Заметки к докладу - Особенности активной среды (рабочее название)

Заметки были написаны к выступлению в Новосибирском Институте Философии на семинаре в секторе Истории Философии. 2007 г. Заметки готовились по результатам семинаров о рефлексии, которые проводились инициативной группой и теоротделом компании «НооЛаб» в Новосибирске, так что авторство тезисов не только мое. Огромную работу по пониманию книжки Прибрама проделали В.Н.Елашкин (1938-1998) и А.В. Нечипоренко.

Кое-что в данную редакцию заметок вошло из обсуждения на форуме о новой парадигме ИИ вот тут http://ailab.ru/forum/vesti-s-frontov/inaya-paradigma-ii.html

недеюсь, что совместными усилиями из этого что-то получится. Может быть доклад на конференцию по Нейроинформатике?

Предполагается, что обсуждение того, какие конструктивные решения должны появиться в моделировании работы нейронной сети в связи с указанной спецификой активной среды, состоится в ветке форума и будет отображено в ТЗ, которое там стало формироваться. Конструктивные идеи - предмет следующего текста. Этот текст направлен на уточнение постановки задачи.

Заметки эти пока не являются научной статьей, ни по оформлению, ни по уровню аргументации. Заметки не всегда аккуратно связаны между собой.. Утверждения не всегда явно аргументированы. не очень хорошо видно, как начало заметок связано с серединой и концом. Это предмет доработки.

Оглавление

1. В чем состоит наш вопрос к работе живых нейронных сетей?

2. Междисциплинарные особенности постановки задачи.

3. Принятая кибернетическая модель работы ЦНС

4. Важные особенности кибернетической модели ЦНС

5. Неловкие попытки критики кибернетической модели.

5. 1. Никаких пассивных, готовых и статичных элементов нет даже на уровне раздражения, никаких восковых табличек. Есть очень сложное единство действующего, активного и пассивного, страдательного.

5.2. Память содержит в себе активность

5.3. Внутренне и внешнее: у нейрона есть образ границы???

5.4. Моторика: попытка подействовать на мир, манипулировать с объектами внешнего мира дает возможность состояться восприятию сложных образов.

5.4. Неизвестно, каким образом происходит объединение отдельных признаком объектов в целостность, при попытке применить формальную логику здесь мы впадаем в логический круг. Общее и частное здесь должны быть связаны в некое само-организующееся и механизм этого пока неизвестен.

5.4. Никакого четкого разнесения тактов по уровням мозга нет – в самых нижних уровнях участвуют верхние и в самых верхних – нижние. Фактически весь мозг (с разными акцентами) задействовать в каждом акте как например ощущения, так и глубинных процессов коры, отвечающих за мышление. Определяемое и определяющее плывут.

6. Резюме.

===========================================================================

1. В чем состоит наш вопрос к работе живых нейронных сетей?

В поступающей информации машина не может сама:

• выделить общее понятие,
• построить абстракцию,
• выделить существенные признаки
• изменить язык описания объектов или заложенные в ее предпосылки
• самостоятельно различить объекты и самостоятельно их отождествить.
• построить классификацию даже самой просто информации о самых простых объектах
• вырезать объект из фона (имеется ввиду не только зрительный объект, а вообще из любого потока информации), если заранее этот объект достаточно хорошо не описан, не типологизирован внешним по отношению к машине умом программиста.

Машина нуждается во вешнем уме, который будет менять программу, ставить ей задачу, описывать критерии обобщения, аспекты классификации и прочее.

Мозг человека, мозг насекомого справляется задачей, например, вырезания объекта из фона (из потока любых ощущений). Попытка алгоритмизировать этот процесс приходит к неразрешимым ситуациям.

Объект мысли только тогда действительно существует в мысли или в ощущении, когда он имеет свои границы, выделен из не различенного потока данных, отделен от других объектов – от всего иного по отношению к нему. Но мысль должна удерживать и объект, и то, что ему противопоставлено (иное по отношению к объекту), чтобы вообще что-то мыслить. А ощущение – чтобы вообще что-то ощущать. Вырезание объекта из того, что не-объект, из фона, проведение границы между объектом и не-объектом – первая задача любой живой системы, и она сталкивается с необходимостью удерживать и объект. и фон в одном акте мысли, в одном и том же отношении. Нельзя первым тактом увидеть объект, вторым – фон, а третьим их соединить, поскольку без второго и третьего такта первый невозможен. Обе противоположности должны присутствовать в одном и том же отношении, в одном акте мыли ли восприятия, или ощущения, а не в разных. Иной механизм мысли уводит нас в дурную бесконечность либо требует, чтобы это соединение проделал кто-то заранее, и значит, не предполагает самостоятельного порождения знания.

Особенность этого логического парадокса состоит в том что он не разрешим формальными системами, то есть такими системами, которые работают с отдельными готовыми сущностями и ведут процесс покадрово, последовательно. Точнее такой парадокс в физических пассивных средах достаточно точно (для инженерных задач) разрешается рекурсивными пересчетом, моделируется дифференциальными уравнениями. Насколько такая аппроксимация возможна для активной среды и ее специфических процессов - не ясно.

Не факт, что именно этот парадокс на самом деле существует. Ведь как-то активная, живая материя с задачами не решаемыми пока машинно справляется. Поэтому стоит внимательнее рассмотреть, что же там такое происходит в живой ткани.

Сразу оговорюсь, что я биологии я не знаю. Поэтому могу лишь рассматривать готовый текст специалиста под углом построения модели активности и самоорганизации. То есть, читаю биологический текст глазами логика и конструктора. Для работы была взята книга Прибрама «Языки мозга». Сама эта книга написана тоже и с позиции и биологии, и конструктора модели. Иногда это помогает, иногда мешает.

Итак, как же живое существо в потоке сигналов на сенсорные поля что-то различает. Есть ли здесь что-нибудь странное?

2. Междисциплинарные особенности постановки задачи.

Логик, работающий на уровне категорий как-то уверен, что первичные различения ему поставляют ощущения. И поэтму сама операция различения как таковая уже не важна. Важно научиться обрабатывать уже полученные признаки объектов, подбирать параметры классификации. Но само первичное различение – объект\не-объект нам дано автоматом. Спрашивать про модель этого различения у логика или математика бесполезно – он переводит разговор на биологов, у них есть модель. Они знают, как автоматически происходит разделение потоков ощущений на относящиеся к объекту и не относящиеся, на относящиеся к разным объектам и т.п.. Спрашивать у биологов тоже бесполезно, ибо они наоборот считают что из глубины коры мозга поступают обобщенные образы, которые помогают разбираться с потоком ощущений, а уж суть этих образов – сфера логики и философии. Концов не найти. Поэтому начнем конкретизировать, с чем же мы тут имеем дело.

3. Принятая кибернетическая модель работы ЦНС

Посмотрим. какая модель лежит в основе большинства современных представлений о работе ЦНС. В целом эту модель можно назвать кибернетической. Родовые содержательные, «парадигмовые» связи биологов «школы Павлова» и кибернетики можно проследить. Попробую найти статью, которая уже это хорошо описывает.

Итак, самую пока внятную модель работы мыслящей системы заложил еще платонизм. В «Тетете» Платон говорит про восковые таблички (надо сразу отметить, что Платон-то как раз наводит критику такой модели). Аристотель использует этот же концепт, а модель разворачивает. В общем виде выглядит это так:

• чувственная реальность,
• понятия как результат абстрагирования от чувственно данных объектов их существенных свойств,
• высокого уровня абстракции категории как результат неких манипуляций с имеющимися заделами более низкого уровня.

Или можно сказать, что происходит переход:

• первичное де различение объектов в потоке ощущений делается автоматически
• чувственная реальность упорядочивается понятиями,
• движение понятий организуется категориями,
• категории - результат наших мышления: изобретательства или нашей интуиции,
• категории проходят проверку на эффективность при употреблении

Это классическая схема еще описывается последовательностью:

Раздражение, ощущение, восприятие, понятие.

Павловская рефлекторная дуга во многом доопределила такую модель.

Операции, которые должна делать такая модель были описаны еще в «Теэтете» при обсуждении отпечатков на табличке, более современным языком можно записать так:

• Узнать, что сами сигналы А1 и А2 – разные – решается за счет того, что они физически приходят на разные нейроны (входы, таблички).
• Узнать, что сигналы (А₁…А_m ) от одного объекта
• Узнать, что (А₁…А_m ) от одного объекта, а (А_k…А_n) - от другого
• Узнать, что сигналы (A₁…A_m ) и (A_k…А_n) - имеют сходный, образ, нечто общее, для последующего выделения существенных признаков и абстрагирования.

Первые границы потенциальных зрительных объектов получаются (по Марру) – через расчет градиента, смены яркости. Отдельные нейроны совершают это дифференцирование легким складыванием двух гауссиад. Получается уже не просто табличка с отпечатками, но и добавленная над ней табличка с выделенным рисунком потенциальных границ объектов. После многократного наблюдения таких границ выделяется инвариант. Т.о. полученные «восковые таблички» с отпечатками – от глаз, ушей и др. запоминаются, а потом сравниваются между собой для выделения инварианта – существенных признаков объекта. Так появляются маски – лицо, стол, квадрат. Они потом обобщаются в свою очередь, и так вплоть до категорий высокого уровня, которые являются комбинацией из категорий более низкого уровня и проверяются на годность по тому, насколько хорошо они организуют понятия, а те в свою очередь – чувственные данные. Правда, Марр до этого не дошел. Но и не пояснил принципиально и окончательно, в чем проблема.

Важно, что никакого качественного отличия в логике работы с чувственными образами и с высокими категориями нет. Это всегда работа с отдельными объектами и их комбинированием, соотнесением и сопоставлением. Задачи на иной тип логики вообще не возникает. Ровно такая модель изложена в популярных учебниках по высшей нервной деятельности. И даже если считать, что некоторые категории – это заложенные заранее априорные формы или возникшие как случайная комбинация, а не результат абстрагирования – суть логики при этом одна и та же.

Развитие такой системы – это получение новых образов от новых воспринимаемых объектов и новые комбинации абстракций, которые дают разные новые сочетаний и, видимо, соответствуют разным новым конкретным объектам. Во взрослом состоянии новый объект воспринимается легко, так как он сопоставляется целиком или частично с уже известными. Если же объект совсем качественно особенный, то он может быть и не распознан, но такое случается редко. Никакого мышления как качественно иного к ощущениям не существует. Есть только реакция на поступивший сигнал. Сигнал распознается по уже полученным образами и категориями, и система реагирует – занимает состояние из списка возможных своих состояний. Реагирование идет по срабатыванию логических элементов, соответствующих данному сигналу – отдергивает руку и т.п. Цель – это только видимость, а по сути лишь последовательность реакций. Она может выглядеть осмысленной и закономерной, так как информация, образы и категории. Накопленные за время жизни вполне объективны и отражают закономерности внешнего мира.

4. Важные особенности кибернетической модели ЦНС

Важные для нас физические моменты работы кибернетической модели ЦНС

Работа всей нервной системы идет

• последовательными тактами
• вся нервная система имеет уровни, которые не смешиваются в одном такте, работают последовательно работы системы, хотя последовательность из включения, может, видимо, меняться
• отдельные элементы на уровне выполняют свою работу зависимости от своего состояния и сигнала на входе, но не в зависимости от состояния и сигнала на входе другого элемента или от истории своих состояний

На уровне раздражения, ощущения нервная ткань пассивна.

Важные логические моменты работы кибернетической модели ЦНС

Любое оперирование всегда ведется с готовыми объектами – набор сигналов, набор первых отпечатков, набор образов, понятия, категории. Оперирование сводится к накладыванию шаблона, маски с выделением инварианта и к комбинированию. Операнд всегда существенно не операция. То есть ум мыслящий существенно не ум мыслимый, действующее существенно не страдающее, определяемое – не определяющее. Имеется ввиду в данный момент, в данный такт работы.

Процесс в каждый момент времени и на каждом элементе всегда идет только в одну сторону. Либо идет сбор многих в одно – накладывание многих табличек с выделением одной таблички, содержащей инвариант. Либо выявленный ранее инвариант выступает в роли организующей маски для действий живого организма или для распознавания новой информации. Действующее и страдающее в этом случае разнесены. В одном случае сигналы, ощущения – действуют на таблички, создавая образы, во втором – маска действует на ощущения, вырезая из них подмножество, или действует на органы движения, заставляя их сокращаться, меняться и т.п. действующее в этом случае само не меняется на каждом такте, на каждом элементе. Хотя потом действующее может стать страдательным в следующем такте на следующем элементе. Получается, что процесс всегда проходить по готовой структуре.

Не видно причины, по которой следовало бы соединять два противоположных процесса, или два противоположных состояния в одном акте, или работать с не готовыми объектами, с само-. Если эта модель рабочая, то действительно задачи платоновские на модель, умеющую различать, и вообще задачи на само-, не совсем правомерны. И уж если эти недочеты легко разбиваются, то нам придется смириться с ней, даже если после этого можно вообще закрыть целые разделы философии, а заодно психологии, этики, эстетики и т.п. Эта модель в логическом ее виде заложен в компьютеры, никакого самосознания и даже самоорганизации что-то в компьютерах не возникает. Но изнутри модели не ясно, зачем оно нужно. Нужно ли какое-то разбирательство еще? Ведь вроде бы все хорошо. Но, чтобы ответственно пользоваться этой моделью мы должны быть совершенно уверены в ней. Поэтому нам придется рассмотреть ее подробнее. Какого рода сложности мы можем здесь найти, и насколько они серьезны?

Оказалось, что как-то расшевелить эту модель очень сложно. Ее даже не так просто отрефлексировать в своей собственной работе! Модель мощная и не позволяет надо собой издеваться.

5. Неловкие попытки критики кибернетической модели.

Я привожу их только чтобы показать, что увидеть ограничения хорошей модели – это не такая тривиальная задача. Эту очень частую (даже в наших рассуждениях) критику кибернетическая модель ЦНС легко преодолевает. Все, что здесь говорится, та кили иначе фигурировало на форуме. Критика эта вроде бы логически верная, но настолько внешняя по отношению к модели, что адепт модели и критик словно не слышат друг друга.

1 В этой модели нет понятия мышления, мышление не отличается от не-мышления, от ощущения.

Получается, что принципиально мышление не отличается от фотографирования и фильтрации. Но понятие мышления при этом взято с верхнего логического и философского слоя. А мы пока не разобрались с нижним, лишены возможности использовать результаты верхнего. Мы пошли снизу и не видим пока, зачем нам останавливаться - у нас все в ЦНС подпадет под эту модель. Вся философия – это эпифеномен. Поэтому ответ со стороны кибернетической модели на данный пункт прост – да, не отличается ощущение от мышления качественно, и пока не видно необходимости их как-то отличать. Можно адепту, излагающему кибернетическую модель, задать вопрос - но сама эта модель – это понятие, абстракция и плод вашего мышления. Значить у вас-то мышление есть? Насколько мне известно. это не вводит в смущение адептов, поскольку они легко признают, что никакого мышления в высоком философском смысле нет – все философские концепты лишь особого рода странные комбинации масок.

2. Все детерминировано.

Это самый простой упрек к модели и отбивается легко, потому что в мозге включен генератор случайных масок (имеются случайные потенциалы), который в некотором количестве поставляет фантомные маски и «расшевеливает» систему. Иногда от таких случайностей и их сочетания с истинными масками появляются научные открытия и изобретения, которые несут в себе объективность от истинных масок и новизну от случайных. Не видно пока никаких принципиально обоснованных запретов на такое представление.

3. Мышление как переход к большому числу масок не обоснован.

Имеется попытка более конкретной критики, о том, что неясно, как же начинается мышление. Если адепт все-таки признает, что на каком-то уровне работы ЦНС появляется «семантика», оперирование знаками.

Одна или две выделенные маски – еще не мышление. Качественного скачка в смысле логики уровней мы не видим. Указание на что феномен мышления (логически в рамках кибернетической модели не отличимый от не-мышления) наступает при очень большом числе масок и их комбинаций, вроде бы является критикой. Раз механизм этого хитрого комбинирования до конца не объяснен. Но поскольку не объяснено и то, почему это принципиально не возможно с физической и с логической точки зрения, то достаточной критикой такой тезис являться не может. Пока не найден изъян в самой логике схемы (см.выше), не обнаружена «единица под корнем», всегда можно указать на «бесконечность, которая решает проблему».

4. В любом слове и общее и частное.

Даже просто называя слово «яблоко» мы одновременно имеем ввиду одно единичное яблоко и целый класс яблок – бесконечность, и общее понятие яблока. А иначе никакого конкретного яблока мы бы не указали. Получается, что маска – и общая и частная в один момент. Это серьезный упрек. Но всегда можно представить себе, что маска двойная – сама и ее ассоциативные связи или «контекст», комбинация которых и дает такой эффект. Волшебное слово контекст или ассоциации затыкают рот неудачливому критику. Никакой иной парадигмы вроде бы не нужно.

Как мы видим кибернетическая модель не так-то просто сдается! И все-таки что-то здесь смущает. Если бы все было именно так, вся логика сводилась бы к готовым объектам, к комбинированию и абстрагирования как выявлению инварианта, то ИИ был бы уже давно построен. Ибо в ЭВМ заложен именно эта логика!

5. Конкретизация существующей модели

Другой вид критики связан не с внешней критикой модели со стороны пока не известной нам новой модели в новой не ясной парадигме. Собственно критики нет, а есть конкретизация существующего подхода. Возможно, эта конкретизация и приведет к качественному скачку в новую парадигму. Можно посмотреть: а каковы новые научные сведения о работе нервной ткани и насколько они объясняются имеющийся моделью, какова их «физика» и «логика». Конкретизация может показать, что какие-то задачи решаются в мыслящей системе или даже просто в живой материи, и насколько принятая логика комбинирования готовых объектов, полного различия действующего и страдающего, в целом существующая кибернетическая модель для них подходит. Имеется несколько пунктов в современной нейрофизиологии, которые заставляют задуматься о расширении модели или о более серьезной смене принципов моделирования. Особенности работы нервной системы ставят задачи не слабее, поставленных на спекулятивном, философском логическом уровне.

В обычных учебниках говорится: информация анализируется и синтезируется в нейронах-детекторах. А механизм этого и логику не обсуждают, полагая, что это не их вопрос. Прибрам хорош именно тем, что он пытается собрать весь материал экспериментальный и теоретический, что дать ответы именно на эти вопросы. Вообще говоря, хороших источников несколько, но я буду пользоваться в целом книгой Прибрама. В своей книге «Языки мозга» Прибрам решает задачу: связать нейро-физиологические механизмы и проявления высших форм деятельности — психику, коммуникацию, мышление, целевое действие. При этом главная цель: объяснить последние первым, вывести второе из первого. Основные проблемы, с которыми столкнулся Прибрам при реализации данной цели, носят методологический и научно-теоретический характер.

Проблемой оказывается вообще установить связь и отношение между мозговыми процессами и психологическими функциями. Основной тезис Прибрама и большинства современных исследователей: единицей нервной ткани является не нейрон, а практически-непрерывная сеть сплетений дендритов и множества синапсов. В общем, Прибрам пытается достроить кибернетическую модель, чтобы она связывала определенные проявления человека — психические функции восприятия, памяти, речи, мышления, внимания, также моторку и поведение, также — эмоции и т.д. — с определенными частями мозга, их строением и процессами, в них протекающими. Прибрам опирается на эту модель и развивает ее.

Слои в модели:

• дискретные нейроны,
• нейроны, соединенные в непрерывность
• собственно соединение

Информация от органов чувств поступает в мозг в закодированном виде. Сетчатка глаза — вынесенный участок мозга, — переводит энергию световых сигналов в форму нервных импульсов. Прибрам отдельно обсуждает, за счет каких систем кодов можно кодировать не элементы, а сами связи и отношения между элементами. Также и Образ создается, хранится и обрабатывается в закодированном виде. Все рассуждения у Прибрама подкрепленной огромным экспериментальным багажом, есть ряд фактов, которые самих ученых ставят в тупик и сегодня.

Я допускаю, что со времени издания книжки все указанные в ней данные о работе нейронов кардинально изменились. Я могу опираться на только открытые источники и в целом на высокую оценку этой книги со стороны нейрофизиологов, которую я встречала в статьях и на форумах. Поскольку я сама не биолог, то оценить степень достоверности данных у Прибрама я не могу. Меня больше интересовали в книжке именно данные экспериментальные. Сама модель Прибрама мне показалась одной из модификации кибернетической модели, в которой сделана попытка свести (апроксимировать) к простым схемам обнаруженные странности работы ЦНС. Но вот собственно о странностях пока и хотелось бы поговорить. насколько все ниже изложенные моменты сводятся к более простым и вычислимым процессам, я пока не берусь судить.

5. 1. Никаких пассивных, готовых и статичных элементов нет даже на уровне раздражения, никаких восковых табличек. Есть очень сложное единство действующего, активного и пассивного, страдательного.

Речь идет о самых внешних нейронах, которые являются и регистраторами и фильтрами для сигналов, поступающих в ситсему.

«…можно считать, что входные системы пред­ставляют собой некий фильтр для входных сигналов, экран, непрерывно настраивающийся на входные воздействия. Одной из-характерных особенностей этого фильтра является то, что он создает самоадаптирующуюся систему, параметры адаптации ко­торой находятся под контролем его собственной прошлой истории и тех операций, которые были осуществлены в нем посредством других нейронных механизмов. Другой особенностью фильтра как системы, которая обусловлена взаимосвязями между логиче­скими элементами, является его способность к конструированию Образа.»

Множество данных говорит о том, что биполярные клетки и клетки, осуществляющие взаимодействие в среднем слое сет­чатки, являются генераторами в-волны и местом психофизиче­ской адаптации.

"Были открыты реципрокные синапсы, они делают возможным движение возбуждения назад от амакриновой клетки к биполярной, от которой амакриновая клетка ранее получила возбуждение. Подразумевается, что эта обратная связь является отрицательной, что создает систему сервомеханизма, но это утверждение нуждается в более прямом дока­зательстве."

"Неврологические «доказательства», подтверждающие сущест­вование опережающего, или, как назвал его Тейбер (I960), «ре­зультативного разряда», были получены недавно. Однако они пока не являются ни прямыми, ни полными. Всякий раз, как возни­кают движения глаз, на высших уровнях сенсорной системы наблюдаются разряды нейронов (Bizzi, 1966a, 19666, рис. V-4, V-5). Более того, двигательному ответу глаза предшествует появление в зрительной коре определенных динамических струк­тур. По-видимому, каждая из этих динамических структур специ­фическим образом связана с определенным движением глаз "(Pribram, Spinelli and Kamback, 1967).

То есть уже фильтр оказывается не просто табличкой, а совершает операции, которые ранее приписывались более высоким по иерархии уровням работы системы.

Эти фрагменты из Прибрама не опровергают сенсуалистическую модель как таковую, но опровергают ее примитивный вариант: когда восприятие определяется только внешним сигналом, а не внутренними причинами. Существует внутренняя активность, независимая от внешних воздействия и восприятий. Более того, она сама является условием восприятия. Нервная ткань все время «ощупывает» и принимает решение о том, что воспринимать или нет. Это ученые долгое время абстрагировали некую активность и пассивность при наблюдении нервной ткани. Но это не так – мы вообще не имеем права разрывать – нет отдельно восприятия. Внешне воздействие определяет состояние нейрона, но нейрон имеет свою собственную активность, воздействующую на поступающий сигнал. И теперь, когда это научно доказано, прежде, чем абстрагировать активный сигнал и пассивный воспринимающий элемент, надо понять, как же оно существует в единстве, во взаимоопределении, когда одно не может быть без другого. Может быть, и можно разнести пассивность и активность нейрона по времени или по пространству, но это надо делать строго. А пока что у нас действующее и страдательное соединены в одно целое.

Можно механизм внутреннего воздействия рассматривать как «подстройку» и комбинировать детектирование с фильтрацией, но опять же это все просто не сочетается с экспериментальными фактами – есть отличи внутреннего и вешнего.

Скорее все выглядит так. Изначально системой (например, детектором Д) осуществляется некторая свободная активногсть. Под свободной активностью мы будем понимать

• стремление совершить некторое действие,
• точную реализацию этого стремления.
• исходное состояние материальной системы (напр., детектора Д), котрое является условеим осуществления действия,
• конечное состояние материальной системы (детктора Д), которые она примает за счет совершения действия.

"… эта «спонтанная» активность органов чувств делает их одним из наи­более важных «энергизаторов», или активизаторов, мозга. Сейчас мы можем добавить к этому, что, вероятно, эта спонтанная активность является той основой, тем уровнем, на котором и по отношению к которому осуществляется нейронное кодирование.»

"Способность нервной ткани генерировать спонтанную актив­ность имеет более широкое значение, чем просто создание фона для более активных операций нервной системы. Имеются надеж­ные данные, говорящие о том, что спонтанная активность ней­ронных групп может быть использована в работе того или иного кодирующего механизма."

"В системах, у ко­торых выход взаимодействует с возбуждением, непрерывно по­ступающим на вход, пейсмекеры выполняют функцию нейронных заслонов, которые лишь периодически пропускают несколько импульсов (как в кинокамере, Lindsley, 1961), и сканирующих устройств, которые систематически исследуют пространственное распределение входного сигнала, как в телевизоре" (McCulIoch, 1965).

Пейсмекеры – это особые нейроны-кодировщики.

"Если каждая группа нейронов осуществляет операцию пере­кодирования получаемых на входе воздействий, то должны суще­ствовать изменчивые динамические структуры организации ней­ронов. Перекодирование — удивительно мощный адаптивный и конструктивный инструмент, которым пользуется организм, чтобы действовать во внешнем мире и воздействовать на него."

Прибрам приводит одну из версий, логически вытекающей из подобных представлений: «восприятие является скорее отражением динамиче­ских структур, регулирующих реакции, возникающие в мозгу в ответ на входное воздействие, чем просто результатом самого входного воздействия.» За счет активности нейрона первоначальное действие не может быть развернуто в том виде, в каком оно развертывалось свободно. Оно будет осуществляться как-то по другому. Дифференциал. отклонение от того, как должно было быть и дает раздражение (или все-таки ощущение?) Но что это означает с точки зрения исходного свободного стремления? Это означает, что стремление не реализуется сразу, как должно было, а реализуется в змеенном виде, хотя и состоялось за счет подстройки нейрона на внешний сигнал. Поскольку, если начав развертываться стремление (динамическая маска) не встречает сопротивления, она сама достраивает объект по своим законам. Это как решение задачи: первое тривиальное решение это есть реализация стремления-стереотипа. Новое обнаруживается как сопротивляющееся стереотипу, как дифференциал.

5.2. Память

У нейрона есть прошлое и будущее. Активность – будущее, а память о прошлых состояниях – прошлое.

«Одной из-характерных особенностей этого фильтра является то, что он создает самоадаптирующуюся систему, параметры адаптации ко­торой находятся под контролем его собственной прошлой истории и тех операций, которые были осуществлены в нем посредством других нейронных механизмов.»

Этого нет, например, у восковой таблички. Этого нет у камня, который сталкивается с другими камнями. Камень имеет только текущее состояние и неважно, каким образом он пришел к нему, а нейрон в текущем процессе учитывает историю состояния, а не только само состояние. Этот факт требует совершенно особых математических аппаратов и особо логики, поскольку формальная логика как раз не хранит историю состояния. Нейрон отличается от камня, конечно. Не самосознанием, но неким само-. Для того, чтобы воспринимать нейронная ткань должна иметь свою активность, а именно - свое стремление и память своей истории. В одно соединять и процесс и динамику. Получить хоть какую-то информацию о воздейтсвущем сигнале нейрон может только сопоставив результат воздействия со своим собственным стремлением и найдя дифференциал. А это уже нечто само-. Нерон должен фиксировать свое действие, чтобы увидеть действие иное по отношению к себе. Оказывается, что уже на уровне раздражения присутствует момент само-. Табличка ничего фиксировать не будет по принципу.

"Все эти факты заставляют предположить, что существует какой-то «опережающий» процесс, который корректирует восприя­тие" (МасКау, 1966; Mittelstaedt, 1968). "Неврологические «доказательства», подтверждающие сущест­вование опережающего, или, как назвал его Тейбер (I960), «ре­зультативного разряда», были получены недавно."

Получается, что в простой в кибернетической модели все сигналы идут как бы навылет – от входа к выходу, хотя и сложным путем. Нигде не может получиться само-.

5.3. Внутренне и внешнее

Удивительным образом нейрон различает состояние, полученное от сигнала извне и состояние от внутренней активности. И еще некоторым образом умеет учитывать память от прошлых состояниях. А ведь это совсем неочевидно. Чтобы отличить внешнее от внутреннего надо иметь внутри себя некий образ границы.

"Как вы узнали бы при из­менении электрической активности афферентного волокна, яв­ляются ли эти изменения результатом воздействия извне или следствием модификации рецепторной активности за счет процес­сов, возникающих внутри самой центральной нервной системы?" "...изменения, которые имеют место в систе­мах входа в ходе развития организма, позволяют различать эф­фекты, возникающие в детекторах признаков, изученные с по­мощью микроэлектродов, и эффекты, продуцируемые в системе, анализирующей эти признаки, что было изучено в поведенческих опытах с различением сигналов."

"Многочисленные данные, полученные при изучении поведения, подтверждают представление о том, что на входе центральной нервной системы осуществляется некоторый вид подобных актив­ных проб. Многие из относящихся к этой проблеме наблюдений были получены в экспериментах, связанных с искажением зри­тельного образа или переворачиванием его с помощью специаль­ных очков, которые длительное время носил субъект." "...сенсорный механизм почти постоянно изменяет свою реакцию на входное воздействие, используя для этого два процесса: усиление контраста и адапта­цию. "

5.4. Моторика

Оказывается, что в момент восприятия обязательно присутствие двигательной активности – моторики. Именно попытка подействовать на мир, манипулировать с объектами внешнего мира дает возможность состояться восприятию сложных образов.

"Тот факт, что процесс опробования так сильно зависит от воз­можности организма манипулировать с окружающей средой, заставляет предположить, что восприятие есть, в сущности, «мотор­ное» явление (Sperry, 1952; Festinger et al., 1967). Согласно та­ким взглядам, восприятие является скорее отражением динамиче­ских структур, регулирующих реакции, возникающие в мозгу в ответ на входное воздействие, чем просто результатом самого входного воздействия."

То есть, опять нет отпечатков на табличке, а есть процессы. Противоречие же в том, что для действия нужна четкая опора – результат в виде образа на табличке. А он же оказывается и процессом. То есть структура и процесс, действующее и страдательное, операция и операнд не разнесены, но как именно они соединены?.

"Чтобы быть эффективным, входное воздействие должно сравниваться и сопоставляться со спонтанной или завершающей активностью центральной нервной системы. Сигналы, возникаю­щие в результате такого сравнения, вызывают некоторую опера­цию, оказывающую затем влияние на другие части нервной системы или на внешний мир. Сигналы о результатах такой опе­рация посылаются назад к компаратору. И петля обратной связи продолжает функционировать до тех пор, пока тестирование не даст удовлетворительных результатов, то есть пока не будет до­стигнуто некоторое ожидаемое состояние (выходной процесс)."

Модель циклов обратной связи имеет тоже свои ограничения, например. в ИТ она склонна к впадению в бесконечную рекурсию. И еще надо понять, как происходит остановка. При этом в модели часть процессов которые ранее были разнесены по времени и являются вообще-то разнонаправленными идут теперь параллельно.

5.4. Неизвестно, каким образом происходит объединение отдельных признаком объектов в целостность, при попытке применить формальную логику здесь мы впадаем в логический круг. Общее и частное здесь должны быть связаны в некое само-организующееся и механизм этого пока неизвестен.

Во-первых, анализируемые признаки не являются какими-то особыми, отличными от других. Во множестве признаков нет специфических отвечающих за выделение объекта. Во-вторых, богатство феномена восприятия не объясняется теми детекторами признаков, которые открыты. Только для малого числа признаков можно выделить специфические нейроны. Движение прямизна и кривизна – из них не удается сконструировать все признаки, которые ощущаются.

"...воспринимаемая нами величина не просто зависит от величины об­раза на сетчатке, воспринимаемая форма не является непосредственной функцией формы соответствующего изображения, а воспринимаемая ско­рость — непосредственной функцией скорости перемещения изображения на сетчатке и т. д. Напротив, несмотря на значительные изменения нахо­дящегося в отдалении от нас стимула, возникающие при изменении позиции наблюдателя, предметный мир сохраняет удивительную константность."

Признаки плывут, а целостность остается.

Прибрамовская гипотеза о двухпроцессном механизме функционирования мозга вытекает из целого ряда данных. Согласно классическо­му представлению функционирование нервной системы рас­сматривалось по принципу прямого отношения входа — выхода, стимула — реакции, что получило свое неврологическое выраже­ние в понятии рефлекторной дуги. Однако наличие механизма об­ратной связи и опережения (то есть контроля со стороны цент­ральной нервной системы за деятельностью рецепторов) вызывает необходимость пересмотра такого представления. Обратная связь и опережение получили наилучшее обоснование в концепции сер­вомеханизма Т—О —Т—Е, элементарной логической нейронной структуры, на основе которой создаются более сложные нервные организации. Фаза опробования («теста») выражает действие соединительных элементов, а фаза «операция» — нервно-импульс­ных элементов двухпроцессного механизма функционирования мозга.

То есть объединение сигналов в маску и действие маски как фильтра есть как два процесса. При этом кое-где они встречаются.

Д. Марр. Стр 331 и 332. - цитата про то, что неизвестно, как происходит объединение признаков в целостный образ объекта.

«В сущности ничего неизвестно о физиологических и анатомических структурах, обеспечивающих ситех трехмерных зрительных описаний наблюдаемого мира.» «Процессы синтеза и сопоставления не поддаются строгому разделению»

В этом месте Марр пришел к выводу, что должны быть априорные формы.

5.5. Поле (сенсорное, нейронное) и его элемент не подчиняются логике части\целого. Элементы на поле взаимо-определяются, само-адаптируются между собой и в целом.

"Наличие в рецептивном поле зоны с эффектом, противопо­ложным по знаку центральному эффекту, означает, что антаго­нистические возбуждающие и тормозные влияния организованы таким образом, что стимуляция рецепторов одного участка сни­жает эффект возбуждения, получаемого ганглиозной клеткой от соседних стимулированных клеток. Другими словами, возбуждение какого-то участка сетчатки продуцирует торможение вокруг этого участка. Этот процесс «периферического», или «латерального», торможения непосредственно наблюдается в глазе подковообраз­ного краба Limulus (рис. III-8)."

То есть восприятие даже одиночного рецептора происходит на фоне восприятия соседним рецепотором! Всякое ОДНО воспринимается параллельно с фоном — с ИНЫМ. Здесь, поскольку клетки разные, речь не идет о Едином, но можно увидеть в этом материальный механизм реализации чего-то типа диалектического акта: выделение ОДНОГО невозможно без одновременного отличения от ИНОГО и соответственно удержания одновременно одного и иного. И очень важно, что при этом реализуется взаимоопределение: ОДНО воспринимается под воздействием того, как воспринимается ИНОЕ, и наоборот.

"Этот процесс «периферического», или «латерального», торможе­ния не ограничивается зрительной системой. Сходную функцио­нальную организацию имеют кохлеарный механизм слуха и ре­цепторы кожи (Bekesy, 1967). В центральной нервной системе аналогичным образом реагируют клетки коры головного мозга и коры мозжечка. Короче говоря, латеральное торможение является одной из характерных особенностей нейронных сетей"

В заключение следует отметить, что сенсорный механизм почти постоянно изменяет свою реакцию на входное воздействие, используя для этого два процесса: усиление контраста и адапта­цию.

5.4. Никакого четкого разнесения тактов по уровням мозга нет – в самых нижних уровнях участвуют верхние и в самых верхних – нижние. Фактически весь мозг (с разными акцентами) задействовать в каждом акте как например ощущения, так и глубинных процессов коры, отвечающих за мышление. Определяемое и определяющее плывут.

В этом смысле модель рефлекторной дуги, рассматривавшая мозг по частям, развита в другую модель.

"Очевидно самой простой и непосредст­венной модификацией теории рефлекторной дуги является признание существования связи между рецептором и выходом центральной нервной системы. Выводы, следующие из этого на первый взгляд небольшого дополнения, отнюдь не тривиальны."

Не просто сенсоры, но в сенсорах есть моторика а в моторике есть сенсорика. Хотя это вообще вроде бы разные уровни и разные участки нервной ткани – одни пассивные а другие активные.

«Новые экспериментальные данные показывают, что все входные системы орга­низма непосредственно контролируются центральной нервной системой. Таким образом, выходные волокна — эфференты — регулируют не только движения организма, но и его рецепторы, а следовательно, и его сенсорные функции."

Результаты этих экспериментов убеждают в том, что организация зрительного механизма сходна с организацией других сенсорных систем, в которых существует центральный контроль над сенсор­ным выходом.

"Один процесс, участвующий в нейронном контроле над входом, отличается от до сих пор рассмотренных обратных связей. Инте­рес к нему возник после того, как великий немецкий физик и пси­хофизиолог Герман Гельмгольц обнаружил некий парадокс в об­ласти восприятия. Он заметил, что зрительное изображение мира начинает прыгать, когда мы пальцем надавливаем на наше глаз­ное яблоко. Напротив, при произвольном движении глаз или при движении ими в ответ на внешние стимулы зрительное изображе­ние мира остается неподвижным. В обоих случаях при манипулятивном и обычном движении глаз зрительные структуры, проеци­рующиеся на сетчатку, идентичны. Гельмгольц сделал вывод, что обычный процесс восприятия должен, следовательно, включать некий механизм, рассчитывающий и корригирующий сигналы, по­ступающие от сетчатки, насколько это необходимо для получения неискаженного образа."

"Было бы логично предположить, что в осуществлении коррек­ции, необходимой для обычного восприятия мира, принимает уча­стие обратная связь от мышц глаза. Однако результаты экспери­ментов с параличом мышц глаза плохо согласуются с этой гипо­тезой, поскольку движение изображения зрительного мира не свя­зано ни с какими сокращениями мышц. Кроме того, пути, проводящие проприоцептивные импульсы от мышц глаза, не были прослежены в мозгу, несмотря па многочисленные попытки это сде­лать. Все эти факты заставляют предположить, что существует какой-то «опережающий» процесс, который корректирует восприя­тие (МасКау, 1966; Mittelstaedt, 1968)."

"Из-за того, что группы нейронов обладают спонтанной актив­ностью—цикличной или осуществляющейся по определенной программе, — причины изменения состояний в нервной системе заключены не только в окружающей среде, но также и в самом мозгу. Этот факт, а также данные, говорящие о существовании центрального контроля над рецепторпой функцией, делают кон­цепцию рефлекторной дуги (стимула — реакции) почти бесполез­ной для объяснения нервной организации поведения, не говоря уже о психологических функциях."

Вообще нельзя говорить про 1 и 2 сигнальные системы как разнесенные.

5.5. Никакого разделения информации в мозге на части нет. Мозг подобен голограмме, где в каждой части есть все целое.

Единицей мозга не является нейрон — есть единство дискретного (нейронов и дендритов) и непрерывного (поля потенциалов). Поэтому описание нервной деятельности — по типу волновых объектов, автоколебаний и волновых систем. А здесь сразу — вся проблематика диффур (точка и линия — одно в дифференциале). Это значит, что целостность и единство — существенные характеристики работы мозга и они не сводятся к отдельным (нейронам) и их механическим связям. Раз нейронная сеть дискретно-непрерывная, то разъятие ее на части и механическое складывание не правомерно. Вспомним про волновой эффект – интерференцию. Это значит, что в части мозга будет содержатся отображении других его частей и целого. Нельзя сказать, что нейрон-детектор не является частью категории, а категории не является частью восприятия. С одной стороны есть единичный детектор, сигнал…. С другой – распределенные. И все это существует в одном нейроне. Пока как минимум как у Гераклита - процесс и структура. На этом эффекте построена голограмма - это интерференционная картина. Если физически носитель – пластинку разбить на части, то каждая часть сможет воспроизводить все целое, только менее ярко. Информация на пластинке не подчинена закону части-целого. Можно ли объяснить этот механизм с помощью дифур – вопрос. Описать можно. Но и как-то объяснить надо. Как факты восприятия структур при наличии скотомы, так и факты константности восприятия говорят о том, что суще­ствует, должно быть, какой-то эффективный нейрологический ме­ханизм пространственного распределения информации на входе мозга. Для объяснения фактов восприятия недостаточно изомор­физма, простого («точка в точку») соответствия между стимулом и картиной возбуждения в коре, обусловленной анатомией си­стемы. Когда в результате удаления коры происходит выпадение 80% зрительного поля, узнавание осуществляется благодаря оставшейся части зрительного поля; когда в зрительной коре производится множество разрушений, то сохранившиеся части функционируют столь успешно, что при различении испыты­ваются лишь незначительные трудности; рассматриваем ли мы предмет той или другой частью сетчатки, под тем или иным углом зрения, мы всегда можем узнать его. Восприятие отли­чается от обычного фотографического изображения — оторвите 98 или даже 80% у фотографии и попытайтесь идентифициро­вать ее: в большинстве случаев это невозможно.

Есть еще такой вопрос: если мозг анализирует свое состояние для принятия какого-то решения, то часть анализирует остальное? А сама эта часть – не входит в анализируемое состояние?

В базе данных может быть обсутроена организационная и содержательная часть. А кто отвечает за их согласование?

И вообще в мозге непонятно, что считать тактом и единицей. А раз так, то и непонятно – в одном или в разных отношениях оказываются действующее и страдающее, разнонаправленные процессы, целое и часть в одном элементе.

6. Резюме

Нет сомнения, что мозг получает информацию через органы чувств и абстрагирует в ней, например, существенные признаки предметов. Но мы не знаем, как это делается. Видно, что формальная логика и принятая кибернетическая модель оказываются недостаточными для объяснения экспериментальных данных, так же как оказались недостаточными для некоторых философских задач. Какой логики и какой модели требуют эти факты неясно. Важно, что сама постановка задач о различении и отождествлении объектов, о выделении существенных признаков, известная еще со времен Платона остается правомерной. И не снимается отсылками к каким-то естественным процессам, якобы не требующим философского и логического осмысления. Пока получается так, что чтобы в наших модельных построениях ответственно опереться, например, на автоматическое умение различать и отождествлять, надо это различение промоделировать, потому что работа нейронной сети оказывается на сегодня не объясненной.

Предполагается, что обсуждение того, какие конструктивные решения должны появиться в моделировании работы нейронной сети в связи с указанной спецификой активной среды, состоится в ветке форума и будет отображено в ТЗ, которое там стало формироваться. Конструктивные идеи - предмет следующего текста. Этот текст направлен на уточнение постановки задачи.