Большая Советская Энциклопедия (ОБ)

Большая Советская Энциклопедия

Обучение осуществляется с помощью алгоритмов, которые в зависимости от того, является ли О. а. с. дискретной или непрерывной, представляют собой систему стохастических разностных либо стохастических дифференциальных уравнений. Алгоритмы обучения реализуются средствами вычислительной техники — цифровыми либо аналоговыми вычислительными машинами (в частности, электроинтеграторами) либо, наконец, гибридными вычислительными системами. По мере обучения О. а. с. накапливает опыт, на основе которого постепенно вырабатывается требуемая реакция системы на внешние воздействия; О. а. с. — асимптотически оптимальная система, т.к. оптимальная реакция системы на внешние возмущения достигается не сразу, а с течением времени, в результате обучения. Наиболее полно исследованы О. а. с. распознавания образов, идентификации, фильтрации и управления.

В О. а. с. распознавания образов до начала их функционирования всё множество подлежащих опознанию объектов подразделяется на классы в соответствии с избранным принципом классификации. После этого составляется словарь признаков распознаваемых объектов и создаются технические средства для определения этих

признаков. Если объём начальной априорной информации достаточен для того, чтобы произвести описание классов на языке признаков, то можно построить систему распознавания без обучения. Если же объём первоначальной информации недостаточен для описания классов либо такое описание по некоторым причинам составить неудобно, то система распознавания образов может быть сформирована с помощью обучения. О. а. с. до начала функционирования в качестве распознающей системы работает с «учителем», который предъявляет системе обучающие объекты всех выделенных классов и указывает, к каким именно классам они принадлежат. Затем учитель «экзаменует» систему, корректируя её ответы до тех пор, пока среднее количество ошибок не снизится до желаемого уровня. В результате обучения начальная априорная информация пополняется, что и обеспечивает О. а. с. распознавания возможность описывать классы с помощью избранного словаря признаков. При этом, чем точнее удаётся восстановить описание классов на языке словаря признаков, тем качественнее работает система и тем реже она допускает ошибки при распознавании неизвестных объектов или явлений (см. также Распознавание образов).

О. а. с. фильтрации предназначены для отделения полезного сигнала от помех, что необходимо, в частности, в радиолокации и при дальней радиосвязи. В условиях полной априорной информации о входных воздействиях (полезном сигнале и помехах) можно построить систему фильтрации, обеспечивающую экстремальное значение соответствующему критерию оптимальности, характеризующему работу системы. Однако в условиях недостаточности априорной информации обучение — единственный путь построения оптимальной системы фильтрации. В процессе обучения изменяются параметры системы фильтрации, а иногда даже её структура, в результате чего критерий оптимальности асимптотически приближается к своему экстремальному значению.

О. а. с. управления могут применяться на летательных аппаратах, в технологических агрегатах и др. Структурная схема типовой системы автоматического управления, в которой на основе обучения реализуется оптимальный (в определённом смысле) процесс управления, представлена на рис. Положим, цель управления состоит в том, чтобы обеспечить наименьшее значение некоторой величины (функционала) R, зависящей в общем случае от функций задающего

_вх (t) и управляющего

(t), воздействий и от управляемой величины

(t), т. е.

, (1)

Эта цель должна быть достигнута при наличии определённых ограничений, состоящих в том, что некоторые величины (функционалы) F_i, где i = 1, 2,..., m, не должны превосходить установленных для них значений, т. е.

, (2)

где

(t)— возмущение, воздействующее на объект управления. Положим, кроме того, что полная априорная информация относительно

(t) и

_вх (t) отсутствует, т.к. в противном случае задача построения оптимальной системы управления может быть, в принципе, решена без обучения. В рассматриваемой системе основная часть управляющего устройства A₁ имеет алгоритм управления, способный изменяться в широком диапазоне, а др. часть — А₂  может воздействовать на A₁, перестраивая его алгоритм. Основываясь на цели управления, устройство А₂ с помощью алгоритмов обучения и по мере накопления опыта, который определяется совокупностью реакций устройства A₁на возможные изменения режимов работы объекта В, вырабатывает воздействия

* (t), которые всё более и более приближаются к требуемым значениям. Требуемыми являются такие значения

(t), которые в соответствии с полученными в вычислительном устройстве С значениями критерия оптимальности R (при ограничениях F*_i) перестраивают алгоритм работы A₁ т. о., что выполняются условия (1) и (2). Рассмотренная О. а. с. управления является асимптотически оптимальной.

Лит.: Фельдбаум А. А., Процессы обучения людей и автоматов, в сборнике: Кибернетика, мышление, жизнь, M., 1964; Нильсон Н. Дж., Обучающиеся машины, пер. с англ., M., 1967; Цыпкин Я. З., Адаптация и обучение в автоматических системах, M., 1968; его же, Основы теории обучающихся систем, M., 1970; Горелик А. Л., Скрипкин В. А., Некоторые вопросы построения систем распознавания объектов и явлений, M., 1974.

А. Л. Горелик.

Структурная схема автоматической обучающейся системы управления: A₁, A₂ — устройство управления; В — управляемый объект; С — вычислительное устройство; `х<sub>вх</sub> — задающее воздействие; u — управляющее воздействие; `z — возмущение; `х — управляемая величина; R — критерий оптимальности; F<sub>1</sub>,..., F<sub>m</sub> — функционалы; `y — корректирующее воздействие.

Обучение

Обуче'ние, процесс передачи и усвоения знаний, умений, навыков деятельности, основное средство подготовки человека к жизни и труду. В процессе О. реализуются цели образования и воспитания. Главный путь получения образования — О. в учебных заведениях различного типа, однако О. осуществляется не только в учебно-воспитательных заведениях, но и в семье, на производстве, в быту и др. сферах. Помимо специально организуемого О., проводимого в определённом режиме под руководством преподавателей, большое значение имеет самообучение, обычно называемое самообразованием.

Марксистско-ленинская теория О. принципиально отличается от педоцентрических буржуазных теорий, проповедующих аполитичность О., независимость от классовой структуры общества. В классовом обществе О. носит классовый характер и имеет целью формирование у членов общества определённой системы политических, философских, правовых, нравственных, этических взглядов, воспроизводство человека как элемента социально-экономической структуры, в первую очередь как элемента производительных сил, обладающего необходимыми физическими, интеллектуальными и производственными качествами. В капиталистическом обществе существует противоречие между потребностями капиталистического производства в хорошо подготовленных кадрах и стремлением господствующих классов по идеологическим мотивам ограничить общеобразовательный уровень трудящихся. В условиях социализма такого противоречия нет. В СССР и др. социалистических странах О. способствует решению важнейших проблем коммунистического строительства — созданию материально-технической базы коммунизма, становлению коммунистических общественных отношений, воспитанию нового человека, всестороннему развитию его физических, духовных и нравственных сил.

Содержание и характер О. определяются уровнем материального и культурного развития общества, в котором оно осуществляется. В первобытном обществе О. не отделялось от повседневной деятельности людей, было неорганизованным. Появление и распространение письменности позволило фиксировать накопленные знания, не относящиеся к непосредственной деятельности. Появилась необходимость в организованном О. и открытии специальных учреждений — школ, которые должны были передавать знания, умения подрастающему поколению, подготавливая его на этой основе к деятельности, к жизни. Цели, содержание О., его организация и методы на всех этапах развития человеческого общества изменялись в зависимости от характера общественных отношений, актуальных требований к общему образованию и профессиональной подготовке людей, от педагогических идей о самом О. (см. Педагогика).

В условиях современного научно-технического прогресса возникла необходимость в разработке содержания, форм, методов и средств О., соответствующих новым социальным требованиям, а также возможностям и потребностям учащихся. Выполнение этих требований нашло отражение в организации О.: а) устанавливаются тесные связи между различными формами и стадиями О. (человек должен учиться в течение всей жизни — т. н. перманентное О.); б) всё большее значение получает общее политехническое образование, профессиональная специализация осуществляется на базе более широкого общего образования; в) в содержании О. значительно увеличен удельный вес теоретического материала, соответствующего последним достижениям науки; г) усиливается внимание к развивающей стороне О., совершенствованию познавательных сил и способностей учащихся; д) расширяется использование средств массовой коммуникации — радио, телевидения, кино, периодической печати, а также различных форм самообразования.