Алгоритмы разума

Амосов Николай Михайлович

Поиск и «выбраковывание» из памяти ненужных моделей приводит нас к необходимости специального уменьшения их активности, то есть введения торможения. Оно должно дополнить динамические характеристики моделей (см. рис. 18), отражающие постепенность самостоятельного затухания активности возбужденных моделей. Торможение сделает их более крутыми. Оно всегда имеет место в сетевых моделях и в мозге. Другим выходом является создание специального алгоритма изменения характеристик для тех моделей, которые уже использованы. Пока трудно сказать, что выгоднее для АИ.

Второй вопрос — о доминировании «главной» модели над всеми прочими. Уже было сказано, что «новая» модель должна быть «мыслью» и для этого она должна быть активнее всех остальных. То же касается и «старой» модели, если она снова понадобится и активируется повторно, будучи вовлеченной в действия. В разделе об иерархии и сети из

ФА было указано на множественность одновременно происходящих или готовящихся действий, призванных удовлетворить различные потребности интеллекта в изменяющейся внешней среде. Как в этом хаосе обеспечить целенаправленные действия, чтобы раз начатый ФА доходил до конца, а не останавливался посредине, будучи прерванным конкурирующим ФА. Конечно, есть «рефлекс цели», но он работает на все ФА и не может стать достаточно сильным механизмом, обеспечивающим приоритет главному ФА. Суть этого приоритета состоит в том, что модели, вовлеченные в главный ФА, должны активно направлять его вперед, то есть вмешиваться в выбор адреса модели для следующего переключения и даже в выбор самого действия. Нужно примирить противоположные требования: обеспечить «консерватизм», то есть доведение до конца начатого, и «гибкость» как способность переключиться на новое, если этого настоятельно требует внешняя среда или изменившиеся потребности. В свое время — в 1963 г.—я предложил для этой цели специальную программу.

Сознание и подсознание

Система усиления-торможения — СУТ

Принцип СУТ для сетевого интеллекта состоит в том, что каждый такт деятельности разума начинается с пересчета активности всех моделей, затем активности сравниваются и наиболее активная модель получает дополнительное усиление, а все другие — торможение. Обычно дополнительно активируется та модель в сети, которая наиболее значима, поскольку именно она главным образом получает энергию от моделей чувств-потребностей. Все другие, наоборот, снижают свою активность. Гипотезой было предусмотрено, что после краткого усиления «главной» модели связь к ней от СУТ как бы «устает», и усиление отключается. Одновременно отключается и торможение всех других моделей. Начинается новый цикл: снова пересчитываются активности моделей, снова выбирается наиболее активная, к ней приключается СУТ, усиливает ее и тормозит все другие. Таким образом устанавливается приоритет для самой значимой модели, которая в то же время имеет возможность усилить к следующему такту связанную с ней другую модель и, следовательно, обеспечить движение активности по моделям, представляющим этапы ФА. Повторное включение одной и той же модели исключается ее блокировкой на несколько тактов. Эта гипотеза была неоднократно воспроизведена в наших моделях сетевого интеллекта на ЦВМ и в модели, выполненной на физических элементах. Схема, объясняющая принцип СУТ, показана на рис. 33.

Рис. 33. Схема системы усиления-торможения — СУТ: Рц₁ , Рц₂ — рецепторы; М₁, М₂, М₃ — модели образов внешней среды; Чп — чувства-потребности; Д₁, Д₂, Д₃ — модели действий; Чм — «мышечное чувство»; Мш₁, Мш₂ — мышцы, Т— тело; Эн — источник активности для СУТ; Ус — усиливающая часть СУТ; Торм — ее тормозящая часть. Жирная пунктирная линия — усиление избранной для сознания модели; тонкие пунктирные линии — торможение остальных моделей; жирные сплошные линии — особенно большая активность между моделями, предполагающая захват СУТ следующей моделью Д₂. Для М₁ и Д₂ показаны условные схемы нейронных ансамблей, составляющих модели.

Гипотеза о сетевом разуме с СУТ позволяет дать модельную трактовку психологических понятий. Вот как они выглядят:

1. Мышление — взаимодействие моделей, направляемое чувствами и СУТ.

2. Мысль — модель, усиленная СУТ в данный момент.

3. Сознание — движение активности по значимым моделям, усиленным СУТ, отражающим важнейшие отношения в системе субъект—среда.

4. Подсознание — взаимодействие моделей, ослабленных СУТ. Оно обеспечивает подготовку моделей

для сознания, распознавание заученных образов и выполнение привычных движений.

Таким образом, впервые в модельном исполнении продемонстрированы сферы сознания и подсознания. Взаимодействие обеих сфер обеспечивает противоположные и взаимно дополняющие свойства интеллекта человека — дискретность сознания и непрерывность подсознания.

В зависимости от суммарного напряжения чувств изменяется уровень усиления и торможения со стороны СУТ и соответственно изменяется соотношение значений сознания и подсознания. Не следует думать, что гипотеза дает приоритет подсознанию, а СУТ только регистрирует то, что достигнуто бессознательно. В действительности после пребывания в сознании модель получает мощный толчок активности, и хотя она не может сразу вернуться в сознание, поскольку связь ее с СУТ блокирована на несколько тактов, но однако передает свою энергию другим моделям, связанным с нею, и таким образом как бы направляет дальнейшее движение мысли. Поэтому наблюдается «связность мышления». Если бы сознание являлось лишь орудием подсознания, то переключения СУТ были бы беспорядочными и целенаправленная деятельность стала бы невозможной. Сетевой интеллект с СУТ позволяет воспроизвести многие феномены мышления и поведения человека, но использование этого принципа для моделирования достаточно сложного интеллекта оказалось нереалистичным. Поэтому вернемся к алгоритмическому интеллекту и посмотрим, насколько в нем применима и полезна СУТ.

СУТ в алгоритмическом интеллекте

В принципе АИ может обойтись и без СУТ, если установить одну линию действий, движимых одной потребностью (см. рис. 32), с использованием простых «одноэтажных» ФА при отсутствии других конкурирующих действий. При этом если стимулов недостаточно, ФА обрывается на мыслительных этапах, действия не происходят, и начинается поиск нового ФА. Снова восприятие, анализ; при обнаружении значимых объектов — планирование, расчеты и т.д. Интеллект может только думать и наблюдать за средой до тех пор, пока обострятся потребности и включится ФА поиска, то есть движений в среде, цель которых — обнаружение объекта, способного удовлетворить данные потребности.

Другое дело — при нескольких потребностях и наличии конкурирующих ФА. В этом случае при некотором исчерпании стимулов для одного ФА интеллект не может оставаться в покое и ждать, а должен своевременно переключиться на другую линию деятельности, обслуживающую другую потребность. Осуществить это можно, только пересчитывая активность моделей, составляющих содержание другого, параллельного ФА, в процессе выполнения данного. Так возникает необходимость в подсознании, то есть параллельных операциях с моделями под управляющим воздействием различных потребностей, дающих для них стимулы. Отказаться от этого — значит лишить интеллект гибкости, способности реагировать на изменение обстановки.

Параллельные действия с моделями можно осуществлять в едином алгоритме, используя простое переключение с одной программы на другую. Переключение управляется определенными данными, например той же активностью моделей или потребностей. Создание таких программ одинаково необходимо при наличии или отсутствии СУТ. Только одно важное ограничение обязательно: недопустимы два одновременных действия с эффекторами. Коль скоро одно начато, оно должно продолжаться до своего завершения, или до возникновения серьезных препятствий, или до появления очень сильной конкуренции другого ФА. Для этого можно использовать «рефлекс цели», ограничив его применение только одним ФА. В этом случае мыслительные этапы нескольких ФА могут протекать одновременно, но на действие с эффекторами выходит только один ФА, и если решение в нем принято, прочие ФА не развиваются дальше этапа планирования.

Второе ограничение касается настройки рецепторов. Как было сказано выше, существует второй «круг» восприятия, направленный на определенную цель, на поиск нужных деталей в объекте. Естественно, что если в подсознании одновременно прорабатывается несколько ФА, то может появиться необходимость в дополнительных исследованиях. Они должны быть ограничены обслуживанием одного, главного ФА. Определить его трудно, если все конкурирующие ФА еще находятся на мыслительных этапах. Нужен дополнительный алгоритм выбора главного ФА. После этого придется поддерживать именно этот ФА, поскольку для него уже проделана работа по исследованию среды. Снова неизбежно усложнение. Так постепенно приходим к необходимости все время, на любых этапах параллельно идущих нескольких ФА выбирать один главный и давать ему приоритет перед другими с помощью специального алгоритма. Это та же СУТ, приспособленная к алгоритмическому интеллекту.