центр реальности» связан с центрами настройки рецепторов, как и с центром сознания. Выключение этого центра знаменует потерю сознания, а торможение — его ослабление: реальность исчезает.

Б. «Коэффициент будущего» показывает снижение «значимости» данного события, если оно произойдет в будущем, — для удовлетворения потребности настоящего времени. Уменьшение обоих коэффициентов сокращает мотивы для ФА.

С. «Критерий риска» — показатель достаточной вероятности, при котором заканчиваются распознавание или планирование (требующие напряжения и времени) прежде чем включить действие.

Сочетание нескольких качеств (соотнесенных с критериями Разума) характеризует объект управления. Модель такого объекта, который должен получиться в результате акта управления, можно обозначить как «цель». Соответственно, набор и ранг потребностей характеризует субъект разума.

Речь. До сих пор слово «модель» использовалось для отражения естественных материальных объектов и функций. Это код образов. Предполагалось некоторое структурное сходство модели и объекта. Однако, в процессе обобщения конкретных моделей, их структуру можно упрощать и в результате получить «знак», который сохраняет связь с моделью-структурой, с образом. В процессе социальной эволюции первичной человеческой стаи самое большое развитие получили именно модели-знаки, выраженные звуковыми сигналами, которые существуют у животных и птиц. Их сочетания стали пригодными не только для обозначения предметов, их качеств, но и действий, времени и пр. В результате сформировался язык, знаками которого можно описывать картины внешнего мира, а также собственные модели разума. Произнесенные одним человеком слова становятся реальностью для других разумов, как истинные объекты при их восприятии и отражении в памяти. С течением времени люди научились механически отражать знаки-звуки речи буквами письменности. Так код отвлеченных моделей-знаков стал в один ряд с физическими объектами, сделался их двойником. И, одновременно, средством внешнего отражения процессов мышления, деятельности разума.

Значение изобретения речи в развитии разума огромно. И не только для высшей системы — общества, но и для каждого разума. Ее главное качество — экономное кодирование обобщенных моделей-образов и отношений. Речь проложила путь к абстрактным понятиям и счету.

Развитие речи и общение людей породили еще один критерий: правда, правдивость. Он обозначает степень соответствия моделей образа и произнесенных для его обозначения слов. Само по себе описание словами всегда должно бы быть правдивым: это всего лишь действие по «считыванию» модели образа движениями мышц речевого аппарата, как любое движение, то есть — Функциональный Акт (ФА).

Однако при планировании каждого движения субъектом Разума учитывается реакция «адресата», чтобы подсчитать эффективность ФА: выгодно или нет. Потом делается выбор: выгодно — включай «действие», невыгодно — оставь ФА в мыслях. В этом изначальная «правдивость» мышечных действий, например, у животных.

Ребенок, когда учится говорить, поступает так же: он кодирует словами то, что видит и чувствует и все воспроизводит в примитивной речи («поток слов»). Когда немного подрастет, научится тормозить произнесение, оставив слова в мыслях. (Если быть точными, то наши словесные мысли всегда отражаются в минимальных нервных импульсах, посылаемых на органы произнесения слов — гортань и язык. Просто они настолько слабы, что звуков не вызывают. Но их регистрируют физиологи.)

Проходит еще год-два, и ребенок изобретает сознательную ложь.

Ложь — это целенаправленные искажения первичной модели в разуме в процессе выражения ее словесным кодом. Обычно это касается передачи образа словами речи. Ложь используется как действие, направленное на другое разумное существо, чтобы получить некоторую выгоду для себя. Ложь, обман, дезинформация, утаивание, искажение — понятия одного порядка. В конце концов, они замыкаются на более общее качество, характеризующее любое перекодирование: точность соответствия различных моделей одного объекта, выраженных разными кодами. «Правдивость» — это критерий такого соответствия. В принципе, он органически присутствует при всяком перекодировании, например, при переводах с одного языка на другой, слов — в математику, образов — в рисунки.

Понятие «правда» я использую как показатель соответствия словесных и образных моделей. Или вообще одних моделей другим. В связи с этим еще одна тема: истина и вера. Кажется, что понятия эти несопоставимы, не перекрещиваются. Но это только кажется. Вспомните: «Разум управляет объектами, а чувства управляют разумом». Истина, как и разум, субъективна. Ее приходится проверять все время: чтобы модели правдиво отражали объект. Как проверить, когда зрительный образ модели из знаков совершенно непохож на образ — предмет описания? Нужно, чтобы в памяти были таблицы соответствия: фразы, слова-образы. Но точного совпадения не бывает, если объект сложен. А идентичность (часто) необходима, чтобы принимать решение. Для этого «неполную» истину нужно принять за «полную».

Неполнота компенсируется верой. Она присуща всякому живому разуму. И обязательно понадобится искусственному, ИИ.

Сущность веры: механизм расширения сферы «правды» на неполноту отражения объектов в модели. Иначе говоря, механизм повышения вероятности соответствия знаковой модели — объекту, через пренебрежение неточностью, когда нет возможности доказать их тождество. В том смысле, что вера позволяет признать модель правдой, даже когда этого нет. Вера заменяет знание. То есть, она — произвольный акт. Без нее большинство действий со сложными системами были бы невозможны, поскольку разум ограничен в создании моделей, в познании истины.

«Легковерие» или, наоборот, «скептицизм» — это рабочие качества-критерии из числа обслуживающих мысленные этапы (процедуры) ФА. Это количественная мера расширения или сужения «допусков» правдивости. Вера или доверие присутствуют при всех операциях ФА с моделями. Они индивидуальны для каждого разума. Возьмем, например, понятие «риск». Это когда «решение» о действиях принимается при «неполной правде», то есть неточном распознавании объекта, приблизительном его прогнозировании, сомнительной эффективности будущего действия. Процент допускаемой неполноты есть качество личности — степень ее приверженности к риску.

В большинстве случаев разум человека сравнивает не модель с объектом, непосредственно воспринимаемым органами чувств, а одну модель с другой, которая каким-то другим разумом уже проверялась на соответствие с объектом. Культурный человек живет больше в мире моделей, чем в мире предметов. Даже за каждой вещью, которую видим, стоит сонм моделей — знания о ней. Большинство их получено не из своего опыта, а из книг или рассказов учителей. Мы верим этим моделям (считаем их правдой) в той степени, в которой считаем надежным источник информации. Признание его надежности — это признание авторитета. Авторитет — это «стоящий выше». Здесь мы уже входим в сферу Коллективного Разума (КР). Авторитетны не только люди, но и корпорации, наука, религия, любые источники информации.

Предельно формализовать разум можно в терминах лингвистики.

Всякая модель представляет структуру из элементов некоего кода «букв» условного алфавита. Алфавитов существует много. Модели — это «слова» и «фразы». Их объединяют в «словари».

«Грамматика» и «синтаксис» предусматривают правила манипуляций с моделями по требованиям логического, то есть целесообразного мышления образами. Сущность манипуляций состоит в активации моделей слов и фраз. «Буква активности» присутствует в каждой модели. Она отражает участие модели в функции разума через генерирование сигналов.

«Язык» включает алфавиты, словари, грамматику, то есть весь аппарат знаков — моделей, пригодных для описания и управления объектами (примеры: языки речи, образов, математики).

«Семантика» данного языка определяет соответствие его элементов (моделей) знакам другого языка. Иначе говоря, определяет значение текстов, написанных на одном языке, через тексты на другом. (Пример — соответствие речевого описания картине образов.)

Разум в такой трактовке представляет собой набор процедур (или операций) с моделями, с использованием различных языков. Он может быть реализован в мозге индивида (человека или животного), в совокупности разумов коллектива (стаи) или в Искусственном Интеллекте (ИИ).

Перечислю типы важнейших операций с моделями в естественных Разумах (и очень желательных в ИИ).

1. Кодирование. «Описание» физических объектов и процессов на выбранном языке с использованием для восприятия рецепторов или технических устройств, с целью получения «Первичной модели». Она представляет собой структуру из дискретных элементов-точек. Например, зрительного образа в коре мозга, в виде возбужденного (активированного) ансамбля из нейронов.

2. Декодирование — обратная процедура перевода модели в физические процессы (и объекты) через так называемые «эффекторы», например, мышцы. В этом выражаются любые двигательные акты.

3. Обозначение активности структурной модели в разуме своей «буквой», как во временной, так и в постоянной памяти. Существуют количественные характеристики уровня активности модели в зависимости от получаемой энергии на ее «входах» от других моделей, или от рецепторов, воспринимающих внешний мир.

4. Тренировка модели — повышение ее активности при частом использовании. Детренированность ее при покое. (Изменение характеристик в зависимости от использования.)

5. Запоминание — перевод временной модели, представленной активированными (возбужденными) знаками, в структуры постоянной памяти за счет образования связей между активированными (возбужденными) нейронами-знаками. Обычно для этого необходимо повторное возбуждение модели.

6. Забывание — быстрое стирание модели из временной памяти и медленное разрушение структуры связей в постоянной памяти.

7. «Вспоминание» — активирование модели из постоянной памяти при поступлении на ее элементы активности (раздражения) с других моделей или центров критериев потребностей.

Возможны следующие манипуляции с активированными детальными моделями:

8.1. «Огрубление», «обобщение» модели — выделение важнейших элементов (букв, слов) из детальной модели и объединение их в новой упрощенной «обобщенной» модели. Иначе говоря, выделение одного из «смыслов» по содержанию или по другим показателям.

8.2. Выделение «значимых» фрагментов из общей «картины» по некоторым критериям, заданным в программе процедуры («фигура-фон»). Часто они отражают качества. (Пример: обведенная нужная деталь на общем чертеже машины.)

8.3. Развертывание обобщенной модели в детальную — по вертикальным связям между ними. Возможность нескольких вариантов, в зависимости от активности частных моделей и проходимости связей.

8.4. «Привязка» модели связями к координатам времени, пространства, выраженным тоже моделями различной обобщенности («близко — далеко» и «сейчас, недавно, давно» или цифры).

8.5. Такая же «привязка» к моделям потребностей, с различной проходимостью связей. Этим определяется значимость модели, оцениваемой по различным чувствам-критериям.

Существует еще несколько операций с моделями, используемых Разумом.

1. «Обобщение» ряда разнородных моделей путем выделения из них элементов, общих для всех — выделение модели «понятия».

2. Сравнение моделей путем наложения. Выделение общих и различающихся элементов. Отображение их в моделях общего и различий.

3. Образование альтернативных моделей.

4. Последовательная активация цепи моделей по связям. Представление такой цепи в одной обобщенной «модели смысла». Она в «укороченном виде» объединяет самые активные составляющие цепи моделей.

Date: 2015-07-01; view: 323; Нарушение авторских прав