Алгоритмы разума - Амосов Николай Михайлович. Страница 16

На рис. 23 показано формирование оптимального напряжения действия (труда) как результат суммирования критерия-стимула и критерия-«тормоза» функциональной системы, взаимодействующей со средой. «Плата» а подается на рабочий элемент, формирующий соответствующее чувство Ч_пл. Одновременно деятельность встречает сопротивление б, вызывающее утомление Ут. Это «тормоз», ослабляющий стимул Ч_ПЛ. За счет нелинейности обеих характеристик устанавливается некоторое равновесие между насыщением критерия-чувства, «тормозом» и уровнем напряжения деятельности. Практически же происходит колебательный процесс за счет тренированности и детренированности рабочего элемента. С другой стороны, управляющий элемент — критерий-стимул — действует по другим законам: он способен к адаптации.

Принцип адаптации состоит в том, что характеристика управляющего элемента, в частности генератора критерия-стимула, своеобразно изменяется. Если потребность постоянно удовлетворяется, то крутизна его характеристики уменьшается (притязания возрастают); если она недостаточно удовлетворяется, то она увеличивается (притязания уменьшаются). Статическая характеристика рабочего элемента зависит от тренированности (см. рис. 9). Динамика адаптации и тренированности, то есть скорости изменения характеристики управляющего и рабочего элементов, неодинакова, поэтому саморегулирующийся комплекс, составленный из них, функционирует даже в неизменяющейся среде с некоторыми колебаниями около среднего уровня, на который был «спроектирован» комплекс — природой или конструктором. На рис. 9 показаны характеристики тренированности и детренированности рабочего элемента, а на рис. 22 — адаптация управляющего элемента при разной степени удовлетворения потребности. Такая система рассчитана на работу в среде, сопротивление которой не изменяется.

В действительности же среда не стабильна. «Сопротивление» ее улавливается «тормозом». В первом приближении — это «утомление» рабочего элемента в зависимости от сопротивления его деятельности со стороны «выхода» в среде, на которую направлена его работа. На рис. 23 показаны характеристики «тормоза» в зависимости от напряжения деятельности рабочего элемента и сопротивления среды.

«Плата» — это совсем не обязательно внешние воздействия среды. Источником активности могут быть внутренние структуры интеллекта (мозга), например модели некоторых качеств внешней среды, выделенные в процессе анализа ее моделей. Важно другое: модель, обозначающая критерий-стимул, становится усилителем, генерирующим избыточные мощности, которые этот усилитель передает другим моделям, стимулируя их активность. Проще всего предположить, что подобные модели-усилители запроектированы в генах живых существ. В действительности так и есть для некоторых врожденных чувств, выражающих потребности как функции инстинктов. Однако у человека, кроме биологических потребностей, появились социальные, часть которых в генах не предусмотрена и которые выражаются в так называемых «убеждениях». По мощности стимулов они иногда конкурируют с биологическими; Социальные потребности выражаются привитыми обществом моделями словесных формул, например долга («как надо»). Видимо, усилителем может стать любая модель, если ее активно тренировать. Биологический субстрат разума — нервные клетки — это позволяют. Соответственно тренируются и связи с этими «приобретенными чувствами», так что в результате по значимости они действительно становятся в ряд с биологическими чувствами, которые уже изначально заложены как усилители. Между прочим, воспитанием можно детренировать либо натренировать и биологические центры потребностей, и их «коэффициент усиления» изменится.

Рис. 24. Характеристики потребностей и соответствующих чувств а, б, в. Разная значимость чувств выражается в различиях абсцисс на универсальной шкале «неприятно» — «приятно» (Нпр—Пр).

Можно предположить, что как у моделей биологических, так и у натренированных приобретенных потребностей высок уровень собственной, спонтанной активности, обеспечивающий им постоянное воздействие на другие модели.

Значимость потребностей (или, иначе, их активность, «коэффициент усиления») различна. Модельно это выражается в выборе масштаба шкалы на оси абсцисс на рис. 22, где представлена характеристика «плата» — чувство. Разница в значимости чувств постоянно наблюдается у животных и человека: одни — жадные, другие — агрессивные, третьи — любопытные и т.д. В их различиях выражается направленность интеллекта — система приоритетов его деятельности. Разная значимость потребностей-чувств показана на рис. 24.

Модели потребностей — чувств-стимулов — это главные модели, они всегда находятся в оперативной памяти, поскольку имеют относительно высокую активность, которая периодически еще более возрастает, если потребность долго не удовлетворяется. Активность уменьшается после получения «платы». В этом смысле важны динамические характеристики моделей чувств. Пример статической характеристики показан на рис. 22.

На что расходуется энергия чувств в интеллекте. Можно предположить, что на возбуждение по связям других моделей, например для вызова их из длительной памяти в АИ. (Впрочем, положение о расходовании энергии активной моделью, воздействующей на другую, еще требует проверки расчетами. Возможно, энергия модели просто затухает согласно динамической характеристике, если на «вход» не поступают новые сигналы). Энергия чувств не уменьшается до тех пор, пока соответствующая потребность не удовлетворится получением «платы». Как говорилось выше, все модели в СИ обладают самостоятельной «спонтанной» активностью, величина которой определяется уровнем тренированности модели. Это положение особенно относится к моделям потребностей-чувств. Их постоянная активность должна найти отражение не только в СИ, но и в АИ, поскольку модели потребностей все время находятся в оперативной памяти.

Классификация потребностей-чувств

Первую группу составляют «специальные» потребности-чувства, которые определяются назначением интеллекта. Они отражают критерий оптимальности деятельности управляемого объекта. Я не буду на них останавливаться, поскольку возможно бесконечное множество назначений интеллекта. Вторую группу составляют потребности-чувства, необходимые для любого более или менее развитого интеллекта и являющиеся непременным условием его деятельности. Условно назову их «рабочими». И. П. Павлов называл их «сложными рефлексами» и выделял исследовательский рефлекс, рефлексы «цели» и «свободы». Я бы добавил к ним потребность деятельности и противоположную ей — потребность отдыха. Третью группу я обозначу как «интегральные чувства». Это «Приятно» и «Неприятно»; они присутствуют в каждом частном чувстве, только по ним чувства сравниваются и суммируются, так как в принципе каждое чувство совершенно своеобразно. В рассмотренных характеристиках чувств уже выделены компоненты Пр и НПр (см. рис. 22, 23, 24). Общее качество «рабочих чувств в том, что они «работают» при любой деятельности интеллекта, направленной на удовлетворение любой специальной потребности и достижение специальной цели. Без них его деятельность была бы невозможна или во всяком случае весьма затруднительна. В то же время при целенаправленной тренировке эти потребностичувства могут стать самодовлеющими и служить источником удовольствия (пример — любознательность ученого).

Рис. 25. Характеристика чувства утомления: А — накопление утомления в зависимости от длительности и интенсивности деятельности; Б — динамика чувства во время отдыха.

Несомненно, есть один общий процесс для всех видов деятельности. Это нарастание своеобразного неприятного чувства, которое выступает в роли тормоза для продолжения действий. Его можно трактовать как утомление, когда оно касается мышц, можно применить определения «скука», «надоело», когда речь идет о мышлении, но так или иначе оно присутствует. Его «входом» является сигнал от специальной следящей системы, которая учитывает длительность и напряжение деятельности, направленной к одной цели. Характеристика такого чувства показана на рис. 25. Его интенсивность является функцией продолжительности и напряжения деятельности. При прекращении действий чувство уменьшается, проходит фазы от неприятного к приятному, затем отдых надоедает, и чувство возвращается к нулю. Любое однообразное действие накапливает потребность в отдыхе или переключении на другое действие. Это касается не только всей обобщенной программы, например распознавания и исследования, но и ее частных проявлений — опознания названия, качеств, действия, прогнозов. По каждой из этих подпрограмм ведется учет количества и напряженности одинаковых операций и соответственно нарастает потребность остановиться, переключиться или отдохнуть. Уточнение соотношения двух процессов — расходования энергии действия и накопления тормозной энергии, ведущих к одному результату — остановке действия, еще требует исследования на конкретных примерах. Торможение от утомления или однообразия — универсальный процесс, касающийся любого действия, от любых стимулов. Он необходим для всякого интеллекта.