Алгоритмы разума - Амосов Николай Михайлович - Страница 11

На макете было также показано, что устойчиво работающая ансамблевая сеть может иметь число ансамблей, превышающее число узлов сети. Поэтому в некоторых задачах, используя ансамблевые сети, можно получить более экономную аппаратурную реализацию. С увеличением числа узлов эта экономия становится все более ощутимой. К сожалению, построение ансамблевых сетей большого объема связано пока со значительными трудностями.

Устройство «рецепторного поля». На рис. 16 показана гипотетическая схема «рецепторного поля», объясняющая принцип совмещения временной и постоянной памяти. Такое совмещение, несомненно, имеет место в коре мозга.

Система рецепторов Рц подает активность на «рецепторное поле», состоящее из довольно большого количества кадров, построенных так, что в каждом из них имеются представительства — элементы для каждого рецептора. Для удобства понимания кадры расположены в виде кольца. Число кадров значительное, но не бесконечное. Предположим, что есть переключатель в центре кольца, который или поворачивает его на один кадр в каждый такт времени, или поочередно переключает связи от рецепторов с одного кадра на другой, соседний. Имеется настройка кадров Я, обеспечивающая фокусирование, то есть позволяющая им четко воспринимать избранную деталь и неясно видеть весь объект. Она же передвигает фокус по структуре объекта. Еще одно условие: настройка «устает», поэтому после нескольких тактов рецептор отключается совсем.

Рис. 16. Схема «рецепторного поля»: Рц — рецепторы, Н — настройка.

Рис. 17. Система моделей разной степени обобщенности, отражающая объект.

Характеристики затухания активности элементов очередного кадра после отключения от них рецептора имеют вид, показанный на рис. 8. Затухание активности в самом первом кадре происходит раньше, чем завершится полный круг переключения.

Картины, представленные в кадрах, показаны на рис. 17. В первый такт времени система рецепторов при отсутствии фокусировки неясно воспринимает объект как целое, и он отражается в виде наиболее обобщенной модели (рис. 17, а). Между активированными элементами возникают связи. Предположим, что объект «заинтересовал» интеллект (об этом — ниже), тогда в следующий такт, приходящийся на следующий кадр, зрением, умеренно сфокусированным на верхнем левом углу, преимущественно воспринимается часть объекта, обозначенная цифрой 1. Создается временная модель этой части, представляющая собой не очень четкое воспроизведение последней при обобщении всего остального объекта (рис. 17, б). Затем фокусировка переходит на часть 2, далее на часть 3 объекта, и они отпечатываются в модели. Модели в предыдущих кадрах еще сохраняют активность, и от них проторяются связи к следующему кадру. В каждом кадре на соответствующих элементах отмечаются направление и степень фокусировки всей системы рецепторов (назовем ее «глазом»). После того как настройка на крупные части обойдет их и они отпечатаются на кадрах, структура их расположения вырисуется в «модели-схеме» (рис. 17, в). Вся серия картин, отображенных в кадрах, объединена продольными связями. На этом восприятие может закончиться, но может быть продолжено на следующий цикл, состоящий в еще большей фокусировке (напряжении) «глаза», нацеленной на детальное рассматривание каждого блока с отражением тонких подробностей его структуры, «привязанных» к блоку, а через него — и к общей структуре объекта. На рис. 17, г этому случаю соответствует модель, формирующаяся при восприятии части 1 объекта сильно сфокусированным зрением. Весь процесс рассматривания объекта запечатлевается в серии кадров. В целом — это «фраза» изучения предмета, запечатленная в кадрах рецепторного поля.

Вспоминание, обобщение, забывание

В первое время вся система моделей в серии кадров активна, и если отключить рецепторы, то можно заново их просмотреть с начала до конца, как бы повторив процесс реального изучения, повторно активируя запечатленные образы. Так человек и делает, мысленно повторяя только что услышанную фразу или воссоздавая в воображении процесс рассматривания сложного объекта. Это бывает в том случае, когда объект или фраза заинтересовывает наш разум. При таком повторении связи между элементами проторяются и происходит процесс перехода временной памяти в длительную, поэтому картину еще можно вспомнить некоторое время спустя. При многократном вспоминании связи проторяются сильно и объект может запомниться во всех его деталях. Если же значимость предмета не очень велика и повторения не имеют большой активности, то происходит обобщение, то есть постепенное сокращение модели за счет забывания малозначащих ее частей, которые были неактивны при восприятии или не привлекли интереса во время повторения. Так исчезают из памяти целые кадры.

Рис. 18. Типичная динамическая характеристика связи между элементами А и Б. Повышенная проходимость связи остается после прекращения возбуждения элемента А (заштрихованный участок на оси времени).  — остаточная проходимость связи, определяющая «вклад» связи в постоянную память.

В конце концов может остаться лишь очень обобщенная модель предмета, однако при этом сохраняется воспоминание о самом факте детального изучения объекта, знание о том, что он был изучен подробно. Видимо, это обобщенная модель самого процесса переключения настройки «глаза».

Образ предмета запечатлевается не в одном кадре памяти, а целой их серии, многократно, хотя и с разными деталями. Это соответствует данным физиологии о том, что удаление какой-либо части затылочной области коры не разрушает определенных участков зрительной картины, а просто обедняет ее всю.

Если объект не имел ценности и картина его не вспоминается повторно, то образ совершенно исчезает из памяти, поскольку для проторения первично возникающих связей необходима повторная активация элементов модели. Но, так или иначе, с течением времени происходит закономерное «освобождение» памяти, потому что запомненная картина-модель всегда значительно упрощена по сравнению с воспринимаемой и, следовательно, не занимает все элементы «рецепторного поля».

При восприятии изменяющейся картины рецепторы повторно подключаются к предмету, в результате получается новая серия моделей-кадров, имеющая связи с первой.

В соответствии с этой гипотезой кратковременная и длительная память реализуется на одних и тех же элементах «нейронной сети» в одном рецепторном поле, первая — за счет активности элементов, вторая — за счет развития связей. Переход между ними возможен в виде кратковременной памяти связей. Последняя задается характеристикой изменения проходимости связи во времени по такому же типу, как и характеристика изменения активности элемента, но удлиненной во времени и уменьшающейся не до нуля, а до некоторой остаточной величины, определяющей «вклад» связи в длительную память. При повторном использовании данной связи такие «вклады» (.) накапливаются и определяют прочность памяти (рис. 18). Если модель повторно не возбуждается, то связи не функционируют, и их проходимость уменьшается. Повторная активация модели сопровождается тренировкой ее элементов, что выражается в изменении ее статической и динамической характеристик, а также в повышении уровня спонтанной, собственной «активности покоя» модели.

Рис. 19. Схема постепенного забывания и сокращения модели объекта, первоначально состоящей из серии кадров с разной обобщенностью и детальностью,— линия а. Менее значимые и похожие детали заменяются одной — линия б. Потом остаются только две крайние модели (линия в) и, наконец, лишь одна обобщенная модель г.