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.

На рис. 19 показаны этапы забывания и постепенного сокращения модели, так что в результате остается только несколько обобщенных и связанных с ней «частных» моделей, характеризующих объект лишь в отношении его значимости, то есть полезности.

Разумеется, для того чтобы с помощью элементов одного «рецепторного поля» запоминать все новые и новые модели, нужно допустить наличие большого количества кадров. Кроме того, необходимо предположить торможение моделей как состояние, противоположное активности, возбуждению. Торможение — отрицательная активность, требующая для своего преодоления дополнительной «мощности», идущей по связи от внешнего источника — рецептора или соседнего возбужденного элемента.

О реализации гипотезы

Наша гипотеза предполагает строение «рецепторного поля» в виде сети из элементов с неограниченно большим количеством связей. Примерно такая структура имеет место в коре мозга. Воспроизвести ее техническими средствами пока не представляется возможным, разве что в очень ограниченных пределах, которые едва ли смогут обеспечить демонстративность устройства. Все надежды на алгоритмический интеллект.

В АИ все виды памяти должны существовать раздельно. Время нужно делить на такты и все расчеты активности моделей и проходимости связей осуществлять «ступенчато», от такта к такту. Первый вид памяти в АИ — это картина с рецептора. Она существует очень короткое время и считывается, перекодируется по определенным правилам, которые еще нужно создать. Получается ряд цифр, отражающих как саму структуру объекта, так и перечисленные выше параметры модели. Главный из них — это уровень активности каждого объекта модели картины. Поскольку процесс рассматривания даже неподвижной картины выражается в серии кадров типа показанных на рис. 17, то и цифровое выражение модели объекта будет состоять из нескольких строк цифр, кодирующих каждый кадр восприятия. Связи выразятся адресами кадров. Тогда два-три кадра составят «фразу» — модель объекта во временной памяти. Параметр активности кадра в целом и его отдельных объектов будет понижаться по определенной характеристике, сходной с представленной на рис. 18. По мере отдаления во времени кадры станут «бледнеть», утрачивать детали, так что вся «фраза» будет становиться все короче и короче. Если не произойдет повторного привлечения внимания и активации «фразы», модель сотрется из памяти. Если же активность и связи будут подновляться повторным использованием модели, то через некоторое время, предусмотренное характеристикой, модель перейдет в длительную память вместе со своими связями-адресами. Пересчет активности и связей всех моделей в кратковременной памяти обязателен для каждого такта.

Длительная память в АИ выражена «фразами», перешедшими из кратковременной памяти. Сейчас трудно представить всю организацию массива памяти. Думаю, что он должен состоять из большого числа «словарей фраз», построенных из 2—4 «слов» каждая. Во «фразах» будут широко использоваться обобщенные модели.

В СИ все модели постоянно сохраняют хотя бы минимальную активность, вследствие чего связи между ними постоянно изменяются. Это очень затрудняет воспроизведение СИ на ЦВМ, поскольку с увеличением объема сетей катастрофически возрастает объем расчетов. АИ позволяет уменьшить расчеты за счет удлинения интервалов времени между пересчетами связей массива длительной памяти.

Действия с моделями

Здесь мы рассмотрим только важнейшие действия с моделями. К ним можно отнести действия активации моделей, их сравнения, а также дописывания «фразы» и обобщения моделей.

Активация моделей

В памяти находится масса моделей, составленных из «слов», «фраз», «букв» разных «алфавитов». Модели объединены связями, по которым они взаимодействуют друг с другом. Большинство моделей находится в неактивном состоянии. В частности, это касается всех моделей длительной памяти АИ и в меньшей степени — СИ, в котором нет разделения активной и пассивной (кратковременной и длительной) памяти. Деятельность интеллекта связана с активацией новых моделей в длительной памяти и постепенным затуханием активности моделей в кратковременной памяти. В мозге и в ИИ на физических сетях каждый элемент модели — нейрон — или целую модель — ансамбль из нейронов — можно представить как генератор специальной («нервной») энергии, возникающей в ответ на действие такой же энергии, которая поступает по связям от других моделей. Генератор работает по статическим и динамическим характеристикам, подобным показанным на рис. 8 и 9. Энергия передается по связям на другие модели; количество ее определяется проходимостью связи.

Активное состояние модели можно назвать физиологическим термином «возбуждение». В нейронах мозга оно выражается частотой импульсов, в СИ на физических сетях — это электрический потенциал. В ИИ, моделируемом на цифровых машинах, уровень активности моделей — это главный параметр, «буква», выраженная числом, и его нужно пересчитывать для каждого временного такта по статическим и динамическим характеристикам. Впрочем, для АИ это касается только моделей в кратковременной памяти. Операции активирования моделей могут быть двух видов: извлечение модели из длительной памяти с расчетом ее активности или пересчет уровня активности модели, уже находящейся в кратковременной памяти, если она получает дополнительный импульс по связям от другой модели.

В СИ выбор новой модели для активации определяется структурой связей, идущих от активной модели. В АИ новая модель вызывается из длительной памяти по «адресу», записанному в «словаре фраз», в котором первым «словом» является уже возбужденная модель. Например, есть «словарь» предмет—действие, в нем есть модель «хлеб», ей соответствует модель действия «жевать». Последняя и будет вызвана, если в оперативной (кратковременной) памяти содержится возбужденное «слово» «хлеб». Уровень активности модели «жевать» будет подсчитан, исходя из статической характеристики коэффициента проходимости связи, записанного в «словаре», и активности модели «хлеб».

В соответствии с нашей гипотезой для функционирования интеллекта необходимо еще другое состояние, противоположное по знаку возбуждению,— так называемое «торможение». Этот термин принят в нейрофизиологии. Мы его представляем как отрицательную активность, которая тоже генерируется специальными центрами и вычитается из положительной активности при расчетах. Впрочем, необходимость в торможении нужно еще уточнять при проектировании ИИ.

Сравнение моделей и распознавание образов

Второй тип операции с моделями — это их сравнение между собой с целью установления как общности, так и различия. Реализация действия целиком зависит от вида интеллекта и организации памяти. В мозге сравнение осуществляется, по всей вероятности, путем условного «наложения» моделей друг на друга. При этом их сходство и различие определяются по количеству общих элементов. Из физиологии известно, что очаг возбуждения в коре генерирует торможение на окружающие участки, затем возбуждение первого очага падает, его «соседи» освобождаются от торможения, и возбуждается другой очаг коры. Можно предполагать, что этим следующим очагом, то есть моделью, будет такой очаг, у которого много связей с первым или много общих нейронов в составляющих модели ансамблях. Сходство и различие определяются по отношению к каким-то третьим моделям-признакам, связи к которым идут от первой и второй из сравниваемых моделей. Допустим, что первая возбужденная модель вызвала к активности признак 1, а вторая — активированная по сходству — возбудила признак 2. Степень совпадения признаков — это мера общности и различия моделей. У животных нет количественного выражения для этой меры, у человека, овладевшего счетом, она есть.

Для АИ сравнение моделей — банальная операция вычитания двух строк цифр. Выраженная цифрами модель разделена на разряды со своими значениями. Можно предположить, что в первом разряде представлена наиболее обобщенная модель (какое-то материальное тело), во втором — крупные структурные блоки (голова, туловище, ноги, отличающие человека), в последующих разрядах — детали. Такой образ всегда имеет место, когда мы воспринимаем объект, даже при фокусировке зрения на его деталях. По этим разрядам и будет осуществляться сравнение.

Сравнение известной модели с неизвестными лежит в основе распознавания образов. По модели объекта, отпечатанного с рецептора в кратковременной памяти, которая не имеет связей с другими моделями и, следовательно, является неизвестной, нужно найти модель-эталон, имеющую такие связи, иначе говоря, входящую в различные «фразы» и числящуюся в «словарях». Именно связями определяется то, насколько знаком нам тот или иной объект: чем больше связей, тем лучше мы его знаем. Вероятность распознавания определяется точностью совпадений неизвестной модели с эталонами. Множественное число я употребил не случайно: объект может походить на несколько других, известных.

Распознавание в СИ осуществляется автоматически: ансамбль возбужденных с рецептора элементов, который представляет собой модель неизвестного объекта, накладывается на другую модель. Она активируется, а затем активируются связанные с ней модели, опознающие объект. Поочередно может активироваться несколько похожих моделей, каждая со своей степенью сходства.

В АИ для распознавания модели нужна специальная программа извлечения из постоянной памяти серии моделей и сравнение каждой из них с моделью объекта. Выборка моделей из памяти должна производиться начиная с самого обобщенного признака — «буквы». По ней выбирается «словарь» и далее сравниваются вторые и следующие «буквы», так же как производится поиск значения «слова» по «словарю». «Известность» наиболее близкого из искомых «слов» определяется числом вхождений его в «словари фраз». Степень вероятности опознания объекта определяется совпадением последних «букв» — деталей, потому что по первым «буквам», определяющим обобщенные признаки, всегда можно найти много похожих. Человека легко отличить от других объектов, труднее распознать — кто есть кто.

Остановлюсь на двух обстоятельствах, осложняющих распознавание. Первое — «неполнота» модели объекта, обусловленная помехами восприятия, дальностью расстояния или недостаточным напряжением рецептора. Неполнота или неясность первичной модели выражается в отсутствии ряда деталей, в «крупноблочности». При этом всегда присутствует «буква», объясняющая неполноту,— показатель низкой настройки рецептора или наличия внешних помех. Я намеренно не употребил понятие «обобщенность» применительно к такой модели, потому что оно предусматривает выражение модели крупными блоками в результате специального отказа от деталей, а не отсутствия их из-за плохого восприятия. Неполную модель можно распознать, только сравнивая ее с обобщенными моделямиэталонами, чем и определяется полнота распознавания. Например, видно, что объект — человек, но мужчина это или женщина, определить нельзя из-за неясности образа. Более четкую первичную модель можно получить за счет настройки рецепторов или приближения к объекту.

Рис. 20. Схема гипотетических «рельсов» в «рецепторном поле», позволяющих производить приведение модели к одному определенному размеру. В памяти хранится модель а. При восприятии объекта с близкого расстояния большая модель б уменьшается до размеров а; при восприятии объекта с большого расстояния малые модели в или г увеличиваются до размеров а.

Второе обстоятельство — это различие в размерах первичной модели и моделей-эталонов. Общеизвестно, что человек может распознать объект с разного расстояния, если он хорошо изучен вблизи. Распознавания прямым наложением моделей здесь не получится. Нужно допустить специальный механизм приведения модели к одному определенному размеру в виде своеобразных «рельсов» в «рецепторном поле», как показано на рис. 20. «Рельсы» эти позволяют изменять размер первичной модели, сохраняя сходство. По всей вероятности, нечто подобное есть в зрительной области коры. Для АИ перекодирование первичной модели цифровым кодом должно предусматривать приведение к стандартному размеру моделей-эталонов.

Есть еще ряд обстоятельств, затрудняющих распознавание: различия исходных положений объекта, его деформации и др. Многие из возникающих здесь вопросов подробно исследовались кибернетиками, и полученные ими результаты можно применить и для АИ.

Дописывание «фразы» — вспоминание

Операцией дописывания «фразы» можно назвать активацию какой-либо одной модели, являющейся следствием активации другой модели. Активация происходит по связи, соединяющей обе эти модели. Такую операцию можно еще обозначить термином «вспоминание». Активация последовательности «слов» во «фразе» осуществляется по принципам, описанным в начале этого раздела. «Фразы» могут быть самыми различными, в них может запечатлеваться любая последовательность воспринятых образов, закрепленная в памяти повторным вспоминанием. В АИ «фразы» записаны в «словарях фраз». Их много: предмет—действие, предмет—качество и др., и наоборот. Важными являются, так сказать, вертикальные «фразы»: «вверх» — от детали к обобщению, «вниз» — как расшифровка обобщенной модели детальными вариантами. Память в АИ должна состоять из коротких «фраз» в 2—4 «слова», а длинные последовательности моделей должны составляться из нескольких «фраз». Это проще, чем создавать «словари» длинных «фраз». Человеческий разум тоже оперирует короткими «фразами» образов. Вызов следующего «слова» «фразы» возможен только в случае достаточной активности первого «слова» и достаточной проходимости связи от него ко второму. Активность рассчитывается по входам на первое «слово» от других моделей (по другому «словарю»), а параметр связи записан в «словаре».

Обобщение моделей

Операция выделения обобщенной модели из серии конкретных моделей осуществляется их последовательным сравнением и выделением общего признака сходства между ними (пример — «четвероногие»). При этом все остальные признаки, по которым модели серии отличаются друг от друга, становятся все более неясными, иными словами, в обобщенной модели они выступают с низкой активностью. Такая обобщенная модель, полученная на материале ряда конкретных моделей, имеет «букву обобщения», указывающую название действия, в результате которого модель образовалась. Этой «буквой» она отличается от неясной модели конкретного объекта, при которой стоит «буква восприятия».

Замена ряда конкретных моделей одной обобщенной является весьма распространенной операцией. Идя по лесу, вы видите множество деревьев. Все они отражаются во временной памяти, и некоторое время спустя еще можно припомнить отдельные деревья. Однако потом конкретные образы заменятся неким обобщенным деревом, усредняющим виденные распространенные экземпляры («лес из высоких сосен»). При этом обобщенная модель сопровождается «буквами» с адресами действий, отрезков пространства или времени. Обычно обобщенная модель имеет структурный ранг на одну степень выше, чем конкретные составляющие. Например, в «обобщенном дереве» ветки и листья не дифференцируются по породам. «Обобщенный человек» выглядит бесполым, поскольку его черты совершенно неясны.

Обобщение касается всех видов моделей — зрительных и слуховых образов, моделей действий, моделей качеств, иногда самых специфичных. «Ранг обобщения» может быть самым различным, но образное выражение обобщений высокого ранга затруднительно, и они выражаются только с помощью речи. Например, можно представить «обобщенный стул» в виде неясного образа предмета со спинкой, сиденьем и ножками, но как зрительно представить себе «обобщенную мебель». Здесь совершенно разные предметы обобщены по признаку функции или места нахождения. Если потребовать: «Представьте мебель», то выступает ряд неясных предметов мебели и «буква обобщения», указывающая, что есть еще много подобных образов. Только речь позволила обозначить этот уровень обобщения и таким образом дала возможность произвести сами действия.

Можно ли образно представить «вещь». Или «материальное тело». Можно, в виде неясной структуры, отграниченной от других. Зрительный образ такой структуры имеется как «что-то», но выделить его позволили только слова речи — «вещь», «тело», «существо», «человек», «животное». Можно предполагать, что черты обобщения всегда присутствуют в конкретной модели. Так, например, понятие «материальное тело» присутствует в модели стула, отражая то обстоятельство, что стул — это пространственная структура, отграниченная от среды.

Для цифрового кодирования образов при создании АИ нужно, вероятно, отразить отдельными цифрами принадлежность данной конкретной вещи к основным уровням структурной иерархии обобщения. Для этого необходимо создать систему обозначений. Разумеется, нельзя в модели представить все возможные параметры, по которым можно обобщить, например, стулья, но следует отметить, что они принадлежат к приспособлениям для сидения, к мебели, к предметам (то есть неживым телам). Это удлинит конкретную модель, но упростит операции с ней. Впрочем, не стоит вдаваться в детали, поскольку возможны разные системы перекодирования образов в цифровые модели.

На этом я закончу рассмотрение операций с моделями, хотя далеко не исчерпал их варианты. Важно усвоить главные, потому что они постоянно присутствуют в программах интеллекта, и хотелось бы при дальнейшем изложении не касаться деталей операции, а просто обозначать ее.

Взаимодействие моделей в интеллекте

В предыдущих главах мы разобрали следующие вопросы:

1. Принципы структурного и энергетического построения среды, в которой действуют интеллекты. Два основных типа искусственного интеллекта — сетевой (СИ) и алгоритмический (АИ).

2. Понятие о моделях, их структурное и энергетическое выражение. Хранение моделей — память.

3. Основные программы действий с моделями — в смысле их превращений и обращения с разными видами памяти.

Последние два пункта разделены довольно условно.

Теперь можно перейти к главному: как должны взаимодействовать модели в интеллекте, чтобы в результате выполнялось его назначение — управление объектами внешней среды, собственным «телом» и даже самим собой.

Если возможно бесконечное количество моделей любого сложного объекта, то мыслимо и бесконечное количество интеллектов для управления им. Поскольку трудно сразу объяснить самые высшие проявления интеллекта, придется проследить его эволюцию от простого к наиболее сложному.

Объекты внешней среды воспринимаются рецепторами, которые направляют соответствующий код в моделирующую установку («мозг»). Здесь создаются модели среды, по которым выбираются модели действий, реализуемых через органы действий или эффекторы (у живых существ — мышцы). Кроме того, интеллекту должно быть обязательно придана энергетическая установка («тело»), которая снабжает энергией мозг, рецепторы и особенно — эффекторы, поскольку они должны развивать некоторые усилия для воздействия на объект. В свою очередь «тело» должно получать энергию или вещество извне, причем в результате деятельности интеллекта, направленной на среду. Важнейшим элементом интеллекта являются критерии управления объектом, которые в то же время управляют действиями с моделями. Получается своеобразная цепь: объект управляется через эффекторы, последние — моделями, а сами модели управляются критериями. Какова же природа критериев.

Один из критериев ясен: для того, чтобы интеллект мог выполнять свои функции, он должен получать энергию, следовательно, должен обеспечивать снабжение «тела» извне, и качество этого снабжения является критерием деятельности интеллекта. Итак, «тело» диктует разуму. Это старая истина, вполне объясняющая разум животных. Он выполняет роль компьютера для реализации программ инстинктов, заложенных в генах. Однако даже для животных дело обстоит не так просто: критерии для своей деятельности формирует сам мозг на основе восприятия и переработки сигналов, поступающих от тела. И еще сложнее: некоторые критерии черпаются из внешней среды. Никакого парадокса тут нет — животное само является частью среды, продуктом эволюции, в которой среда всегда присутствует в качестве фактора отбора.

Разум животных давно превзойден разумом человека. Поэтому понятие критериев гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд.

Как говорилось, при познании сложных систем возможно бесконечное множество моделей. Это касается не только моделирования неизменных структур, пределом которого является повторение, копирование объекта, как делается в технике. Изменение объекта во времени — тоже предмет познания, поскольку само управление состоит в изменении его во времени в нужном направлении. Предметом моделирования становятся прошлое, настоящее, будущее и не только сам объект, но и среда, его окружающая. Так же бесконечны пределы моделирования управляющих действий, поскольку их можно создавать в процессе творчества, а не ограничиваться выбором из заданных. Более того, так как критерии заложены в мозге и тоже являются моделями некоторых качеств — объекта, среды, тела, самого мозга, то возникает возможность умножать критерии. Разум может быть относительно самостоятельным фактором развития мира.

Рис. 21. Расширенная схема интеллекта. . — природа; . — 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; Рцт—рецепторы «Тела»; МУ — моделирующая установка «Мозг»; МД — модели действий; Э — эффекторы.

На рис. 21 показана схема интеллекта уровня человека и его отношения к внешнему миру, к среде. На схеме она представлена четырьмя составляющими. Это прежде всего природа, понимаемая во всей совокупности ее факторов. Затем — техника, под которой подразумеваются орудия воздействия на природу. Еще выше внешние модели — это наука. Наконец, наверху — общество. Новая схема отличается от предыдущей тем, что рецепторы получают не только энергию, косвенно сигнализирующую о внешней среде, но и прямую информацию в виде сигналов — от общества и внешних моделей. Между средой и рецепторами Рц встроены технические устройства ТУ₁. Это всевозможные приборы, предназначенные для усиления внешних воздействий и превращения невоспринимаемых органами чувств видов энергии в воспринимаемые. Точно так же эффекторы Э могут быть вооружены инструментами ТУ₂, значительно увеличивающими мощность их воздействий. От эффекторов идут стрелки, показывающие движение не только энергии, но и информации — сигналов, направленных в высшие системы, например в общество. Рецепторы имеют органы настройки Н, а эффекторы — свои собственные рецепторы Рц_Э, обеспечивающие сигналы обратной связи. Рецепторы есть и в теле (Рц_т). Моделирующая установка МУ («Мозг») содержит модели внешней среды, тела, а также модели собственных программ и моделей действий .Д. Наиболее разнообразны критерии Кр: в них представлены не только значимые качества тела, но и всех отделов внешней среды и, что самое интересное,— некоторые качества работы МУ («мозга»).

В любом интеллекте заложены исходные модели, первичная структура связей и основные критерии. Все это обеспечивает начало деятельности. Дальнейшее саморазвитие интеллекта зависит от количества элементов и их исходных характеристик — главным образом их тренируемости и способности к образованию связей. Такой интеллект, получая извне информацию, становится способным к обучению и воспитанию под действием общества и его моделей. Воспитание понимается как изменение первичных критериев и формирование новых. Высшим проявлением развития интеллекта являются творчество, самопознание и самовоспитание, то есть способность не только создавать новые модели воздействий и претворять их в вещи с помощью техники, но и формировать новые критерии, изменяющие направление деятельности интеллекта в сторону от программ, заложенных при его создании и воспитании со стороны общества.

Высшим проявлением интеллекта является воспроизведение самого себя техническими средствами и последующий неограниченный рост его мощности. Многие фантастические предположения в этом направлении вполне допустимы, и их реализация является лишь вопросом времени и средств. Но разговор об этом еще впереди. А пока обратимся к подробному рассмотрению программ интеллекта, начиная с наиболее простых его вариантов.

Критерии, потребности, чувства, стимулы

Основу деятельности интеллекта как действий с моделями составляют изменения активности его элементов. Активность — это энергия. В живых системах каждый нейрон генерирует специфическую энергию нервных импульсов, источником которой является химическая энергия, получаемая в каждой клетке в ее митохондриях. Они преобразуют энергию глюкозы и жиров в фосфорные соединения, которые и используются клеткой для своих нужд: в нейроне — на нервные импульсы, в мышце — на механическое сокращение, в железе — на синтез новых молекул. Мощности этой «электростанции» изменяются за счет тренированности или детренированности — процессов, которые в свою очередь определяются «запросами на специфическую функцию», предъявляемыми к клетке организмом как целым через его регулирующие воздействия.

В искусственном интеллекте также необходимо сохранить параметры активности элементарной модели, ее тренированности и детренированности как важнейшие средства его деятельности. Без этих параметров я не мыслю возможности создания ИИ. Другое дело, что энергетические затраты на активацию элементов ИИ могут быть ничтожно малы и не иметь значения (впрочем, они невелики и в организме), но выражение активности числом необходимо для осуществления программ взаимодействия моделей.

В живом мозге каждая нервная клетка — тренируемый «генератор импульсов», но для того чтобы она функционировала, выдавала эти импульсы, ей нужна стимуляция, то есть раздражение извне. Источником раздражения является прежде всего тело и во вторую очередь — внешняя среда. Тело действует не только через рецепторы, но и при помощи активных химических веществ, целенаправленно раздражающих центры в подкорке, являющиеся носителями тех самых критериев, о которых говорилось выше. Рецепторы, воспринимающие воздействия внешней среды, не только активируют нейроны «рецепторных полей», но действуют и более сложным образом. Путем обработки моделей среды выделяются сигналы, воздействующие на специфические нейронные ансамбли, которые соответствуют критериям — определенным качествам внешней среды, влияющим на поведение животного наряду с «требованиями тела», такими очевидными, как голод. Примером «внешних» критериев является любознательность. Этот критерий — стимул поведения животных, хотя для него нет «представительства» в теле, а качество новизны, возбуждающее центры любознательности, принадлежит среде.

Рис. 22. Зависимость чувства от «платы».

Чувство изменяется от «неприятно» НПр до «приятно» Пр в зависимости от удовлетворения потребности измеряемой величины «платы», которую нужно добавить к ее исходному уровню а, с тем чтобы получить полное удовлетворение.

Реальный стимул к некоторому действию для удовлетворения потребности измеряется приращением чувства Ч от исходного уровня а до уровня б ожидаемой «платы». Притязание — это «плата», необходимая для получения максимума чувства. Пунктирными линиями показаны новые характеристики потребностей, получаемые после адаптации: если потребность систематически не удовлетворяется, характеристика смещается влево, то есть притязание уменьшается, если же потребность удовлетворяется, характеристика смещается вправо, то есть притязание возрастает.

Понятие об информационных критериях как некоторых моделях-центрах, которые возбуждаются путем выделения информации из воздействий среды, но в то же время сами являются источником активности для других отделов мозга, исключительно важное. Его значение еще недостаточно осознано физиологами. У животных есть врожденные модели — программы переработки внешней информации и выделения из нее значимых, ценных качеств — критериев. Их субстрат — «центры» критериев — представляется особенно активным «генератором» нервной энергии, стимулирующим деятельность мозга. Значимые качества внешней среды могут быть самыми различными: новизна, превосходство собратьев по стае и пр.

Структурно критерии можно представлять при помощи моделей, имеющих «входы», «выходы» и характеристики примерно такого типа, как показано на рис. 22. Поскольку критерий является источником энергии для деятельности интеллекта, его можно связать с понятием стимула. Возможен случай, когда в результате деятельности совершаются процессы, дающие отрицательный стимул, то есть тормозящие исходную деятельность.

С понятием критерия тесно связано еще одно психологическое понятие — потребность, неудовлетворение которой побуждает к действию. Потребность является источником энергии для активации моделей. Ее можно выразить через критерий, как это сделано на рис. 22. Логично предположить, что когда потребность полностью удовлетворена, стимул для деятельности, направленной на ее удовлетворение, должен приблизиться к нулю. И наоборот, когда потребность совсем не удовлетворяется, иными словами, когда субъект — интеллект — не получает никакой «платы» от среды, стимул должен быть максимальным. Словом «плата» я буду широко пользоваться, понимая под ним все материальные, информационные и любые другие воздействия среды, получаемые интеллектом в ответ на его деятельность.

Явление адаптации тоже известно в психологии: если животное голодает, оно готово есть любую пищу, если же оно все время сыто, его пищевой центр адаптируется и требования к пище возрастают — подавай только вкусную. Однако если его снова заставить поголодать, все станет на свое место. Особенно распространена адаптация к приятному, к избытку «платы». К сильному голоду адаптироваться нельзя. При чисто психических функциях возможна значительная адаптация и к недостатку «платы» (пример — бедность информации). Уровнем притязаний можно назвать величину «платы», которая необходима для полного удовлетворения потребности, когда стимул приближается к нулю. Выражение конкретной потребности — это приращение «платы» от ее данного среднего уровня до уровня притязаний, до насыщения.

Понятия потребности и стимула тесно связаны с другим термином из психологии: «чувство». Его можно трактовать как субъективную меру удовлетворения потребности. Известно, что разная степень удовлетворения одной и той же потребности дает противоположные чувства — приятные или неприятные. Полный голод, когда потребность не удовлетворена,— неприятен. По мере насыщения наступает момент «нулевого чувства», если продолжать есть, появляется отчетливо приятное чувство. Оно достигает максимума при полной сытости, и стимул к еде в этот момент равен нулю. Стимул как источник деятельности начинается от полного голода, уменьшается по мере насыщения и исчезает при полной сытости. Таким образом, он изменяется от нуля до максимума. Величина чувства изменяется от отрицательного значения (неприятное чувство) до положительного (приятное). Стимул — это приращение алгебраической суммы чувств ..Ч от исходного до ожидаемого конечного их состояния.

Психологические компоненты приятного и неприятного наличествуют в каждой потребности. Суммарный уровень душевного комфорта (УДК) или усредненный уровень счастья — это тот показатель, к максимуму которого стремится каждый интеллект в живой природе, соответствующим образом выбирая свою деятельность. Этот показатель, как будто не имеющий отношения к искусственному интеллекту, тем не менее и для него является важнейшим рабочим параметром, так же как понятия чувств. Как ни странно, но мне кажется невозможным создание высокоразвитого искусственного интеллекта без этих параметров. Конечно, их можно было бы обозначить какими-то абстрактными символами, но это не упростило бы понимания сути дела. Я глубоко убежден, что без моделирования многих, казалось бы, чисто человеческих или даже животных чувств, создание ИИ вообще невозможно.

Рис. 23. Формирование оптимального напряжения действия (труда) при взаимодействии системы и среды. А — характеристики среды: а — изменение величины «платы» в ответ на напряжение; б — изменение величины сопротивления среды в ответ на напряжение. В — характеристики рабочего элемента: изменения положительного чувства Чпл в ответ на «плату» и чувства утомления Ут от преодоления сопротивления среды. В — суммарная характеристика: сумма чувств Ч имеет максимум, определяющий интенсивность труда. Уровню напряжения в соответствует «плата» г, сопротивление среды д и «тормоз» деятельности е.