Входной поток информации. Входным потоком информации (ВхПИ) будем называть последовательность мультисенсорных макрокадров, поступающих в память системы из операционной среды через её сенсорные подсистемы. Входной поток информации включает в себя информацию от сенсорных подсистем обоих видов – внешних и внутренних. В процессе обработки ВхПИ в памяти возбуждаются и порождаются образы, релевантные ассоциациям, из которых составлен ВВхПИ. Входной поток информации естественной обучающейся системы состоит только из терминальных ЭЗ сенсорных ЧОП. В случае ИЛБС в качестве терминального может быть выбран любой ярус сети. Например, в системе, ориентированной на обработку естественно- языковых текстов в качестве терминального разумно выбрать ярус, ЭЗ которого обозначают символы того или иного языка (или языков). Этот поток информации в ИЛБС может содержать ЭЗ, которые являются нетерминальными в данной ИЛБС.
Выходной поток информации. Выходным потоком информации (ВыхПИ) будем называть совокупность эфферентно возбуждённых терминальных ЭЗ эффекторного ОП, возбуждение которых вызывает выполнение системой тех или иных действий. Он представляет собой совокупность мультиэффекторных макрокадров, возбуждаемых на последовательных макротактах .
Как было декларировано в разделе Макрокадры, в АПС принята такая схема синхронизации процессов приёма сенсорной информации, выполнения действий и процессов мышления, в соответствии с которой все эти процессы разбиваются на отдельные отрезки времени, называемые макротактами. На макротакты разбивается работа всех подсистем и отделов памяти. Подробнее эти вопросы рассмотрены в разделе Тактирование и синхронизация процессов функционирования ОС .
Входной и выходной потоки информации регистрируются в открытых мультипериферийном и понятийном сценариях. В мультипериферийном открытом сценарии они регистрируются в виде последовательности мультипериферийных макрокадров, а в открытом понятийном сценарии – в виде последовательности понятий, возбуждаемых при обработке входного и в результате формирования выходного потов информации .
Состояния узлов, элементов знаний и межузловых связей. Каждый узел АПС-2010 может находиться в одном из двух состояний – пассивном и активном. В пассивном состоянии узел не несет в себе никакой информации и не может быть использован в процессах мышления и выполнения действий. В активном состоянии узел является компонентом или/и идентификатором образа. Такие узлы выше мы условились называть элементами знаний.
Узлы АПС переходят из пассивного состояния в активное, и обратно. Состояние каждого узла сети в каждый момент времени характеризуется, помимо прочего, параметром, который будем называть приоритетом этого узла. Пассивный узел имеет нулевой приоритет. Узел переходит из пассивного состояния в активное при возникновении необходимости в отображении в памяти системы нового образа СРМ.
Диспетчер памяти выбирает пассивный ЭЗ и возбуждает в нём одну из метапроцедур, осуществляющих порождение новых образов. При этом узлу присваивается значение приоритета, отличное от нуля, которое переводит его из разряда пассивных в разряд активных узлов. По мере приобретения системой знаний происходит «захват» пассивных узлов сети и перевод их в категорию активных. При каждом акте использования этого узла его приоритет повышается.
С течением времени приоритет узла, напротив снижается. Узел остаётся активным до тех пор, пока значение его приоритета превышает некоторый порог. Если приоритет становится ниже этого порога, то этот узел считается пассивным и может быть использован для записи в него новой информации.
Таким образом, узел есть физический компонент памяти системы, который в данный момент может быть или не быть носителем информации.
Каждый элемент знаний, т.е. активный узел, несущий в себе некоторую информацию, в ходе функционирования системы может находиться в одном из следующих состояний: а) заторможенное состояние; б) состояние частичного незавершённого афферентного возбуждения; в) состояние частичного завершённого афферентного возбуждения; г) состояние полного (завершённого) афферентного возбуждения; д) состояние завершённого эфферентного возбуждения; е) состояние свободного торможения (поствозбужденное состояние).
В процессе функционирования памяти ОС ЭЗ переходят из одного состояния в другое. Элемент знаний переходит из заторможенного состояния в возбуждённое состояние при возбуждении его по возбуждающим связям. Из возбуждённого состояния в заторможенное состояние он переходит либо с течением времени, либо при получении сигнала по тормозящим связям.
В заторможенном состоянии ЭЗ хранит информацию о СРМ, отображаемой в памяти обучающейся системы данным ЭЗ, но не участвует в процессах, протекающих с памяти в данный момент.
Пассивные узлы, как и ЭЗ, имеют восходящие, нисходящие и тормозящие связи. Этими связями пассивные узлы связаны между собой в многоярусную иерархическую сеть. Связи пассивных узлов также находятся в пассивном состоянии, из которого часть из них переходят в активное состоянии при переходе данного пассивного узла в активное состояние и связывании его с одним из активных узлов. Каждой возбуждающей связи приписываются два параметра – афферентная и эфферентная проводимость связи. Динамика изменения проводимостей связей аналогична динамике изменения приоритета узла. При переходе узла из активного в пассивное состояние все его возбуждающие связи также переходят в пассивное состояние.
Возбуждение ЭЗ. Афферентное и эфферентное возбуждение ЭЗ. Элемент знаний переходит из заторможенного состояния в возбужденное состояние при поступлении сигналов возбуждения по одной или нескольким его нисходящим или восходящим связям. Возбуждение ЭЗ по его нисходящим связям будем называть афферентным возбуждением этого ЭЗ. Возбуждение ЭЗ по одной или нескольким из его восходящих связей будем называть эфферентным. Афферентное и эфферентное возбуждение (АВ и ЭВ, соответственно) элемента знаний может быть полным или частичным.
Торможение ЭЗ. Переход ЭЗ из возбуждённого состояния в заторможенное состояние будем называть торможением этого ЭЗ. Полностью или частично возбужденный ЭЗ может тормозиться постепенно. Процесс такого торможения будем называть свободным торможением. Состояние ЭЗ в процессе свободного торможения будем называть поствозбужденным.
Помимо свободного торможения имеет место принудительное торможение ЭЗ, при котором ЭЗ переходит из состояния полного или частичного возбуждения в заторможенное состояние «мгновенно». Понятие «мгновенности» такого перехода будет уточнено отдельно. Принудительное торможение элемента знаний может быть выполнено а) самим ЭЗ, при достижении им некоторого состояния; б) другим элементом знаний; в) диспетчером памяти; г) процессом сознательного мышления.
Переходы из поствозбужденного состояния. Если поствозбужденный ЭЗ вновь получает сигнал афферентного или эфферентного возбуждения, то он сначала принудительно тормозится, а затем снова переходит в состояние афферентного или эфферентного возбуждения. Если ЭЗ, находящийся в поствозбужденном состоянии, не получает сигналов возбуждения, то со временем он переходит в заторможенное состояние.
Сохранение поствозбуждённого состояния элемента знаний позволяет системе в течение некоторого времени «помнить», что этот ЭЗ некоторое время назад использовался в каком-либо процессе. Это позволяет использовать этот ЭЗ в выполнении дальнейших процессов.
Источники возбуждения узлов. Узел может быть возбужден одним из следующих способов: а) от сенсорного кодировщика ОС; б) от одного или совокупности связанных с ним возбужденных ЭЗ; в) управляющим метаэлементом (см. раздел Метаэлементы управления процессами,
притекающими в памяти системы).
От сенсорных кодировщиков возбуждаются афферентно терминальные ЭЗ сенсорных частных ОП.
Возбуждение ЭЗ управляющим метаэлементом выполняется по инициативе либо диспетчера памяти, либо процесса сознательного мышления. Такое возбуждение осуществляется в тех случаях, когда в результате распространения волны возбуждения в памяти системы образуется множество в некотором смысле сходных ЭЗ. Это множество представляет собой по существу множество альтернативных ЭЗ, из которых диспетчер или процесс сознательного мышления выбирают в соответствии с некоторой иерархией критериев один из этих ЭЗ и возбуждают его, обеспечивая тем самым продолжение процессов возбуждения .
Процесс передачи связью сигнала возбуждения будем называть возбуждением связи.
Будем полагать, что связь тормозится после завершения передачи сигнала немедленно без какого-либо внешнего воздействия .
В ходе функционирования памяти обучающейся системы элементы знаний переходят из заторможенного состояния в возбужденное и обратно. Функционирование памяти обучающейся системы заключается в распространении сигналов возбуждения от одних ЭЗ к другим, т.е. в распространении волны возбуждения. Целью функционирования памяти ОС является, в конечном счете, передача возбуждения от сенсорной подсистемы к эффекторной подсистеме .
Ветвью образа будем называть путь между идентификатором образа и любым его терминальным компонентом, в том числе его внешним терминалом, включая оба эти ЭЗ.
Нисходящая связь образа в силу многоярусного характера образа может связывать идентификатор этого образа с множеством его терминальных компонентов, т.е. может иметь древовидную топологию. Такую древовидную совокупность нисходящих связей будем называть мультиветвью .
В различных режимах возбуждения на одном макротакте афферентно или эфферентно может возбуждаться а) одна ветвь, б) одна мультиветвь, в) множество ветвей и/или мультиветвей .
Последовательное возбуждение компонентов одной ветви будем называть волной возбуждения этой ветви. Совокупность волн возбуждения, одновременно проходящих по всем ветвями мультиветви, будем называть мультиволной. Совокупность волн возбуждения, одновременно проходящих по множеству ветвей и/или мультиветвей одного образа, будем называть суперволной. Совокупность волн возбуждения, одновременно проходящих по множеству ветвей и/или мультиветвей нескольких образов, будем называть множеством суперволн .
Отправной точкой (или отправным ЭЗ) волны возбуждения будем называть ЭЗ, с которого начинает своё распространение по памяти системы волна возбуждения. Элементы знаний, возбуждаемые в процессе прохождения волны возбуждения по памяти системы, будем называть маршрутными ЭЗ или точками. Целевой точкой или целевым элементом знаний будем называть ЭЗ, путь в который стремится найти система при поиске решения .
режимы функционирования.
Основная функция обучающейся системы заключается в выработке реакций на побуждения и реализация этой реакции. Обучающаяся система стремится к выработке и реализации адекватных (целесообразных) реакций. Адекватной является реакция, направленная на достижение глобальной цели функционирования обучающейся системы. Это ей удается далеко не всегда. Побуждениями для системы являются а) воздействия внешних по отношению к обучающейся системе объектов; б) воздействия её собственных исполнительных органов, например, болевые ощущения при получении системой каких-либо повреждений; в) побуждения, инициируемые текущим содержимым памяти системы .
Указанная в предыдущем разделе функция системы реализуется следующими основными процессами: а) наблюдением за операционной средой (обработкой внешнего входного потока информации); б) процессами мышления, в том числе, поиском решений; в) выполнением системой действий; г) приобретением знаний.
Одной из важнейших функций обучающейся системы является приобретение знаний.
Эту функцию можно рассматривать как вспомогательную по отношению к выработке и реализации реакции. Однако именно эта функция обеспечивает способность системы адаптироваться к изменениям внешних условий обитания и собственного состояния.
Приобретение знаний обучающейся системой протекает постоянно в течение всей жизни ОС. Оно протекает в ходе обработки внешнего входного потока информации, при выполнении процессов мышления (поиска решений – выработки реакции на внешние воздействия) и выполнения действий, а также отложенно, в режиме «Сон», когда выполняется декомпозиция и обобщение накопленных в памяти системы образов. Выработанная системой реакция является одним из компонентов приобретенного системой знания.
Механизмы приобретения знаний можно подразделить на механизмы двух уровней – механизмы метауровня и механизмы уровня знаний. Механизмы метауровня представляют собой совокупность метапроцедур. Это метапроцедуры композиции, декомпозиции, обобщения конкретных и конкретизации обобщённых образов, метапроцедура порождения образов по аналогии, порождения сценариев подражанием и другие .
В приобретении знаний средствами уровня знаний принимают участие метапроцедуры сознательного мышления и сценарии выполняемых системой действий и мышления. Использование мыслительных сценариев, возбуждаемых в режиме сознательного мыслительного горизонтального возбуждения, значительно расширяет когнитивные возможности обучающихся систем. Использование мыслительных сценариев в таком качестве позволяет выполнять более сложные виды когнитивных операций, чем это позволяют выполнять метапроцедуры. К этому виду приобретения знаний можно отнести различные методы приобретения знаний, такие, например, как обучение с учителем и без учителя, экспериментальные и теоретические исследования, целенаправленное совершенствование двигательных навыков и т.п. Обширность сведений, составляющих описание этих процессов, а также средств, используемых в этих процессах, не позволяют подробно остановиться на этих чрезвычайно интересных вопросах в данном обзоре. Поэтому ограничимся сказанным .
Реакцией системы на некоторое побуждение может быть а) реальное выполнение некоторого действия или их совокупности; б) выполнение мыслительных операций; в) инициация внимательного восприятия сенсорной информации определенного вида и эмоциональная реакция на неё – гнев, возмущение, раздражение, радость, смех и т.п.; г) «пустая» реакция.
«Пустая» реакция системы имеет место в следующих случаях: а) система среди потенциальных побуждений не нашла ни одного побуждения, которое, с её точки зрения, заслуживает внимания; б) система не смогла найти или синтезировать решение, релевантное текущему актуальному побуждению и применимое в текущей ситуации.
На принятие решения о том, что ни одно из потенциальных побуждений не заслуживает внимания, оказывают влияние текущее состояние системы (утомлена/полна сил) и её личные качества (система умственно или физически ленива/деятельна) .
Основными режимами функционирования обучающейся системы являются режимы, которые условимся называть режимом бодрствования и режимом сна (см. раздел Режимы «Бодрствование» и «Сон» функционирования обучающейся системы. В
режиме бодрствования процессы мышления и выполнения действий могут выполняться в двух режимах – режиме подсознательного функционирования и режиме сознательного функционирования. Эти режимы не являются режимами функционирования системы, поскольку одновременно могут протекать процессы, выполняемые в обоих режимах. Эти процессы будем называть процессами подсознательного выполнения действий, процессами подсознательного мышления, процессами сознательного выполнения действий и процессами сознательного мышления.
Будем также говорить, что выполнение действий и процессов мышления, осуществляется либо на уровне подсознания, средствами подсознания, в подсознательном режиме, либо на уровне сознания, средствами сознания, в сознательном режиме .
Выполнимые сценарии могут возбуждаться либо в операционном, либо мыслительном режиме. В операционном режиме возбуждения выполняются действия, описываемые данным сценарием действий или мыслительным сценарием.
При мыслительном возбуждении выполнимые сценарии являются лишь средой распространения волн возбуждения. Возбуждение мыслительного сценария в мыслительном режиме имеет место, например, когда человек не решает задачу, а только вспоминает схему её решения .
Очевидно, что декларативные образы и наблюдаемые сценарии возбуждаются только в мыслительном режиме .
Все процессы, протекающие в памяти системы, будем подразделять на подсознательные и сознательные.
Подсознательные процессы протекают под управлением исключительно метасредств – метапроцедур, реализуемых диспетчером памяти и узлами сети. Это метапроцедуры подсознательного мышления и выполнения действий.
В управлении сознательными процессами эти метасредства также играют значительную роль. Но основную нагрузку в управлении процессами в памяти системы при этом несут метапроцедуры сознательного мышления и приобретённые мыслительные сценарии.
Управление процессами мышления и выполнения действий диспетчер памяти осуществляет при помощи управляющих метаэлементов. Эти метаэлементы являются компонентами ДПО и мыслительных сценариев, что позволяет им управлять процессами, протекающими в памяти, при их возбуждении.
Понятия подсознательных и сознательных процессов в первую очередь относятся к процессам мышления. Но они применимы и к процессам операционного возбуждения сценариев действий. Эти процессы также могут протекать либо под управлением исключительно метасредств, либо под управлением средств сознательного мышления. Это позволяет говорить о подсознательном и сознательном выполнении действий.
Итак, коренное отличие подсознательного выполнения действий и мышления от сознательного выполнения действий и мышления заключается в том, что управление подсознательным выполнением процессов осуществляется исключительно метасредствами – метапроцедурами и диспетчером памяти, в то время как управление сознательном выполнением осуществляется практически полностью образами, хранящимися в памяти системы – ДПО и приобретёнными мыслительными сценариями.
В определении режима выполнения некоторого процесса ведущую роль играют процессы мышления. Процесс выполняется в сознательном режиме только в том случае, если он управляется процессами сознательного мышления .
Общие сведения. Приведём здесь основные черты подсознательного и сознательного мышления, по которым можно провести линию их разграничения.
1. Процессы подсознательного мышления выполняется под управлением исключительно метасредств – метапроцедур, реализуемых диспетчером памяти и узлами сети. Диспетчер памяти осуществляет управление последовательностью возбуждения управляющих метапроцедур (т.е. выполнения этих метапроцедур). Он осуществляет маршрутизацию волны подсознательного мышления, оценивает получаемые промежуточные и окончательные результаты, сравнивает оценки разных вариантов найденных решений, выполняет выбор в некотором смысле наилучшего решения и инициирует его выполнение. При этом приобретённые мыслительные сценарии в процессах управления процессами мышления участия не принимают. Они, так же как и выполнимые мультипериферийные сценарии, могут использоваться только как среда распространения волн возбуждения наряду с декларативными образами и наблюдаемыми сценариями.
Сознательное мышление выполняется, в основном, под управлением а) метапроцедуры сознательного мышления, б) приобретённых мыслительных сценариев.
Метапроцедура сознательного мышления выполняет возбуждение хранящихся в памяти системы образов, в первую очередь, ДПО. Результаты возбуждения очередного ДПО определяют направление дальнейшего распространения волны возбуждения.
Основную нагрузку по управлению процессами сознательного мышления играют возбуждаемые в операционном режиме мыслительные сценарии, в то время как в режиме подсознательного мышления мыслительные сценарии могут выполняться только «мысленно», виртуально, т.е. без их реального выполнения. Мыслительные сценарии «интеллектуально» развитой ОС реализуют все управленческие функции диспетчера памяти и, кроме того, огромное число иных функций. Перечень этих функций постоянно расширяется за счёт приобретения всё новых мыслительных сценариев в ходе функционирования системы, а сами сценарии могут постоянно совершенствоваться. Все мыслительные сценарии в значительной степени индивидуальны для каждой системы.
Итак, процессы подсознательного мышления выполняются в значительной степени по жёстким алгоритмам, в то время как к процессам сознательного мышления понятие алгоритма практически неприменимо. Это делает сознательное мышление более гибким, систематичным и адекватным предмету размышления, чем подсознательное мышление. Ощущение некоторой индивидуальности и непредсказуемости протекающих в подсознательном режиме процессов возникает вследствие а) индивидуального характера комплекса знаний (комплекса образов в памяти) каждой ОС; б) различий в пороговых значениях величин, определяющих выбор той или иной альтернативы в ходе мышления.
Эти величины определяют индивидуальные предпочтения системы (склонность к физическому или умственному труду), её индивидуальные свойства (умственно работоспособна или ленива) и текущего её состояния (утомлена или нет). В зависимости от значений этих величин система может быть дальновидной или близорукой в понятийном смысле этого слова, жадной или щедрой, трусливой или храброй, и т.п.
Ход процессов мышления и выполнения действий определяется также текущей ситуаций в операционной среде. Мыслительные процессы образуют самые разнообразные последовательности в зависимости от этих факторов.
Выполнение процессов подсознательного функционирования систем могут быть описаны алгоритмически, поскольку оно описывается весьма жёстким алгоритмом функционирования диспетчера памяти и узлов сети.
Индивидуальный склад мышления и поведения системы в ещё большей степени обусловливается декларативными понятийными образами и мыслительными сценариями, набор которых и индивидуален для каждого экземпляра систем одного класса. Индивидуальны и сами мыслительные сценарии, выполняющие сходные функции в каждом из экземпляров системы. Поэтому сознательное мышление человека алгоритмически в общем виде не может быть описано.
2. Волна подсознательного мышления затухает по мере продвижения по сети в силу двух обстоятельств. Энергию эта волна получает один раз при её инициации. Межузловые связи имеют, зачастую, проводимости меньше 1, в силу чего и происходит затухание волны возбуждения. Волна сознательного мышления получает энергетическую подпитку на каждом её цикле (каждые два макротакта), в силу чего длина её волны теоретически ничем не ограничена. Это позволяет вовлекать в процессы сознательного мышления, в отличие от подсознательного мышления, практически всю имеющуюся в памяти системы информацию.
Это обстоятельство чрезвычайно важно. Если отправной и целевой ЭЗ находятся на ассоциативном расстоянии, превышающем длину волны подсознательного мышления, то решение средствами этого вида возбуждения никогда найдено не будет, даже если оно в принципе существует. Такое решение может быть найдено только средствами сознательного мышления. Меньшими возможностями в этом плане обладает подсознательное мышление и при поиске решений при отсутствии цели, т.е. при прогнозировании хода развития исходной ситуации.
3. В подсознательном режиме используется весьма убогая и, главное, априори заданная и не модифицируемая система критериев оценки получаемых в ходе мышления промежуточных и окончательных решений. Перечень критериев, используемых в сознательном режиме несравненно шире, более разнообразен, гибок и целесообразен, нежели при подсознательном мышлении. Он априори не определён и может модифицироваться в течение всей жизни системы.
4. Процессы сознательного мышления сопровождаются их вербализацией вслух или «про себя». Этот вид мышления называют понятийно-вербальными рассуждениями. Вербализация процессов подсознательного мышления не выполняется. Вербализация процесса сознательного мышления служит, прежде всего, повышению дисциплины мышления, помогает удерживать мысль на определённой линии. Достигается это за счёт того, что произносимые вслух или «про себя» лингвистические конструкции воспринимаются внешними или внутренними органами слуха как сенсорная информация. Эта информация обрабатывается как компонент входного потока информации, что даёт новый импульс выполнения рассуждений в рамках избранной ранее тематики. Отход от ранее избранной линии рассуждений при сознательном мышлении происходит, как правило, при выполнении подсознательного мышления, которое «вплетается» в процессы сознательного мышления.
Процессы сознательного мышления могут сопровождаться также выполнением различных вспомогательных действий – написанием формул, рисованием графиков, таблиц и иных иллюстраций и т.п.
5. Время поиска и принятия решения при подсознательном мышлении, как правило, значительно меньше, чем при сознательном мышлении.
Если средствами подсознательного мышления решение найти не удалось, то диспетчер может при определённых условиях инициировать процессы сознательного мышления. Это осуществляется, в частности, в том случае, если ситуация в операционной среде допускает это, т.е. если есть время на выполнение операций сознательного мышления.
Итак, использование средств сознательного мышления для управления процессами в памяти системы значительно расширяет возможности управления этими процессами. Сознательное мышление позволяет строить мыслительный процесс более гибко и систематично, при поиске решений принимать во внимание несравненно более широкий круг образов, содержащихся в памяти системы, чем при подсознательном мышлении. Это позволяет получать при сознательном мышлении более мотивированные результаты, находить более «интеллектуальные» решения.
Расплачиваться за это приходится бОльшими затратами времени на выработку реакции.
Взаимодействие процессов подсознательного и сознательного мышления. Подсознательное и сознательное мышление выполняются в тесном взаимодействии одного с другим. Подсознательное мышление используется в двух разных качествах.
Во-первых, подсознательное мышление используется как самостоятельный, независимый от сознательного мышления, вид мышления в ситуациях, требующих быстрой реакции системы, а также в тривиальных, стереотипных ситуациях, не требующих серьёзных размышлений.
Во-вторых, подсознательное мышление используется как компонент сознательного мышления, в рамках которого оно играет вспомогательную, но весьма важную роль. Оно используется для предварительного просмотра на ограниченную длину вариантов распространения волны сознательного возбуждения и оценки этих вариантов. Использование для этих целей средств подсознания позволяет сократить вреннЫе затраты на маршрутизацию волны сознательного возбуждения.
Управление процессами сознательного мышления со стороны мыслительных сценариев. Мыслительные сценарии включают в число своих компонентов метаэлементы управления памятью, возбуждение которых позволяет управлять процессами, протекающими в памяти системы. Эти элементы делают мыслительные сценарии и ДПО мощным инструментом управления процессами, протекающими в памяти системы. Именно наличие таких сценариев делает процессы мышления чрезвычайно гибкими и индивидуальными для каждой обучающейся системы.
Управление процессами, протекающими в памяти системы, со стороны средств сознательного мышления заключается в следующем.
1. Выполнение маршрутизации волны возбуждения, выбор и смена темы размышлений путём выбора ЭЗ, подлежащего возбуждению на очередном шаге мыслительного процесса.
2. Инициация, приостановка, прекращение и возобновление мыслительных процессов, в том числе организация пошагового их выполнения. При этом может выполняться управление темпом выполнения процессов. Мыслительный сценарий может регулировать длительность выполнения каждого шага процесса в отдельности.
3. Управление глубиной проникновения волны эфферентного возбуждения в мультипериферийный и периферийные отделы памяти, что позволяет вовлекать в процесс размышления ту или иную информацию или, напротив, игнорировать её.
4. Выбор формы и выполнение вербализации процессов мышления, а также инициация выполнения вспомогательных действий, сопровождающих процессы мышления.
5. Выбор и задание режима возбуждения ЭЗ на очередном шаге процесса сознательного мышления .
Подсознательное выполнение действий. В подсознательном режиме управление инициацией и ходом выполнения ОГВ выполняется исключительно метасредствами, которые реализуются элементами знаний и диспетчером памяти. Это управление заключается в следующем.
1. Выбор действия, подлежащего выполнению.
2. Инициация и прекращение выполнения действий. Задание скорости выполнения действия.
3. Задание интенсивности выполнения действия.
4. Задание режима возбуждения сценария действия – режима подсознательного выполнения действия.
Скорость, интенсивность и режим выполнения действия задаются только один раз при инициации выполнения сценария. Для их изменения в подсознательном режиме необходимо повторная инициация выполнения этого сценария.
Сознательное выполнение действий. В сознательном режиме диспетчер также выполняет некоторые управляющие функции. Он инициирует выполнение метапроцедуры сознательного мышления и приобретённых мыслительных сценариев в операционном режиме. Эти сценарии и выполняют основную работу по управлению процессами мышления и выполнения действиями. Диспетчер может в случае возникновения необходимости лишь прервать сознательное выполнение процесса и инициировать процессы подсознательного мышления или выполнения действий.
Управление выполнением действий со стороны мыслительных сценариев заключается в следующем.
1. Выбор действия, подлежащего выполнению и изменение этого выбора в случае возникновения в этом необходимости.
2. Инициация, приостановка, прекращение и возобновление выполнения действий, в том числе организация пошагового выполнения действий.
3. Управление скоростью выполнения действий. Выполняется также управление темпом пошагового выполнения действий. Мыслительный сценарий может регулировать длительность выполнения каждого шага выполняемого действия в отдельности.
4. Управление интенсивностью (силой) выполнения действия. Управление скоростью и интенсивностью выполнения действий может выполняться в ходе выполнения действия без его приостановки и возобновления .
5. Выбор и задание режима возбуждения сценария действия – режима подсознательного или сознательного выполнения действия .
Будем различать два основных режима работы ОС – «Бодрствование» и «Сон». Эти режимы работы являются аналогами режимов функционирования ЕОС. Разделение этих режимов позволяет не выполнять в режиме «Бодрствование» очень трудоемкую работу. Это, в свою очередь, позволяет обеспечить максимально быструю выработку реакции системы на входную информацию.
В режиме «Бодрствование» система осуществляет восприятие и запись входной сенсорной информации в память, а также выработку и реализацию реакции на нее. Регистрация и накопление информации, составляющей внешний входной и выходной потоки информации, приводит к порождению в памяти множества конкретных образов, многие из которых могут быть декомпозированы и обобщены.
Декомпозиции и обобщению подвергаются образы во всех отделах памяти, включая эффекторный. Процессы декомпозиции и обобщения образов очень трудоёмки. Они связаны с серьёзной перестройкой комплекса образов в памяти системы.
Трудоёмкость этих операций, а также разрушение ранее существовавших связей между ЭЗ, выполняемое в ходе этой перестройки, делает выполнение этих операций в темпе приёма и обработки входной информации весьма проблематичной. Можно предположить, что декомпозиция и обобщение накопленных за день конкретных образов выполняется отложенно, во время «сна» системы.
Нейрофизиологи зарегистрировали феномен, названный ими «парадоксальным сном», который характеризуется необыкновенно высокой активностью мозга. Не исключено, что декомпозиции и обобщения образов выполняется именно в течение этой фазы сна. Может быть поэтому «утро вечера мудренее»? Некоторые внешние сигналы поступают в систему также в режиме «Сон». Таковыми являются сигналы, которые вырабатываются при резком изменении содержимого мультисенсорного макрокадра. Они могут послужить причиной переключения системы в режим «Бодрствование» .
Возбуждение элементов знаний выполняется в различных режимах. Отправная точка – элемент знаний – возбуждается сенсорным кодировщиком, диспетчером памяти, декларативным понятийным образом или мыслительным сценарием в том или ином режиме. Этот элемент знаний будем называть головным для данной волны возбуждения. Головной ЭЗ выдаёт сигнал возбуждения одному или нескольким смежным с ним ЭЗ. Так начинает распространяться волна возбуждения, которой приписывается, помимо прочих параметров, также режим возбуждения. Элемент знаний, принимающий сигнал возбуждения, не просто регистрирует факт своего возбуждения, но и воспринимает параметры, которые несёт это сигнал, в том числе, признак режима возбуждения. Элемент знаний возбуждается в том режиме, признак которого несёт в себе полученный сигнал возбуждения. Каждый режим возбуждения в ЭЗ реализуется определённой метапроцедурой. Для каждого режима возбуждения и соответствующей ему метапроцедуры будем использовать одинаковые названия и аббревиатуры.
Наличие признака режима возбуждения, который несёт волна возбуждения, делает возможным одновременное прохождение в памяти системы нескольких волн одного или разных типов. Разнотипные волны возбуждения могут проходить на одном макротакте через один ЭЗ.
Отметим, что только внешнее афферентное возбуждение не требует задания режима возбуждения со стороны диспетчера или процесса сознательного мышления. Этот режим задается терминальными ЭЗ сенсорных ЧОП .
Основные процессы, протекающие в памяти системы, реализуются, в первую очередь, метапроцедурами возбуждения элементов знаний и образов, которые будем называть основными метапроцедурами возбуждения. Основные метапроцедуры возбуждения образуют три группы – метапроцедуры афферентного, эфферентного и горизонтального возбуждения. Они реализуют различные виды возбуждения. Каждая из этих групп включает в себя две или более метапроцедур. Эти метапроцедуры, как многие прочие метапроцедуры, функционируют в элементах знаний. Вид возбуждения, реализуемый каждой из этих метапроцедур, также будем называть режимом возбуждения.
Процессы возбуждения и торможения элементов знаний и образов не столь тривиальны, как может показаться на первый взгляд. Строгим описанием этих процессов можно считать лишь полностью отлаженный текст компьютерных программ, реализующих эти процессы. Но это выходит за рамки данной работы.
Приведенные в данной Части описания метапроцедур возбуждения и торможения не являются ни строгими, ни полными. Они содержат значительные упрощения с целью облегчения изложения и понимания, и лишь иллюстрируют эти процессы. Более строгое их описание, достаточное для разработки исчерпывающе точных алгоритмов этих метапроцедур, приведено в полном тексте проекта.
Конструкции представления знаний разрабатывались, в первую очередь, для реализации когнитивных метапроцедур. При этом предполагалось, что эти конструкции обеспечат эффективную реализацию не только когнитивных, но всех прочих метапроцедур. Рассмотрение последних подтверждает справедливость этого предположения .
При афферентном возбуждении волна возбуждения распространяются в памяти ОС от ЭЗ некоторого яруса по направлению к ЭЗ более высоких ярусов. При этом сигналы возбуждения передаются от компонентных элементов образа к его идентификатору. Афферентное возбуждение ЭЗ осуществляется по его нисходящим связям.
Элемент знаний при его возбуждении выдает сигнал возбуждения в свои восходящие связи. Так образом осуществляется передача сигналов от компонентного элемента знания включающему элементу знаний, и из одного отдела памяти в другой по внешним (между отделами памяти) связям. Будем полагать, что при открытых клапанах за один макротакт волна афферентного возбуждения пронизывает ОП всех уровней .
Волна эфферентного возбуждения зарождается на некотором ярусе, не являющимся внешним терминальным ярусом, и распространяется в направлении нижних ярусов вплоть до терминальных ЭЗ. Эфферентное возбуждение ЭЗ осуществляется по одной из его восходящих связей или их кусту. В результате эфферентного возбуждения ЭЗ выдаются сигналы эфферентного возбуждения во все нисходящие связи в определенном порядке, произвольном порядке или одновременно в зависимости от типа образа и режима возбуждения.
Выходная эфферентная информация понятийного ОП является входной информацией для мультипериферийного, сенсорного и эффекторного ОП, а выходная эфферентная информация мультипериферийного ОП – входной для сенсорного и эффекторного ОП. Выходная эффекторная информация эффекторных ЧОП является входной для эффекторных кодировщиков. Будем полагать, что сигналы эфферентного возбуждения терминальными ЭЗ сенсорного ОП не выдаются. За один макротакт волна эфферентного возбуждения при открытых клапанах пронизывает ОП всех уровней .
Хокинс [Хокинс Д., 2007], отмечает, что пути распространения волны эфферентного возбуждения намного запутаннее, чем это имеет место при афферентном возбуждении. Это и неудивительно. Каждый мультипериферийный и, особенно, понятийный ЭЗ опирается на множество нижележащих образов. Афферентное возбуждение такого ЭЗ осуществляется, как правило, от небольшого числа его компонентов. При этом возбуждается весьма ограниченное число ветвей возбуждаемого образа. При эфферентном возбуждении возбуждению потенциально подлежат все его компоненты. Это порождает задачу маршрутизации волны эфферентного возбуждения .
Общие сведении. Пусть часть компонентов некоторого образа возбуждены афферентно сигналами ВАВ или МАВ. Это инициирующие компоненты образа. Их возбуждение вызывает эфферентное возбуждение всех или части невозбуждённых афферентно компонентов образа. Это остаточные компоненты образа. Эфферентное возбуждение остаточных компонентов образа может вызвать их афферентное возбуждение на следующем шаге процесса, в силу чего возбуждаются один или множество других образов, компонентами которых являются афферентно возбуждённые остаточные компоненты. Весь описанный выше процесс повторяется для вновь афферентно возбуждённых образов. Это чередование волн афферентного и эфферентного возбуждения будем называть горизонтальным возбуждением. Оно может выполняться в рамках одного образа или их цепочки.
Средствами горизонтального возбуждения образов реализуются действия системы и процессы мышления. Группа метапроцедур горизонтального возбуждения включает в себя, по крайней мере, шесть метапроцедур – две метапроцедуры операционного, и четыре метапроцедуры мыслительного горизонтального возбуждения. Схемы операционного и мыслительного горизонтального возбуждения имеют довольно существенные различия.
Элементы афферентного и эфферентного отражения. В ходе горизонтального возбуждения имеет место смена направления волн возбуждения: волну афферентного возбуждения сменяет волна эфферентного возбуждения и, в ряде режимов горизонтального возбуждения, наоборот. Элементы знаний, в которых происходит такая смена, будем называть элементами отражения. Элементы знаний, в которой волна эфферентного возбуждения сменяется волной афферентного возбуждения, будем называть элементами афферентного отражения (ЭАО), а элементы знаний, в которых волна афферентного возбуждения сменяется волной эфферентного возбуждения, – элементами эфферентного отражения (ЭЭО) .
В ходе функционирования памяти системы возникает необходимость в блокировке прохождения волн афферентного и эфферентного возбуждения между отделами памяти. Эту функцию реализует система клапанов между отделами памяти. В зависимости от того, прохождение каких сигналов – афферентных или эфферентных – они блокируют, клапаны можно подразделить на афферентные и эфферентные.
Клапаны управляются диспетчером памяти, декларативными понятийными образами и приобретенными мыслительными сценариями. Диспетчер памяти может открывать клапаны, чтобы важная афферентная и эфферентная информация могла поступать из одного ОП в другой. Управление клапанами со стороны диспетчера и процессов сознательного мышления осуществляется путем возбуждения ими метаэлементов- контроллеров клапанов. В частности, эти метаэлементы являются компонентами мыслительных сценариев, и возбуждаются в ходе операционного возбуждения этих сценариев. Возбуждение этих метаэлементов декларативными понятийными образами и мыслительными сценариями позволяет «сознательно» управлять волнами афферентного и эфферентного возбуждения в памяти системы.
В данном разделе рассмотрены рубежи клапанирования потоков информации .
Предварительные замечания. Блокировка приёма афферентной информации через одну, несколько или все сенсорных подсистем неизбежно ведёт к потере части или всей внешней информации. Это встречается в поведении естественных ОС. Если система «увлечена» выполнением какого-либо процесса, то она может «пропустить» сенсорный статический или динамический образ, заслуживающий внимания.
Нерадивый ученик, занявшись на уроке каким-нибудь посторонним делом, «прослушает» рассказ учителя.
Блокировка приёма части сенсорной информации позволяет системе сконцентрироваться на приёме наиболее важной или интересной для неё сенсорной информации. Блокировка приёма всей сенсорной информации необходимо при выполнении системой мыслительных операций. Дело в том, что и обработка внешнего входного потока информации, и выполнение мышления сопровождается не только возбуждением существующих образов, но и композицией новых образов. Совместить синтез образов, выполняемый в рамках этих двух процессов, проблематично. «Бутылочными горлышками» являются открытые мультипериферийный и понятийный сценарии, в которых непрерывно регистрируются вся поступающая извне информация и выполняемые системой мыслительные операции.
Совместить выполнение процессов ВАВ и мышления можно в принципе путём создания двух независимых открытых мыслительных сценариев для регистрации процессов этих видов. Однако, такое разделение порождает другую проблему. Процессы ВАВ, мышления и выполнения системой действий зачастую очень тесно связаны между собой. Внешняя входная информация может вызвать инициацию процессов мышления, в результате которых система инициирует выполнение некоторых действий, что, в свою очередь, приводит к изменениям в операционной среде. Эти изменения отображаются во внешнем входном потоке информации. Разделение открытых сценариев порождает трудно преодолимые проблемы синхронизации фрагментов этих сценариев, выявления взаимосвязей между ними.
Клапанирование потока сенсорной информации, как это показано в последующих разделах, может выполняться на разных рубежах. Мыслительные процессы могут оперировать информацией тех ОП, в которые сенсорная информация не проникает в силу её блокировки. Поэтому, чем выше расположен порог афферентной блокировки, тем меньшим объёмом знаний может оперировать мыслительный процесс.
Клапанирование на рубеже «сенсорные кодировщики – сенсорные ЧОП». На входах сенсорных ЧОП, т.е. на рубеже «сенсорные кодировщики – сенсорные ЧОП», размещаются афферентные клапаны. Афферентные клапаны имеют все сенсорные ЧОП. Закрытие этих клапанов прекращает приём системой сенсорной информации через заблокированные сенсорные подсистемы.
Клапанирование афферентного потока информации на этом рубеже позволяет системе заблокировать поступление сенсорной информации через одни сенсорные подсистемы и сконцентрироваться на приёме этой информации через одну или небольшое число сенсорных подсистем. Наличие клапана для каждого сенсорного органа позволяет системе сконцентрироваться на восприятии сенсорной информации лишь одного вида. Например, если мы внимательно наблюдаем по телевизору острую хоккейную атаку, то можем «прослушать» комментарий, поскольку происходит полная концентрация внимания на восприятии только зрительной информации.
Человек может одновременно внимательно смотреть и слушать.
Блокировка приёма информации через сенсорные подсистемы на этом рубеже позволяет мыслительным процессам манипулировать сенсорными образами этих подсистем – вспоминать и порождать новые сенсорные образы путем выполнения различных преобразований содержащихся в памяти образов. Кроме того, сенсорная информация, в том числе зрительная и акустическая, возбуждает образы мультипериферийного и понятийного ОП, что может вызвать их горизонтальное возбуждение. Это будет приводить к хаотическому переключению с выполнения мыслительного процесса на обработку текущей сенсорной информации и обратно Клапанирование позволяет подавить этот эффект.
Клапанирование информации на этом рубеже небезопасно для ОС. Блокировка афферентного потока информации на этом рубеже приводит к тому, что система на время блокировки перестаёт воспринимать даже статические сенсорные образы. Это не позволяет системе распознавать во входном потоке информации образы важных и даже опасных СРМ, т.е. приводит к потере контроля со стороны ОС над операционной средой. Однако, поступление актуальной сенсорной информации может вызывать прекращение блокировки приёма информации на этом рубеже, вследствие чего может происходить и упомянутое хаотическое переключение с одного процесса на другой.
Клапанирование на рубеже «сенсорные ЧОП – мультипериферийный ОП». В ряде случаев представляется целесообразным организовать избирательную передачу информации или заблокировать её передачу из сенсорных ОП в мультипериферийный и понятийный ОП. Клапанирование информации на этом рубеже не препятствует восприятию системой статических сенсорных образов. Этим образам могут быть приписаны оценки, что позволяет системе в какой-то мере отслеживать состояние операционной среды. Но блокирование поступления информации в МПОП делает невозможным распознавание динамических сенсорных образов, которым также могут приписываться оценки.
Клапанирование на рубеже «сенсорные ЧОП – понятийный ОП». При создании ИЛБС может оказаться целесообразным существование непосредственной связи между сенсорными ЧОП, с одной стороны, и ПОП, с другой. Если такая связь в данной ИЛБС существует, то может оказаться целесообразным клапанирование волн афферентного и эфферентного возбуждения и на этом рубеже.
Клапанирование на этом рубеже имеет те же цели и выполняется точно так же, как клапанирование на рубеже «сенсорные ЧОП – мультипериферийный ОП».
Клапанирование на рубеже «мультипериферийный ОП – понятийный ОП». Клапан на границе между мультипериферийным и понятийным ОП позволяет системе на время «отключить» поступление в ПОП всей сенсорной сценарной информации. Это позволяет системе полностью сконцентрироваться на размышлениях с использованием знаний только понятийного уровня представления знаний.
Клапанирование на этом рубеже не препятствует постоянному контролю со стороны ПОП за появлением во входном потоке информации динамических образов с большими положительными или отрицательными оценками, поскольку в МПОП выполняется афферентное возбуждение сценарных образов, в том числе и тех, которым приписаны оценки.
Может показаться, что такая блокировка возможна только при выполнении подсознательного мышления. Однако, это не так. Сознательное мышление сопровождается произношением лингвистических конструкций вслух или «про себя» (понятийно-вербальные рассуждения), т.е. операционным эфферентным возбуждением мультипериферийных сценариев. А операционное горизонтальное возбуждение этих сценариев совместимо с ВАВ и мышлением за исключением случаев коллизии волн возбуждения. Закрытие афферентного клапана на этом рубеже не означает закрытия эфферентного клапана на том же рубеже. Поэтому прохождению сигналов эфферентного возбуждения из ПОП в МПОП ничто не препятствует.
Может также показаться, что как бы не был сосредоточен человек на своих мыслях, внешняя сенсорная информация все-таки «просачивается» в ПОП. И блокировки на этом рубеже нет. Но это не так. Это иллюзия, которая, видимо, может быть объяснена так. Рассматриваемый клапан закрывается периодически на весьма короткие отрезки времени. Пока клапан закрыт, мультипериферийный ОП выполняет, помимо прочего, функцию буфера, в котором накапливается внешняя сенсорная информация. После открытия этого клапана накопленная в МПОП информация может быть введена и обработана в ПОП .
Предварительные замечания. Ярусом, с которого стартует очередная волна эфферентного возбуждения, является ярус, на котором размещён выбранный элемент эфферентного отражения.
Эфферентное клапанирование позволяет регулировать глубину эфферентного возбуждения в ходе выполнения горизонтального возбуждения. Эта регулировка выполняется только при выполнении мыслительного эфферентного возбуждения. При операционном эфферентном возбуждении все эфферентные клапаны открыты, что позволяет волнам операционного эфферентного возбуждения беспрепятственно проходить до эффекторов.
Волна мыслительного эфферентного возбуждения при открытых клапанах проникает до самого нижнего, терминального яруса в сенсорных подсистемах и до эффекторов в эффекторных подсистемах.
Клапанирование потоков информации позволяет организовать либо виртуальное, либо реальное выполнение сценариев. Виртуальное выполнение сценария отличается от его реального выполнения, прежде всего тем, что при виртуальном выполнении сигналы эфферентного возбуждения не проходят в эффекторы. Их прохождение блокируется клапанами либо на рубеже «эффекторный ЧОП – эффекторы», либо на рубеже «мультипериферийный ОП – эффекторные ЧОП». В ходе выполнения мыслительных операций состояние эфферентных клапанов определяет, может ли использоваться в мыслительных операциях мультипериферийная, сенсорная и/или эффекторная информация.
Клапанирование на рубеже «понятийный ОП – мультипериферийный ОП». Закрытие клапана на рубеже «понятийный ОП – мультипериферийный ОП» позволяет понятийному ОП ограничить распространение волны эфферентного возбуждения понятийным отделом памяти и обеспечить автономную работу ПОП. Закрытие этого клапана лишает систему возможности использовать в мыслительных процессах мультипериферийной, сенсорной и эффекторной информации.
Клапанирование на рубеже «понятийный ОП – сенсорные ЧОП». Открытие клапана между ПОП и сенсорным ЧОП позволяет вспоминать и синтезировать сенсорные образы, например зрительные образы (зрительное воображение).
Клапанирование на рубеже «понятийный ОП – эффекторные ЧОП». Открытие клапана между ПОП и эффекторным ЧОП позволяет в операционном режиме выполнять действия, описываемые выполнимыми понятийными сценариями действий. В мыслительном режиме открытие этого клапана позволяет вовлекать в мыслительные процессы эффекторные образы.
Клапанирование на рубеже «мультипериферийный ОП – сенсорные ЧОП». Клапанирование на этом рубеже позволяет при выполнении мыслительных процессов вовлекать в эти процессы мультипериферийные образы, но без «вспоминания» сенсорных образов понятий, вовлеченных в эти процессы.
Открытие клапана между МПОП и сенсорным, например, зрительным ЧОП обеспечивает иллюстрацию возбуждаемых мультипериферийных и понятийных образов их сенсорными (зрительными) аналогами (зрительная память и зрительное воображение).
Клапанирование на рубеже «терминальный ярус сенсорных ЧОП – сенсоры». Нет бесспорных данных, которые позволили бы определенно ответить на вопрос, возбуждаются ли сенсоры при эфферентном возбуждении терминальных ЭЗ сенсорных ЧОП. Но в любом случае иметь клапаны на этом рубеже нет необходимости. Если эти сигналы могут проходить в сенсоры, то при возбуждении сенсорных терминалов они должны проходить в сенсоры безусловно. Если же такие сигналы не проходят, то и необходимости в клапанах на этом рубеже тем более нет .
Клапанирование на рубеже «мультипериферийный ОП – эффекторные ЧОП». Клапанирование на этом рубеже позволяет возбуждать выполнимые сценарии в мыслительном режиме, т.е. выполнять действия только виртуально. Клапаны имеются для каждого эффекторного ЧОП, что позволяет подключать к МПОП любую комбинацию эффекторных ЧОП.
Клапанирование на рубеже «терминальный ярус эффекторных ЧОП – эффекторы». Клапаны на границе между терминальным ярусом эффекторных ОП и эффекторами позволяет осуществлять либо реальное, либо виртуальное, «мысленное» выполнение системой некоторых действий. Пусть, например, а) клапан между ПОП и МПОП открыт, б) клапан между МПОП и эффекторным речевым ЧОП открыт, в) клапан между эффекторным ЧОП и речевыми эффекторами закрыт.
Тогда могут выполняться понятийно-вербальные рассуждения, которые сопровождаются произношением соответствующих лингвистических конструкций «про себя». Если клапан между эффекторным ЧОП и речевыми эффекторами открыт, то понятийно-вербальные рассуждения сопровождаются произношением лингвистических конструкций вслух.
Каждый эффектор имеет клапан. Это позволяет одновременно выполнять одни действия реально, а другие – виртуально. Например, сценарий может содержать идентификаторы следующих действий: произношения фраз, жестикуляции и мимики.
При выполнении этого сценария мы можем произносить фразы, а жестикуляцию и мимику можем подавлять, или наоборот. Животное может планировать свои дальнейшие действия в то время, когда оно убегает от преследующего врага.
Отличие от предыдущего клапана заключается в том, что открытие клапана на рубеже «мультипериферийный ОП – эффекторные ЧОП» и закрытие эфферентного клапана на данном рубеже позволяет более детально мысленно представлять себе выполнение действий .
В результате афферентного возбуждения в данном ОП оказываются полностью и/или частично возбужденными ряд конкретных и/или обобщённых ЭЗ. Выходная афферентная информация сенсорных и эффекторных ЧОП представляет собой входную информацию для мультипериферийного и понятийного ОП, а выходная афферентная информация мультипериферийного ОП – входную для понятийного ОП.
Афферентное возбуждение проникает в течение одного макротакта на ярус, номер которого определяется соотношением входной ассоциации и информации, хранящейся в данном ОП. Процесс афферентного возбуждения прекращается лишь тогда, когда волна этого возбуждения достигает самого верхнего яруса памяти, достижимого при текущем соотношении указанных факторов. Эти утверждения справедливы только в случае, когда все афферентные клапаны открыты. Закрытый клапан является границей распространения волны афферентного возбуждения .
Имеются две разновидности афферентного возбуждения – внешнее и мыслительное (внутреннее).
Волна внешнего афферентного возбуждения (ВАВ) инициируется возбуждением сенсоров. От них она распространяется к сенсорным кодировщикам, терминальным, и затем, нетерминальным узлам сенсорного, мультипериферийного и понятийного отделов памяти. Этот поток информации поступает в систему почти непрерывно в течение всей жизни обучающейся системы.
Мыслительное афферентное возбуждение (МАВ) является одним из основных компонентов мыслительного горизонтального возбуждения (МГВ), которое, в свою очередь, является одним из основных механизмов реализации процессов мышления обучающейся системы. Мыслительное горизонтальное возбуждение представляет собой чередование волн мыслительного афферентного и мыслительного эфферентного возбуждения.
Волна мыслительного афферентного возбуждения возникает без участия сенсоров и сенсорных кодировщиков. Она зарождается в ЭЗ как результат отражения пришедших в эти ЭЗ волн мыслительного эфферентного возбуждения. Она может возникнуть на любом ярусе сети.
Внешнее и мыслительное афферентное возбуждение имеют общие механизмы реализации. Вместе с тем, имеются и существенные различия между этими двумя видами афферентного возбуждения .
При внешнем афферентном возбуждении. Внешнее афферентное возбуждение (ВАВ) может быть полным или частичным. Для полного афферентного возбуждения (ПВАВ) идентификатора образа требуется полное возбуждение всех его компонентных ЭЗ в определенном или любом порядке в зависимости от типа образа. Частичное внешнее афферентное возбуждение (ЧВАВ) узла имеет место в том случае, если возбуждена часть компонентных ЭЗ образа в определенном или любом порядке в зависимости от типа образа.
При полном и частичном афферентном возбуждении ЭЗ сигнал афферентного возбуждения выдается во все восходящие связи этого ЭЗ. Величина выходного сигнала пропорциональна текущей степени афферентного возбуждения ЭЗ, выдающего этот сигнал.
В состояние частичного афферентного возбуждения образ переходит после афферентного возбуждения одного из своих компонентов. В этом состоянии он находится до тех пор, пока либо этот ЭЗ будет полностью возбужден, либо процесс его возбуждения будет прерван. Если процесс возбуждения ЭЗ ещё не прерван, то он находится в состоянии незавершенного афферентного возбуждения. После того, как процесс афферентного возбуждения прекращен без достижения полного афферентного возбуждения, образ переходит в состояние завершенного частичного афферентного возбуждения. В этом случае может быть выполнена декомпозиция частично возбужденного образа и порождение нового образа, являющегося отображением входной ассоциации.
При внешнем афферентном возбуждении возбуждаются сенсорные образы, сенсорные компоненты мультипериферийных образов, а также понятийные образы, опирающиеся на возбуждённые сенсорные и мультипериферийные образы. В разделе ВАВ в эффекторном ОП будет показано, что на ранних стадиях развития ОС афферентно могут возбуждаться и эффекторные образы и, от них, мультипериферийные и понятийные образы.
Полностью возбуждённый ЭЗ всегда является компонентом образа более высокого уровня вложенности. Если нет других таких образов, то таковыми являются открытые мультипериферийный и понятийный сценарии.
При мыслительном афферентном возбуждении. Мыслительное афферентное возбуждение всегда частичное, кроме случаев мыслительного афферентного возбуждения элементов афферентного отражения (см. раздел Элементы афферентного и эфферентного отражения). Эти ЭЗ в момент преобразования волны эфферентного возбуждения в волну афферентного возбуждения могут быть
возбуждены полностью или частично. Они наследуют степень возбуждения элементов знаний, которые возбуждают их эфферентно. Забегая несколько вперёд, скажем, что степень МЭВ и, следовательно, МАВ, элемента знаний равна 1, если волна МГВ, компонентом которой является волна МАВ, возбуждена диспетчером памяти, декларативным понятийным образом или мыслительным сценарием .
Сигналами МАВ, в отличие от сигналов ВАВ, возбуждаются все компоненты образов всех типов и видов – однородные и комбинированные. В частности, сигналами МАВ возбуждаются и сенсорные и эффекторные компоненты комбинированных сценариев .
Идентификатор обобщённого образа, в отличие от идентификатора конкретного образа, может быть афферентно возбуждён полностью или частично либо по всем, либо только по константным слотам. В дальнейшем будем различать эти два состояний идентификаторов обобщённых образов .
В ходе внешнего афферентного возбуждения решаются следующие чрезвычайно важные задачи: а) порождение новых конкретных сенсорных, мультипериферийных и понятийных образов СРМ, незнакомых системе, на основе внешней сенсорной информации, т.е. приобретение знаний об операционной среде; б) полное и частичное афферентное возбуждение известных системе сенсорных, мультипериферийных и понятийных конкретных и обобщённых образов, хранящихся в памяти системы, т.е. распознавание СРМ и их классов; в) инициация реального выполнения действий и/или процессов мышления .
Возбуждение содержащихся в памяти системы конкретных образов позволяет распознавать сущности реального мира, а возбуждение обобщённых образов – распознавать их классы. Ассоциации, составляющие входной поток информации, могут совпадать с образами в ОП полностью, частично или не совпадать вовсе. При совпадении имеет место полное или частичное возбуждение конкретных и обобщённых образов в памяти, что означает полное или частичное распознавание описываемых ими СРМ и/или классов СРМ, соответственно. Распознаются статические и динамические сущности реального мира, в том числе процессы, протекающие во внешнем по отношению к ОС мире, а также процессы, протекающих в самой ОС. Распознавание СРМ осуществляется на сенсорном, мультипериферийном и понятийном уровнях представления знаний.
В случае частичного ВАВ образов система пытается их восстановить. Частичное распознавание СРМ может иметь место в следующих случаях: а) когда входной образ описывает незнакомую системе СРМ, чем-то сходную с той, образ которой имеется в памяти, б) входной образ неполон или искажён помехами, в) приём образа ещё не завершён.
Зрительный образ может быть неполон или искажён помехами вследствие частичного попадания некоторого объекта в зрительный кадр, его частичного заслонения другим объектом, низкого качества входной информации – вследствие недостаточной освещённости, наличия тумана, загрязненности или иных дефектов оптических средств и т.п. В случае акустической информации частичное распознавание СРМ имеет место при наличии сильных шумов и других акустических помех, а также наличии дефектов в акустической сенсорной подсистеме.
Восстановление образа, когда его приём ещё не завершён, является распознавание некоторой СРМ с упреждением.
Восстановление частично возбуждённых образов выполняется средствами горизонтального мыслительного возбуждения (см. раздел Мыслительное горизонтальное возбуждение образов) в комплексе с метапроцедурой догадки. В сложных случаях и при наличии времени для решения этой задачи, такое
распознавание может быть выполнено при помощи средств сознательного мышления .
Общие сведения. Если внешний входной поток информации содержит образы незнакомых системе сущностей реального мира, то система выполняет композицию в памяти образов этих СРМ. Метапроцедура композиции образов выполняет построение образов СРМ, зарегистрированные обучающейся системой в текущем макрокадре. Для приёма и формирования образов динамических СРМ требуется последовательность макрокадров. На каждом макротакте образ такой СРМ дополняется одним компонентом.
Метапроцедура композиции образов имеет две модификации – афферентной и эфферентной композиции образов. В данном разделе рассматривается метапроцедура афферентной композиции. Метапроцедура эфферентной композиции в данном обзоре не рассматривается.
Отметим, что в ходе обработки входного потока информации осуществляется композиция только конкретных образов.
Построение сенсорных и эффекторных образов. В сенсорных ЧОП метапроцедура композиции образов связывает все зарегистрированные одной частной сенсорной подсистемой образы в моносенсорный макрокадр, а моносенсорные макрокадры – в мультисенсорный макрокадр.
Если в данный момент система выполняет какое-либо двигательные или биохимические действия, то другая разновидность метапроцедуры композиции регистрирует все действия, выполнение на данном макротакте, в моноэффекторных макрокадрах. Метапроцедура композиции связывает моноэффекторные макрокадры в мультиэффекторный макрокадр, который связывается с мультисенсорным макрокадром. При этом образуется мультипериферийный макрокадр.
Построение открытых сценариев. Метапроцедура композиции на каждом макротакте подсоединяет очередной мультипериферийный макрокадр в конец открытого мультипериферийного сценария, который тем самым регистрирует всю поступившую на вход системы внешнюю информацию и выполненные системой действия. Аппарат мультипериферийных макрокадров позволяет синхронизировать кванты входной и выходной информации.
В понятийном открытом сценарии регистрируется последовательность полного афферентного возбуждения понятий, что происходит далеко не на каждом макротакте.
Отображение образов в понятия. В сенсорных и мультипериферийном ОП время от времени возникают условия для образования новых или модификации существующих понятий и понятийных образов. Эти операции выполняет метапроцедура отображения периферийных и мультипериферийных образов в понятия. Здесь надо отметить, что понятия порождаются не только метапроцедурами, но и в результате выполнения мыслительных операций .
Частичное ВАВ некоторого образа может стать причиной его горизонтального возбуждения. Горизонтальное возбуждение этого образа может, в свою очередь, инициировать процесс мышления (поиска решений) или выполнения действий. Если этот образ – выполнимый сценарий, то его частичное афферентное возбуждение может инициировать возбуждение этого сценарий в мыслительном или операционном режиме .
Возбуждение одной волной ВАВ сенсорных, мультипериферийных и понятийных образов естественным образом реализует сформулированную Д.А. Поспеловым гипотезу о неразрывности символьно-логического и образного мышления [Поспелов Д.А., 1998], [Новости искусственного интеллекта, № 1, 1998.] .
ВАВ в сенсорном ОП. В результате афферентного возбуждения в сенсорном ОП выполняются распознавание конкретных СРМ и их классов, а также композиция новых для ОС образов. Волна ВАВ в сенсорных ОП завершается формированием моносенсорных макрокадров в каждом из этих ЧОП и мультисенсорного макрокадра.
ВАВ в эффекторном ОП. Можно полагать, что существуют две стадии развития ОС, на которых поведение ряда частных эффекторных подсистем принципиально различается. Будем называть эти стадии «детской» и «взрослой».
На начальной, «детской» стадии развития ОС терминальные ЭЗ эффекторных ЧОП способны возбуждаться спонтанно, хаотически. При этом эти ЭЗ выдают сигналы афферентного и эфферентного возбуждения. Сигналы эфферентного возбуждения приводятся в движение эффекторы, которые выполняют реальные действия. Помимо этого эффекторные частные ОП функционируют аналогично сенсорным частным ОП.
При каждом таком возбуждении терминальные эффекторные ЭЗ выдают в ЭЗ вышележащих ярусов сигналы афферентного возбуждения, что приводит к композиции эффекторных образов, формированию моноэффекторных и мультиэффекторных макрокадров. Мультиэффекторные макрокадры включаются в состав мультипериферийных макрокадров, которые становятся компонентами мультипериферийных сценариев. Эти эффекторные образы и мультипериферийные сценарии описывают выполняемые системой спонтанные, хаотические движения. Тем самым порождаются образы процедур-действий, которые способна выполнять ОС.
Большая часть этих образов-процедур оказывается нецелесообразными и впоследствии «забывается». Сохраняются только образы тех процедур, которые оказываются полезными в деятельности системы, например те из них, которые получают положительную оценку в силу того, что позволяют достичь поставленной локальной цели. Спонтанное возбуждение терминальных эффекторных ЭЗ есть основное средство приобретения навыков выполнения действий системой на начальных этапах её развития, в том числе обучения речи.
На «взрослой» стадии терминальные ЭЗ эффекторных ЧОП спонтанно уже не возбуждаются. Они возбуждаются только эфферентными сигналами. Приобретённые ранее сценарии действий совершенствуются. Приобретение новых и совершенствование имеющихся двигательных навыков «взрослая» ОС осуществляет путем целенаправленного выполнения уже освоенных ею действий, изменяя при этом их комбинации и параметры.
ВАВ в мультипериферийном ОП. Из сенсорных и эффекторных ЧОП волна внешнего афферентного возбуждения проникает в мультипериферийный ОП, в котором осуществляется а) распознавание динамических СРМ, описываемых наблюдаемыми сценариями; б) формирование очередного мультипериферийного макрокадра и присоединение его в конец открытого мультипериферийного сценария; в) отображение мультипериферийной информации в понятийный ОП; г) инициация выполнения мультипериферийных сценариев, описывающих реакцию системы на текущую входную информацию.
БОльшую часть образов, хранящихся в мультипериферийном отделе памяти, составляют сценарии – однородные (наблюдаемые) и комбинированные (выполнимые), априорные и приобретённые. Компоненты мультисенсорного макрокадра могут полностью или частично возбуждать наблюдаемые сценарии, что позволяет полностью или частично распознавать динамические сущности реального мира. Они также могут частично возбуждать выполнимые сценарии.
Частичное возбуждение одного или нескольких сценариев в мультипериферийном ОП может вызвать выполнение одного или нескольких из них. Если были возбуждены несколько альтернативных мультипериферийных сценариев, то диспетчер памяти или процессы сознательного мышления осуществляют выбор сценариев, подлежащих выполнению .
Если образ ситуации, описываемой текущим сенсорным макрокадром, требует ответной реакции системы, но релевантного этой ситуации сценария в памяти системы нет, то инициируется процесс синтеза такого сценария. Поиск и синтез сценариев представляет собой процесс поиска решений в мультипериферийном ОП.
Процессы выполнения сценариев и поиска решений в МПОП выполняются средствами мыслительного горизонтального возбуждения (см. раздел Мыслительное горизонтальное возбуждение образов).
ВАВ в понятийном ОП. Волна афферентного возбуждения из сенсорных и мультипериферийного отделов памяти проникает в понятийный отдел памяти, если данная ОС имеет его. Схема обработки входного потока понятийной информации в целом аналогична схеме обработки входного потока мультипериферийной информации. Также как и там, в понятийном отделе памяти осуществляется возбуждение конкретных и обобщённых декларативных и сценарных образов, а также композиция конкретных понятийных образов. При частичном возбуждении понятийного образа может быть инициирован процесс его горизонтального возбуждения. Если этот образ – понятийный сценарий, то может инициироваться его выполнение.
Процессы афферентного возбуждения в понятийном ОП существенно отличаются от таких же процессов в мультипериферийном ОП. В процессе обработки входного потока информации осуществляется отображение периферийных и мультипериферийных нелингвистических и лингвистических образов в понятия .
Мыслительное афферентное возбуждение во многом аналогично внешнему афферентному возбуждению. Имеются также серьёзные отличия. В частности, волна МАВ зарождается, как правило, не на внешнем терминальном ярусе сети, а в ЭЗ, лежащих на глубинных ярусах сенсорного, эффекторного, мультипериферийного или, даже, понятийного ОП. Мыслительное афферентное возбуждение самостоятельной роли не играет. Оно является неотъемлемым компонентом мыслительного горизонтального возбуждения (см. раздел Мыслительное горизонтальное
возбуждение образов).
При мыслительном афферентном возбуждении не выполняется ни распознавание СРМ, ни композиция новых образов. Мыслительное афферентное возбуждение – один из шагов продвижения волны мыслительного горизонтального возбуждения по памяти ОС, в ходе которого выполняется а) распознавание частично распознанных СРМ, б) распознавание СРМ с упреждением, в) поиск решения путем нахождения пути между исходным и целевым образами, д) построение логических цепочек и другие мыслительные операции; е) построение новых образов.
Метапроцедура МАВ универсальна для всех видов (режимов) мыслительного горизонтального возбуждения .
При афферентном возбуждении инициирующими компонентами образа будем называть те компоненты образа, афферентно возбуждение которых вызывает его горизонтальное возбуждение. Нисходящие связи идентификатора образа с инициирующими компонентами будем называть инициирующими нисходящими связями. Все или часть компонентов образа, не являющихся инициирующим, будем называть остаточными компонентами. Нисходящие связи идентификатора образа с остаточными его компонентами будем называть остаточными нисходящими связями.
Отнесение того или иного компонента образа к категории остаточных зависит от режима выполнения горизонтального возбуждения, типа образа и расположения инициирующей субассоциации в компонентной ассоциации образа .
Эфферентное возбуждение ЭЗ, в отличие от афферентного возбуждения, всегда осуществляется только по одной одинарной восходящей связи, или всем связям, образующим куст. Подчеркнём, что эфферентное возбуждение элемента знаний при его возбуждение через куст осуществляется только в том случае, когда сигналы возбуждения поступают по всем связям куста, т.е. приёмник сигналов от этих связей в элементе знаний реализует логическую функцию «И» .
Эфферентное возбуждение имеет большее число разновидностей, чем афферентное возбуждение. БОльшую часть этих разновидностей будем называть режимами эфферентного возбуждения. Но существуют два альтернативных вида ЭВ, которые режимами возбуждения не являются. Это полное и частичное ЭВ .
Режимы эфферентного возбуждения элементов знаний и образов будем подразделять в следующих плоскостях.
а) операционное и мыслительное ЭВ; б) подсознательное и сознательное ЭВ; в) самостоятельное, компонентное и отражённое.
Реальный режим эфферентного возбуждения может быть отнесен в каждой из этих плоскостей к тому или иному виду. Например, одним из таких режимов является самостоятельное подсознательное операционное ЭВ. Вместе с тем, существуют не все возможные комбинации указанных режимов.
Во всех случаях инициации волны ЭВ предшествуют - формирование одного из альтернативных множеств ЭЗ, являющихся кандидатами на эфферентное возбуждение на следующем шаге мыслительного процесса; - ранжирование образов-кандидатов на эфферентное возбуждение в этом альтернативном множестве и выбор из их числа одного образа или их группы; - выбор и задание режима возбуждения .
Комбинированные образы – мультипериферийные и понятийные сценарии действий, а также мыслительные сценарии – могут эфферентно возбуждаться в режиме либо реального, либо виртуального (мысленного) выполнения описываемых ими действий и процессов мышления. Режим реального выполнения действия будем называть режимом операционного возбуждения, а режим виртуального выполнения – режимом мыслительного возбуждения. Компоненты выполнимых сценариев также возбуждаются в одном их этих режимов.
Операционное эфферентное возбуждение выполнимых сценариев имеет своим следствием реальное выполнение системой некоторых действий или мыслительных операций. Мыслительное эфферентное возбуждение, так же как и мыслительное афферентное возбуждение, самостоятельного значения не имеет и используется лишь как компонент мыслительного горизонтального возбуждения.
Декларативные образы и наблюдаемые сценарии эфферентно возбуждаются только в мыслительном режиме .
Основные черты подсознательного и сознательного выполнения процессов в памяти системы приведены в разделе Подсознательное и сознательное выполнение процессов мышления и действий. Эти черты относятся и к эфферентному возбуждению. Более подробно эти вопросы рассмотрены ниже при рассмотрении подсознательного и
сознательного операционного и мыслительного возбуждения .
Самостоятельное эфферентное возбуждение. Волна самостоятельного эфферентного возбуждения инициируется диспетчером памяти, декларативным понятийным образом или приобретённым мыслительным сценарием. Они осуществляют инициацию волны возбуждения посредством метаэлемента-контроллера.
Возбуждаемым элементом знаний является идентификатор образа, выбранный из одного из альтернативных множеств (см. раздел Альтернативные множества), или из декларативного понятийного образа типа «надо сделать». Поэтому в возбуждаемом образе отсутствуют инициирующие компоненты, а все его компоненты рассматриваются как остаточные.
Самостоятельным этот вид эфферентного возбуждения является в том смысле, что оно не является компонентом горизонтального возбуждения, а может быть отдельной функциональной единицей протекающих в памяти системы процессов.
В полном смысле этого слова самостоятельным может быть только операционное эфферентное возбуждение. Самостоятельное мыслительное эфферентное существует, но только как первый полуцикл мыслительного горизонтального возбуждения.
Компонентное эфферентное возбуждение. Компонентное эфферентное возбуждение имеет место в следующем случае. Пусть имеется ЭЗ Si, одним из компонентов которого является ЭЗ Si,j. Последний может быть идентификатором компонентного образа. Компонентным эфферентным возбуждением элемента знаний Si,j будем называть его возбуждение эфферентным сигналом, исходящим из элемента знаний Si. Инициация волны компонентного эфферентного возбуждения выполняется не диспетчером памяти или процессом сознательного мышления, а идентификатором образа, включающим по отношению к идентификатору данного образа.
При компонентном ЭВ отсутствуют инициирующие компоненты. Все компоненты возбуждаемого образа рассматриваются как остаточные.
Режим выполнения компонентного ЭВ определяется режимом ЭВ включающего образа.
Отражённое эфферентное возбуждение. Эфферентное возбуждение, являющееся компонентом горизонтального возбуждения, будем называть отраженным эфферентным возбуждением. Волна отраженного эфферентного возбуждения инициируется при отражении сигнала афферентного возбуждения в элементе эфферентного отражения (см. раздел Элементы афферентного и эфферентного отражения). Отражённое эфферентное возбуждение имеет место на каждом цикле
горизонтального возбуждения по завершении цикла мыслительного афферентного возбуждения.
Отражённое эфферентное возбуждение отличает от самостоятельного и компонентного возбуждения наличием в эфферентно возбуждаемом образе инициирующих, т.е.
афферентно возбужденных компонентов, вследствие чего этот образ и попал в число кандидатов на горизонтальное возбуждение. В ходе отражённого эфферентного возбуждения инициирующие компоненты образа эфферентно не возбуждаются. Эфферентно возбуждаются только остаточные компоненты образа.
Режим выполнения отраженного эфферентного возбуждения полностью определяется режимом выполнения горизонтального возбуждения, компонентом которого оно является .
Будем полагать, что полное эфферентное возбуждение идентификатора образа и, следовательно, всех его компонентов имеет место при а) самостоятельном ЭВ, б) компонентном ЭВ, если включающий по отношению к нему ЭЗ возбуждён полностью эфферентно или афферентно, в) отражённом ЭВ, если элемент эфферентного отражения возбуждён полностью афферентно .
Частичное эфферентное возбуждение элемента знаний имеет место при а) компонентном ЭВ, если включающий по отношению к нему ЭЗ возбуждён частично эфферентно или афферентно, б) отражённом ЭВ, если элемент эфферентного отражения возбуждён частично афферентно.
Нетрудно видеть, что при компонентном возбуждении ЭЗ наследует степень возбуждения включающего по отношению к нему элемента знаний, а при отражённом возбуждении – степень афферентного возбуждения элемента отражения .
Различия между операционным и мыслительным эфферентным возбуждение весьма значительны. Алгоритмы метапроцедур эфферентного операционного возбуждения очень схожи с алгоритмами метапроцедур горизонтального операционного возбуждения (см. раздел Горизонтальное возбуждение).
Сказанное в данном разделе в равной степени относится к самостоятельному, компонентному и отраженному ЭВ .
Для выполнения некоторого действия эфферентно возбуждается в операционном режиме идентификатор сценария, описывающего процесс выполнения этого действия.
Среди разных видов операционного эфферентного возбуждения (ОЭВ) самостоятельное значение имеет только возбуждение, названное выше самостоятельным. В режиме компонентного операционного ЭВ возбуждаются сценарии, являющиеся компонентами сценариев более высокого уровня вложенности.
Отражённое операционное ЭВ, как это будет видно из последующего текста, является, компонентом операционного горизонтального возбуждения.
Волна операционного эфферентного возбуждения достигает эффекторов или управляющих метаэлементов, что влечёт реальное выполнение системой действий или операций по управлению процессами мышления.
При операционном эфферентном возбуждении возбуждаются только эффекторные и комбинированные компоненты сценариев. Поэтому в режиме операционного эфферентного возбуждения могут эфферентно возбуждаться образы в эффекторных, мультипериферийном и понятийном отделах памяти. Сенсорные образы в этом режиме эфферентно не возбуждаются. В ходе выполнения сценария они возбуждаются сигналами ВАВ.
Операционное эфферентное возбуждение может выполняться в подсознательном или сознательном режимах .
Метапроцедура подсознательного операционного эфферентного возбуждения сценариев действий. Подсознательное операционное ЭВ сценариев действий протекает под управлением исключительно метасредств – диспетчера памяти и метапроцедуры подсознательного операционного эфферентного возбуждения сценариев действий (ПОЭВ-СД).
Эфферентное возбуждение идентификатора выполнимого сценария действия выполняет диспетчер памяти. При этом диспетчер задаёт величины, определяющие интенсивность (силу) и скорость выполнения действия. Значения этих параметров диспетчер памяти может изменять в ходе выполнения действия.
Остальное управление процессом ПОЭВ-СД выполняет идентификатор сценария, возбуждённый в этом режиме. Он выполняет последовательное операционное эфферентное возбуждение компонентных мультипериферийных макрокадров в порядке их следования в компонентной ассоциации на смежных макротактах. На каждом макротакте возбуждается один мультипериферийный кадр. Возбуждение сценария начинается с его первого остаточного компонента. Сенсорные компоненты мультипериферийных макрокадров, которые являются компонентами сценариев, играют роль образов обратной связи, позволяющих контролировать ход выполнения действия. Сенсорные компоненты первых мультипериферийных кадров могут игнорироваться. Волна эфферентного возбуждения достигает эффекторов.
Метапроцедура сознательного операционного эфферентного возбуждения сценариев действий. Сознательное операционное эфферентное возбуждение сценариев действий (СОЭВ-СД) протекает под управлением процессов сознательного мышления и одноимённой метапроцедуры.
Эфферентное возбуждение идентификатора сценария действий выполняют ДПО или мыслительные сценарии. Они же задают скорость и интенсивность выполнения действий, которые они могут изменять в ходе выполнения действий, не прерывая их выполнения. Декларативные понятийные образы и мыслительные сценарии могут также прекращать выполнение сценария, управлять пошаговым выполнением действий и его темпом, приостанавливать и возобновлять их выполнение и т.п.
Управление возбуждением компонентов сценария действий выполняет его идентификатор, возбуждённый в режиме СОЭВ-СД. Он выполняет это управление в соответствии с текущими значениями параметров, задаваемыми и изменяемыми декларативными понятийными образами или мыслительными сценариями .
Каждый выполнимый сценарий формируется при определённой скорости и интенсивности (силы) выполнения действия, которое он описывает. Эти скорость и интенсивность выполнения действия будем называть ординарными для этого сценария. Действие, описываемое сценарием, может выполняться со скоростью, отличной от ординарной.
Выполнение действий со скоростью, меньше ординарной, осуществляется путём возбуждения смежных макрокадров сценария на каждом n-м (n > 1) макротакте. Выполнение сценария со скоростью, превышающей ординарную, выполняется, напротив, путём возбуждения на каждом смежном макротакте только каждого n-го (n > 1) компонентного макрокадра сценария.
Регулировке подвержена также интенсивность выполнения действия. При незначительных отклонениях скорости и интенсивности выполнения действия от ординарных значений порождения нового выполнимого сценария может не происходить. При значительном изменении этих параметров на базе этого сценария формируется новый сценарий, компонентами которого являются те же эффекторы, что и в исходном сценарии. Новый выполнимый сценарий формируется в том случае, если изменение скорости или/и интенсивности выполнения действий существенно изменяет сенсорные образы, поступающие в систему в ходе выполнения действий .
Если в данный момент система выполняет какие-либо двигательные или биохимические действия, то эфферентная разновидность метапроцедуры композиции регистрирует все действия, выполненные на данном макротакте, в моноэффекторных макрокадрах. Она же связывает моноэффекторные макрокадры, зарегистрированные на одном макротакте, в мультиэффекторный макрокадр, который связывается с мультисенсорным макрокадром. При этом образуется мультипериферийный макрокадр. Сформированный мультипериферийный макрокадр записывается в конец открытого мультипериферийного сценария .
В операционном режиме возбуждаются только выполнимые сценарии действий и мыслительные сценарии, т.е. образы типа «КР» или «КЗ». В этом режиме компоненты сценарии возбуждаются последовательно в порядке их следования в компонентной ассоциации. При подсознательном возбуждении сценария действий выполняется последовательное возбуждение его компонентных мультипериферийных макрокадров по одному на каждом макротакте. При возбуждении этих сценариев в сознательном режиме длительность возбуждения каждого макрокадра регулируется декларативными понятийными образами или мыслительными сценариями. Темп возбуждения компонентов мыслительного сценария определяется им самим .
Мыслительное ЭВ самостоятельного значения не имеет. Мыслительные процессы представляют собой процессы возбуждения цепочек образов большей или меньшей длины, а не отдельных образов. Поэтому эти процессы реализуются мыслительным горизонтальным возбуждением. Мыслительное эфферентное возбуждение, так же как и мыслительное афферентное возбуждение – лишь компонент, пусть очень важный, аппарата мыслительного горизонтального возбуждения.
В мыслительном режиме эфферентно могут возбуждаться все компоненты образов всех видов, без каких либо ограничений. Так, в мыслительном режиме эфферентно могут возбуждаться все компоненты комбинированного образа – сенсорные, эффекторные и комбинированные. Поэтому мыслительное эфферентное возбуждение действует во всех отделах памяти – сенсорном, эффекторном, мультипериферийном и понятийном.
При этом эффекторы в комбинированных образах не возбуждаются, что позволяет выполнять сценарии только виртуально (мысленно). Однородные образы эфферентно возбуждаются лишь в мыслительном режиме, поскольку они не описывают подлежащих реальному выполнению действий.
При эфферентном возбуждении образов выполняется возбуждение приписанных им оценок, если таковые имеются .
Компонент процессов мышления. Основным аппаратом реализации процессов мышления является мыслительное горизонтальное возбуждение. Мыслительное эфферентное возбуждение, наряду с мыслительным афферентным возбуждением, является неотъемлемым компонентом МГВ и самостоятельного значения в процессах мышления не имеет. Мыслительное эфферентное возбуждение участвует в реализации как подсознательного, так и сознательного мышления, в том числе, понятийно-вербальных рассуждениях.
Выполнение действий и мыслительных операций в мыслительном режиме. Мыслительное выполнение действий – один из важнейших компонентов аппарата поиска решений. Мыслительное выполнение выполнимых сценариев действий позволяет системе мысленно имитировать выполнение действий, которые она может выполнить. Это позволяет системе «проигрывать» разные сценарии, с целью выбора наилучшего. При этом распространение волны эфферентного возбуждения блокируется на рубеже либо между терминальными узлами эффекторного ОП и эффекторами, либо на рубеже между МПОП и эффекторными ЧОП, что препятствует реальному выполнению действий.
В мыслительном режиме могут выполняться и мыслительные сценарии. При этом мыслительные операции не выполняются, но система получает возможность оценить целесообразность выполнения того или иного мыслительного сценария при текущих условиях. Например, таким способом система может оценить, в состоянии ли она перемножить два числа «в уме», или она должна применить способ умножения «столбиком».
Вспоминание образов. Процесс эфферентного возбуждения образов представляет собой, по существу, процесс вспоминания образов из всех отделов памяти. Так осуществляется вспоминание сенсорных, эффекторных, мультипериферийных, лингвистических и понятийных образов.
Выборка сенсорной информации при помощи её эфферентного возбуждения представляет собой реализацию сенсорной, например, зрительной памяти. Этот механизм моделирует механизм в ЕОС, называемый также сенсорным, в частности, зрительным воображением. При эфферентном возбуждении зрительных образов возникает виртуальная картина на фоне реально видимого зрительного кадра .
Синтез образов. В ходе мыслительного эфферентного возбуждения образов осуществляется синтез образов путём конкретизации обобщённых образов, синтез образов их конкатенацией и по аналогии, синтез сценариев подражанием. Выполняются также разного рода преобразования конкретных и обобщённых сенсорных, эффекторных, мультипериферийных и понятийных образов. Применительно к зрительным образам в ходе эфферентного возбуждения могут выполняться плоскостные, пространственные, масштабные, контурные, цветовые и другие преобразования.
В мультипериферийном отделе памяти в ходе эфферентного возбуждения выполняется синтез сценариев, в том числе, сценариев, описывающих лингвистические конструкции.
В понятийном отделе памяти средствами мыслительного эфферентного возбуждения выполняется синтез декларативных понятийных образов, понятийных сценариев, а также лингвистических конструкций .
Метапроцедуры мыслительного эфферентного возбуждения (МЭВ) используются только в рамках метапроцедур подсознательного или сознательного мыслительного горизонтального возбуждения (ПМГВ или СМГВ, соответственно) как компоненты последних. Каждая из метапроцедур МЭВ специфична для метапроцедуры мыслительного горизонтального возбуждения (МГВ), в рамках которой она используется.
Мыслительные сценарии могут управлять также процессами СМГВ. В частности, при мыслительном эфферентном возбуждении некоторого образа мыслительные сценарии могут управлять очерёдностью возбуждения ветвей этого образа, маршрутом и глубиной эфферентного возбуждения. Если управление мыслительным эфферентным возбуждением образа выполняется мыслительными сценариями, которые сами выполняются в режиме сознательного возбуждения, то такое эфферентное возбуждение будем называть сознательным МЭВ .
В различных режимах эфферентного возбуждения образа его компоненты могут возбуждаться одним из двух следующих способов – либо одновременно, на одном макротакте, либо последовательно по одному компоненту на каждом макротакте. Во втором случае порядок возбуждения компонентов образа определяется его типом .
Можно полагать, что обобщённые образы эфферентно возбуждаются как в операционном, так и в мыслительном режиме. Эфферентное возбуждение обобщённых образов отличается от возбуждения конкретных образов наличием переменных слотов. При операционном возбуждении обобщённого образа при возбуждении его переменного слота выполняется тем или иным способом выбор компонента этого слота, подлежащий возбуждению. Такая же схема возбуждения компонентов переменных слотов может использоваться и при мыслительном эфферентном возбуждении. Но в этом режиме может применяться и иная стратегия – последовательный перебор различных сочетаний компонентов переменных слотов.
Такой перебор может выполняться под управлением ДПО или мыслительного сценария, что придаёт ему осмысленный и целенаправленный характер .
Эфферентное возбуждение элемента знаний может выполняться по нескольким восходящим связям этого ЭЗ, образующим куст. Рассмотрим следующий пример.
Пусть система хочет избавиться от нежелательного визитёра. Она может выразить это словами различной степени вежливости/грубости – «ах, оставьте меня», «простите, но у меня сейчас неотложные дела», «я вас больше не задерживаю», «вот Вам бог, а вот и порог», «пшёл прочь!» .
Рассмотрим понятийные и лингвистические образы, используемые в этой ситуации.
<пожелание, чтобы визитёр ушёл> (ИЛИ/Н) [100], [101], [102]. [103], [104].
<очень вежливо> (ИЛИ/Н) [100].
<вежливо> (ИЛИ/Н) [101].
<грубовато> (ИЛИ/Н) [102].
<грубо> (ИЛИ/Н) [103].
<очень грубо> (ИЛИ/Н) [104]. [100] (КР) [ах, оставьте меня].
[101] (КР) [простите, но у меня сейчас неотложные дела].
[102] (КР) [я вас больше не задерживаю]. [103] (КР) [вот Вам бог, а вот и порог]. [104] (КР) [пшёл прочь!].
Пусть в результате некоторых размышлений система приходит к решению, что форма ответа должна быть такой: «я вас больше не задерживаю». Декларативный понятийный образ или мыслительный сценарий эфферентно возбуждает элементы знаний <пожелание, чтобы визитёр ушёл> и <грубовато>. Эти ЭЗ, в сою очередь, эфферентно возбуждают ЭЗ [100], [101], [102], [103], [104]. Но полностью эфферентно возбуждается только куст элемента знаний [102], поскольку в нём совпадают сигналы от ЭЗ <пожелание, чтобы визитёр ушёл> и <грубовато>. Прочие ЭЗ эфферентно не возбуждаются .
Пусть в примере из предыдущего раздела мыслительный сценарий, инициировал волны мыслительного эфферентного возбуждения. Волна мыслительного эфферентного возбуждения от ЭЗ [102] распространяется вниз в МПОП, где эфферентно возбуждает совокупность мультипериферийных сценариев действий, которые выполняют произношения различных фраз, в том числе, выбранной фразы. Но эту фразу система может не произносить, а только представить себе произнесение этой фразы. Это может помочь системе представить реакцию визитёра. В этом случае мультипериферийный сценарий возбуждается в мыслительном режиме. Если же система решает произнести эту фразу, то она может сделать это либо вслух, либо «про себя». Для выбора режима возбуждения мультипериферийного сценария действий, а также режима произношения фразы мыслительный сценарий эфферентно возбуждает соответствующие понятия, которые также выдают сигналы эфферентного возбуждения. Эти сигналы поступают в идентификаторы множества мультипериферийных сценариев действий, но воздействуют только на идентификатор того сценария, который эфферентно возбуждён по ещё одной восходящей связи.
Аналогичным образом мыслительный сценарий может управлять выполнением любых действий – скоростью, темпом пошагового выполнения, интенсивностью (силой) .
При эфферентном возбуждении инициирующей является восходящая связь или куст, по которым ЭЗ мог получить сигнал эфферентного возбуждения. Остальные восходящие связи и кусты этого ЭЗ – остаточные. По ним ЭЗ может выдать сигналы МАВ. В этом случае он будет элементов афферентного отражения .
Состояние каждого элемента знаний в каждый момент времени характеризуется рядом параметров. Состояние системы в целом также характеризуется, по крайней мере, одним параметром. Эти параметры рассмотрены в данном разделе. Они работают в разных режимах возбуждения по-разному. Модификация параметров выполняется метапроцедурами .
Вероятно, для реального моделирования процессов мышления и поведения ОС потребуются более изощрённые алгоритмы модификации рассмотренных в данном разделе величин. Но для целей настоящего изложения ограничимся приведёнными ниже алгоритмами .
Состояние каждого ЭЗ Sn в любой момент времени характеризуется величиной, которую будем называть степенью или коэффициентом возбуждения, который будем обозначать kSn. Будем различать коэффициенты афферентного и эфферентного возбуждения, которые будем обозначать как kSn,а и kSn,э, соответственно.
Процесс увеличения степени kSn ЭЗ Sn будем называть возбуждением ЭЗ, а процесс снижения значения величины kSn – торможением этого ЭЗ. Функционирование памяти ОС заключается в распространении возбуждения элементов знаний.
Степени возбуждения приписываются ЭЗ всех типов, кроме ЭЗ знаний типа «ИЛИ» .
Общие сведения. Определение степени афферентного возбуждения идентификатора простого или составного образа осуществляется путем учета полностью афферентно возбужденных терминальных компонентов этого образа. Идентификатору каждого образа при создании этого образа приписывается число его терминальных компонентов. Это позволяет идентификатору образа определять на каждом макротакте степень своего афферентного возбуждения.
Степень афферентного возбуждения внешнего терминального ЭЗ. Внешний терминальный ЭЗ можно рассматривать как идентификатор вырожденного конкретного образа. Будем полагать, что степень афферентного возбуждения внешнего терминального ЭЗ всегда равна 1.
Степень афферентного возбуждения ЭЗ типа «КР». Пусть имеется образ Sn (Tr) S1, S2,…, Sm, где ЭЗ S1, S2,…, Sm – терминальные компоненты ЭЗ Sn. Пусть афферентное возбуждение компонентной ассоциации элемента знаний Sn начинается с ЭЗ Si, i = 
1, m . Тогда после возбуждения j-го компонента, j = 1, m , j i, если до этого момента соблюдались все правила возбуждения образа данного типа, степень афферентного возбуждения kSn,а элемента знаний Sn определяется следующим соотношением: kSn,а = (j-i+1)/m. (IV-1) Нетрудно видеть, что значение степени афферентного возбуждения лежит в интервале 0 kSn,а 1.
Степень афферентного возбуждения будем подразделять на полную (kSn,а = 1) и частичную (0 < kSn,а < 1).
Степень афферентного возбуждения ЭЗ типа «КЗ». Степень афферентного возбуждения ЭЗ типа «КЗ» определяется аналогично степени афферентного возбуждения ЭЗ типа «КР». Единственное отличие заключается в том, что, поскольку в образах типа «КЗ» отсутствуют первый и последний компоненты, в качестве первого принимается первый афферентно возбуждённый ЭЗ. Последующие номера присваиваются компонентам образа в порядке их следования в компонентной ассоциации.
Степень афферентного возбуждения ЭЗ типа «И». Значения афферентной степени возбуждения образов типа «И» определяется так же, как и для образов типа «КР», во всех отношениях, кроме того, что в случае образов типа «И» порядок возбуждения их компонентов не имеет значения. В качестве первого компонента принимается первый афферентно возбуждённый ЭЗ. Последующие номера присваиваются компонентам образа в порядке их возбуждения.
Степень афферентного возбуждения ЭЗ типа «ИЧП». Схема определения степени афферентного возбуждения ЭЗ типа «ИЧП» отличается от схемы определения степени возбуждения ЭЗ типа «КР» только тем, что возбуждение идентификатора образа типа «ИЧП» осуществляется от одного компонентного ЭЗ .
Идентификаторам обобщённых образов приписывается две степени афферентного возбуждения – по всем и только по константным слотам. Обобщённый образ, будучи афферентно возбуждённым по всем слотам частично, может быть возбуждён полностью по константным слотам .
Предварительные замечания. Эфферентное возбуждение имеет множество разновидностей (см. раздел Режимы возбуждения). Эти разновидности (режимы) имеют более или менее существенные алгоритмические различия, в том числе, различия в алгоритмах исчисления степени эфферентного возбуждения. Различна также роль этой величины в разных режимах эфферентного возбуждения. Эти особенности рассматриваются при детальном рассмотрении режимов эфферентного возбуждения, которое в данном обзоре не приводится. Здесь рассмотрим только общие аспекты определения степени эфферентного возбуждения. В частности, покажем, что при эфферентном возбуждении, в отличие от афферентного возбуждения, степень возбуждения идентификатора образа может отличаться от степени возбуждения образа в целом.
Степень эфферентного возбуждения идентификатора образа. Идентификатор Sn образа в эфферентно возбуждается одним из следующих способов: а) сигналом эфферентного возбуждения, поступающим в данный ЭЗ по восходящим связям от включающего ЭЗ; б) диспетчером памяти; в) процессом сознательного мышления.
Будем полагать, что в случае а) степень эфферентного возбуждения идентификатора образа равна степени афферентного или эфферентного возбуждения элемента знаний, который выдаёт сигнал эфферентного возбуждения.
Будем полагать, что в случаях б) и в) имеет место полное эфферентное возбуждение этого ЭЗ: kSn,э = 1.
Степень эфферентного возбуждения конкретного образа. Некоторые виды эфферентного возбуждения образа могут прерываться в любой момент этого процесса, в том числе, в самом начале, когда это возбуждение фактически еще не началось. При получении сигнала эфферентного возбуждения идентификатор образа выдаёт сигналы эфферентного возбуждения в свои нисходящие связи или в часть их.
Если компоненты образа возбуждаются последовательно, то в случае прерывания эфферентного возбуждения образа возбуждаются не все компоненты, подлежащие эфферентному возбуждению, т.е. может иметь место частичное эфферентное возбуждение самого образа. Итак, при полном эфферентном возбуждении идентификатора образа сам образ может быть эфферентно возбуждён полностью, частично или не возбуждён вовсе в случае прерывания его возбуждения в самом начале. Степень возбуждения образа после завершения его эфферентного возбуждения в его идентификаторе никак не регистрируются. Впоследствии он может быть идентифицирован по перечню компонентов этого образа, находящихся в поствозбуждённом состоянии.
На первый взгляд может показаться, что такой подход имеет серьезный недостаток.
Эфферентно возбуждаемый образ фактически еще эфферентно полностью не возбуждён (и, возможно, не будет возбуждён), а его идентификатору уже приписан статус полностью эфферентно возбуждённого ЭЗ. А полное эфферентное возбуждение ЭЗ является основанием для повышения приоритета этого ЭЗ (см. раздел Приоритеты элементов знаний). Тем не менее, противоречия здесь нет. Дело в том,
что эфферентное возбуждение идентификатора образа и эфферентное возбуждение собственно образа – разные явления. Эфферентное возбуждение идентификатора образа не является следствием возбуждения его компонентов, как это имеет место при афферентном возбуждении. При афферентном возбуждении ЭЗ возбуждается полностью, если он получил сигналы афферентного возбуждения по всем своим нисходящим связям в определенном или произвольном порядке, в зависимости от типа этого ЭЗ. Поэтому логично предположить, что ЭЗ, получивший сигнал эфферентного возбуждения по одной из своих восходящих связей, возбуждается эфферентно полностью. Отсутствие эфферентного возбуждения компонентов эфферентно возбуждённого ЭЗ влияет только на степени их эфферентного возбуждения и никак не влияет на степень уровень эфферентного возбуждения идентификатора образа.
Степень эфферентного возбуждения обобщённого образа. Полное эфферентное возбуждение обобщённого образа имеет место в том случае если эфферентно возбуждены все константные слоты и по одному компоненту всех переменных слотов .
Назначение, структура и функционирование априорных и приобретенных оценок рассмотрены в разделе Оценки элементов знаний и образов. Здесь укажем только, что значение уровня возбуждения Un априорной и приобретенной оценки образа Оцn лежит в интервале 0 Un 1 .
Основной величиной, характеризующей текущее состояние обучающейся системы, является величина, которую будем называть уровнем возбуждения системы (УВС) – Uc.
Uc,min Uc Uc,max, (IV-2) где Uc,min и Uc,max – минимальное и максимальное значение УВС, соответственно. Будем полагать, что Uc,min = 0, а Uc,max = 1.
Будем полагать, что значение уровня возбуждения Uc, min является ординарным значением УВС.
Текущий уровень возбуждения системы Uc на каждом макротакте определяется в результате обработки внешней сенсорной информации или выполнения мыслительных операций. Уровень возбуждения системы повышается при операционном возбуждении априорных и/или приобретенных оценочных сценариев.
Подробно механизмы возбуждения оценок рассмотрены в разделах Механизм оценок. На одном макротакте может возбуждаться несколько оценок, причем не обязательно одной полярности. В этом случае для модификации Uc могут использоваться различные стратегии.
Пусть на t-м макротакте функционирования ОС возбуждены несколько образов, которым приписаны оценки. Эти оценки образуют множество оценок, значения которых образуют множество {Uо,t}. Из этого множества тем или иным способом выбирается значение одной из этих оценок, которое обозначим как Uо,t,в.
Выбранное значение оценки принимается в качестве уровня возбуждения системы Uc,t на t-м макротакте функционирования системы: Uc,t = Uо,t,в, если Uо,t,в > Uc,t-1; (IV-3) Uc,t = Uc,t-1, если Uо,t,в Uc,t-1; 0 Uо,t,в 1; 0 Uc,t 1.
Здесь Uc,t-1 – уровень возбуждения системы на (t-1)- м макротакте.
Если на протяжении некоторого времени не происходит повышения уровня возбуждения системы, то этот уровень начинает постепенно снижаться до ординарного значения Uс,min.
Процесс повышения уровня возбуждения системы будем называть её возбуждением, а процесс снижения УВС – торможением системы .
В версии Активной Пирамидальной Сети 1991 года предполагалось, что все связи в обоих направлениях имеют одну и ту же проводимость, равную 1. В той версии МПЗ предполагалось, что приоритеты ЭЗ функционально практически эквивалентны проводимостям связей. Но это справедливо только для афферентного возбуждения, и то лишь отчасти. При эфферентном возбуждении возникают проблемы, которые не решаются даже введением двух приоритетов ЭЗ – афферентного и эфферентного.
Поэтому в текущей версии АПС-2010 связям приписываются величины, определяющие их проводимости при афферентном и эфферентном возбуждении. Проводимости связей влияют на уровень афферентного и эфферентного возбуждения ЭЗ (см. раздел Уровень возбуждения элемента знаний). Они позволяют реализовывать тонкие эффекты, которые имеют место в нейронных сетях. Проводимости связей в АПС-2010 моделируют проводимости синаптических контактов нейронов .
Афферентную и эфферентную проводимости связи (i-j) между элементами знаний Si и Sj будем обозначать как Ci,j,а и Ci,j,э, соответственно. Если некоторый фрагмент данного обзора в равной степени может быть отнесено и к афферентной, и эфферентной проводимости, то в этом случае проводимость будем обозначать как Ci,j. Афферентная и эфферентная проводимости связи (i-j) принимают значения из интервала 0 Ci,j Cmax, (IV-4) Cmax > 1.
Каждая связь в АПС-2010 в каждом из направлений возбуждения – афферентном и эфферентном – может находиться в одном из двух состояний – пассивном или активном. Связь (i-j) с проводимостью Ci,j = 0 будем называть пассивной, а с Ci,j 0 – активной. Связи между узлами памяти, так же как и сами узлы, переходят из пассивного состояния в активное и обратно.
Поскольку каждой связи приписывается две проводимости, возможны любые сочетания состояний связи в разных направлениях. Так, все инцидентные пассивному узлу связи находятся в пассивном состоянии в обоих направлениях возбуждения. Активному ЭЗ инцидентны, как правило, связи, активные в обоих направлениях. Но нередки случаи, когда активному ЭЗ инцидентны связи, активные в одном направлении и пассивные в другом. Активному узлу инцидентны также резервные пассивные связи, которые используются в ходе функционирования системы для связывания этих узлов с узами, переходящими из пассивного в активное состояние.
В дальнейшем изложении будет использоваться величина, которую будем называть нормализованной проводимостью <Ci,j> связи между ЭЗ Si и Sj.
<Ci,j> = 1, если Ci,j 1; <Ci,j> = Ci,j, если Ci,j < 1.
Часть проводимости связи, превышающая 1, используется как запас, увеличивающий срок, в течение которого эта связь остаётся активной при отсутствии её возбуждения .
Условные обозначения. При рассмотрении вопросов модификации проводимостей связей будем использовать следующие условные обозначения. Ci,j,t – проводимость связи между ЭЗ Si и Sj на t-м макротакте; Ci,j,t+1 – проводимость связи между ЭЗ Si и Sj на (t+1)-м макротакте; Cв – величина приращения проводимостей связей; Cт – величина снижения проводимостей связей.
Метапроцедура повышения проводимостей связей. Будем полагать, что проводимости связей возрастают при прохождении по ним сигналов полного возбуждения – афферентного или эфферентного. Увеличение проводимостей связей выполняется не во всех режимах мыслительного горизонтального возбуждения .
Проводимость пассивной связи равна 0. При каждом акте прохождения сигналов возбуждения по этой связи от полностью возбужденного ЭЗ её проводимость модифицируется следующим образом.
Ci,j,t+1 = Ci,j,t + Cв, если Ci,j,t + Cв Ci,j,max; (IV-5) Ci,j,t+1 = Ci,j,max, если Ci,j,t + Cв > Ci,j,max.
В качестве величины приращения проводимостей связей Cв могут использоваться следующие величины.
1. Cв = f1 (Uс), где Uс – уровень возбуждения системы (см. раздел Уровень возбуждения системы), f1 – некоторая функция, например, вида Cв = Uс/k, где k – некоторый делитель, k 1. При максимальном уровне возбуждения системы информация должна запоминаться при первом же акте возбуждения и надолго. Одного стресса бывает достаточно, чтобы запомнить его во всех деталях на всю оставшуюся жизнь. Это говорит о том, что значение делителя k близко к 1.
2. Cв = Ui, где Ui, – уровень возбуждения полностью возбуждённого ЭЗ, выдавшего сигнал возбуждения.
3. Cв = f2 (Ui, Uc), где f2 – некоторая функция.
Отсюда следует, что приращения проводимостей связей являются функциями оценок образов, поскольку они определяют уровень возбуждения системы. Уровень возбуждения системы, в свою очередь, влияет на приращения проводимостей возбуждаемых связей (непосредственно или через посредство уровня возбуждения ЭЗ, выдавшего сигнал возбуждения).
Метапроцедура снижения проводимостей связей. При отсутствии возбуждения проводимость связи периодически снижается на величину Cт вплоть до 0.
Снижение проводимости связей осуществляется по линейному, экспоненциальному или какому-нибудь другому закону в зависимости от особенностей операционной среды и назначения системы. При этом значение проводимости каждой связи стремится к 0.
Метапроцедура снижения проводимостей связей инициируется при выполнении следующих условий: а) текущее значение Ci,j 0, б) на данном такте не осуществляется повышение Ci,j.
Ci,j,t+1 = Ci,j,t – Cт, если Ci,j,t – Cт 0; (IV-6) Ci,j,t+1 = 0, если Ci,j,t – Cт < 0.
Одновременно на одну и ту же величину снижаются и афферентная, и эфферентная проводимости связи. В пассивное состояние связь переходит при достижении при достижении обеими этими проводимостями нулевого значения.
Проводимости связей при порождении нового образа. При порождении нового образа для образования его идентификатора захватывается пассивный узел сети, который переходит в активное состояние. При этом он связывается со своими компонентными ЭЗ нисходящими связями, которые получат афферентную проводимость, отличную от нуля. Эфферентная проводимость нисходящих связей остаётся нулевой до первого акта их эфферентного возбуждения.
Восходящие связи образуются по мере вхождения этого ЭЗ в другие образы. При этом отличными от нуля сначала становятся их афферентные проводимости, только после чего отличными от нуля могут стать и эфферентные проводимости.
Проводимости связей при декомпозиции образа. Пусть имеется следующий недекомпозированный образ 100 (КР) 0, 1, 2.
Пусть после декомпозиции он приобретает следующий вид 100 (КР) 10, 2; 10 (КР) 0, 1 .
Связи 0 – 10 и 1 – 10 наследуют проводимости связей 0 – 100 и 1 – 100, соответственно.
Проводимости связи 10 – 100, будем полагать, равны 1.
При афферентном возбуждении ЭЗ 0 в недекомпозированной конструкции модифицируется афферентная проводимость связи 0 – 100. В декомпозированной конструкции при том же условии модифицируется афферентная проводимость связи 0 – 10, а проводимость связи 10 – 100 модифицируется только при полном афферентном возбуждении ЭЗ 10.
Проводимости связей при «забывании» элемента знаний. При переходе ЭЗ из активного состояния в пассивное состояние все инцидентные ему связи также переходят в пассивное состояние.
Проводимости связей оценок и рефлексов. Отметим, что в априорных оценочных сценариях и безусловных рефлексах межузловые связи создаются априорно. Их проводимости априорно равны 1 и остаются неизменными в течение всей жизни системы Применительно к естественным ОС второе утверждение, вероятно, не вполне справедливо. С возрастом вкусы, т.е. некоторые оценки, меняются. Однако большая часть оценок сохраняются неизменными.
В сформированных в ходе функционирования системы приобретённых оценочных сценариях и условных рефлексах априорные связи обладают этим же свойством. Приобретённые связи функционируют точно так же, как и в приобретённых образах всех прочих видов.
Проводимости связей конструкций типа «ИЛИ/Н». Пусть на основе образов 100 (КР) …, 0, …; 101 (КР) …, 1, …; 102 (КР) …, 2, …; порождается образ 300 (КРФ) …, 200, …; 200 (ИЛИ/Н) 0, 1, 2.
В этом образе афферентные и эфферентные проводимости связей 0 - 200, 1 - 200 и 2 - 200 равны проводимостям связей 0 - 100, 1 - 101 и 2 - 102, соответственно. Будем полагать, что афферентная и эфферентная проводимости связи 200 – 300 равны 1 .
Помимо степени возбуждения состояние каждого ЭЗ Sn в любой момент времени характеризуется парой величин, которые будем называть уровнем афферентного возбуждения и уровнем эфферентного возбуждения (УЭВ) элемента знаний. Уровни афферентного и эфферентного возбуждения ЭЗ Sn будем обозначать как Un,а и Un,э, соответственно. Уровень возбуждения учитывает, помимо степени возбуждения ЭЗ, также проводимости связей, по которым осуществляется возбуждение ЭЗ, а также уровни возбуждения ЭЗ, которые выдают сигналы возбуждения.
В различных режимах работы и при различных входных ассоциациях состояние того или иного ЭЗ может характеризоваться одним из уровней возбуждения или обоими уровнями одновременно.
Процесс увеличения значения величины Un будем называть возбуждением ЭЗ, а процесс снижения значения величины Un – торможением ЭЗ.
Уровни возбуждения приписываются элементам знаний всех типов, кроме ЭЗ знаний типа «ИЛИ» .
Будем полагать, что уровень афферентного возбуждения внешнего терминального ЭЗ равен уровню возбуждения системы на предыдущем макротакте .
Уровень афферентного возбуждения идентификатора простого образа. Дадим определение уровня афферентного возбуждения идентификатора простого образа Sn (КР) S1, S2,…, Sm.
При определении значения уровня афферентного возбуждения ЭЗ типа «КР» индексы i и j в приведённом ниже выражении VI-7 являются номерами компонентов в порядке их следования в компонентной ассоциации образа.
Пусть здесь ЭЗ S1, S2,…, Sm – внешние терминальные ЭЗ. Пусть также возбуждение 
компонентной ассоциации элемента знаний Sn начинается с ЭЗ Si, i = 1, m . Тогда после возбуждения j-го компонента, j = 1, m , j i, если до этого момента соблюдались все правила возбуждения образа данного типа, уровень возбуждения Un элемента знаний Sn определяется следующим соотношением:
j
Un = ( ∑ Uq × <Cq,n>)/m, (IV-7)
q i
где Uq – уровень возбуждения ЭЗ Sq, который выдал сигнал возбуждения элементу знаний Sn; <Cq,n> – нормализованная афферентная проводимость связи между ЭЗ Sq и Sn.
Будем полагать, что уровни возбуждения терминальных ЭЗ S1, S2,…, Sm равны Uc.
Нетрудно видеть, что значение уровня возбуждения лежит в интервале 0 Un 1.
Элемент знаний Sn после обработки каждого входного сигнала афферентного возбуждения выдаёт во все свои восходящие связи сигнал возбуждения, который несёт в себе текущий уровень возбуждения Un.
Уровень афферентного возбуждения идентификатора составного образа. Каждой нисходящей связи элемента знаний Sn приписывается величина, которую будем называть терминальным весом этой связи. Эта величина равна числу внешних терминальных ЭЗ, подключённых к ЭЗ Sn через эту связь непосредственно или через другие ЭЗ.
Положим, в образе Sn один или несколько компонентных ЭЗ S1, S2,…, Sm являются не терминальными, а производными ЭЗ. Если ЭЗ Sq – идентификатор компонентного по отношению к Sn образа, то ЭЗ Sq при завершении обработки очередного возбуждающего сигнала выдает элементу Sn сигнал афферентного возбуждения. Пока афферентное возбуждение элемента Sq не завершено нормально, он выдаёт сигналы частичного АВ, т.е. сигналы, несущие в себе степень возбуждения kSn,а < 1. В случае полного возбуждения ЭЗ Sq эта последовательность афферентных сигналов завершается очередным сигналом афферентного возбуждения со степенью возбуждения kSn,а = 1. Впрочем, факт частичного или полного афферентного возбуждения компонентного элемента знаний включающий ЭЗ Sn может идентифицировать и при помощи терминального веса связи. Уровни сигналов, выдаваемых элементом Sq, возрастают по мере возрастания его уровня возбуждения. При этом в ЭЗ Sn каждое вновь полученное значение сигнала АВ замещает предыдущее значение уровня, полученное при предыдущем акте возбуждения по той же нисходящей связи. При прерывании афферентного возбуждения ЭЗ Sq, в нём фиксируется уровень возбуждения, полученный от ЭЗ Sq, при прошлом акте возбуждения.
Уровни возбуждения, получаемые при актах возбуждения по разным нисходящим связям, в ЭЗ Sn суммируются.
Таким образом, уровень афферентного возбуждения идентификатора образа определяется степенью возбуждения этого ЭЗ и уровнем возбуждения системы, поскольку уровень афферентного возбуждения терминальных компонентов образа и приращения проводимостей возбуждаемых связей определяются уровнем возбуждения системы .
Значения афферентного уровня возбуждения ЭЗ типа «И» определяется так же, как и в случае образов типа «КР», во всех отношениях, кроме того, что в случае образов типа «И» порядок возбуждения их компонентов не имеет значения. Поскольку компонентная ассоциация конструкции типа «И» является неупорядоченным множеством, индексы i и j в выражении IV-7 являются номерами компонентов в порядке их возбуждения. Индекс i всегда равен 1 .
Схема определения уровня афферентного возбуждения ЭЗ типа «ИЧП» отличается от схемы определения уровня афферентного возбуждения прочих ЭЗ только тем, что возбуждение идентификатора образа типа «ИЧП» осуществляется от одного компонентного ЭЗ .
Идентификаторам обобщённых образов приписываются два уровня афферентного возбуждения – по всем и только по константным слотам. В остальном сказанное выше в равной степени относится к идентификаторам обобщённых образов .
Эфферентное возбуждение ЭЗ Sn выполняется либо управляющим метаэлементом, либо другим ЭЗ Sr по одной из восходящих связей Cr,n, соединяющей Sr и Sn.
При эфферентном возбуждении элементом знаний Sr, уровень возбуждения ЭЗ Sn определяется соотношением Un = Ur × <Cr,n> . (IV-8) Здесь <Cr,n> – нормализованная эфферентная проводимость связи между ЭЗ Sr и Sn. Будем полагать, что диспетчер памяти или процессы сознательного мышления при инициации эфферентного возбуждения элемента знаний выдает ему сигнал эфферентного возбуждения с текущим уровнем эфферентного возбуждения системы.
Эфферентная проводимость нисходящей связи в выражении IV-8 принимается равной 1. Уровень эфферентного возбуждения элемента знаний модифицируется сразу по получении сигнала эфферентного возбуждения .
Уровни эфферентного возбуждения эффекторов определяется тем же соотношением (IV-8), что и уровни эфферентного возбуждения элементов знаний. Будем полагать что проводимость связи между терминальным ЭЗ эффекторного ЧОП и эффектором всегда равна 1. Уровень ЭВ ординарного эффектора определяет интенсивность выполнения действия этим эффектором. Уровень возбуждения эффекторов специального типа – оценочных элементов – определяется исключительно степенью его эфферентного возбуждения (см. разделы Схема возбуждения образного оценочного сценария и Схема возбуждения порогового оценочного сценария).
При принудительном торможении уровень возбуждения ЭЗ снижается до нуля в течение одного микротакта (см. раздел Микротакты и нанотакты). Условия принудительного торможения ЭЗ в разных режимах возбуждения требуют отдельного рассмотрения. Общим является то, что принудительно тормозятся поствозбужденные элементы знаний перед началом нового цикла афферентного или эфферентного возбуждения .
Поствозбужденное состояние элементов знаний. Общие сведения. Элементы знаний по завершении процесса их возбуждения могут переходить в состояние свободного торможения, которое будем также называть поствозбуждённым состоянием. При свободном торможении ЭЗ его уровень возбуждения элемента знаний снижается постепенно в течение некоторого времени.
Отличие поствозбужденного состояния ЭЗ от частично возбужденного незавершённого состояния ЭЗ заключается в следующем. Афферентное возбуждение частично возбужденного ЭЗ на следующем такте может быть продолжено, в то время как афферентное возбуждение поствозбужденного ЭЗ на следующем такте может только начаться заново.
Семантически поствозбужденное состояние ЭЗ Sn очень близко к заторможенному состоянию. По существу это и есть заторможенное состояние, в котором ЭЗ вновь может быть возбужден афферентно или эфферентно в любой момент.
Единственное отличие поствозбужденного состояния ЭЗ от заторможенного заключается в том, что он сохраняет некоторое время остаточный уровень возбуждения, что позволяет использовать его в течение периода свободного торможения в тех или иных мыслительных процессах. В частности, поствозбуждённые образы могут явиться побуждениями к возобновлению выполнения ранее прерванных процессов, или инициации новых процессов.
Перед началом нового цикла возбуждения поствозбужденного ЭЗ выполняется его принудительное торможение. После завершения нового цикла его полного или частичного возбуждения этот ЭЗ вновь переходит в поствозбужденное состояние.
В процессе обработки одной входного макрокадра один из содержащихся в памяти образов может быть полностью или частично возбужден два или более раз. Каждый раз, когда афферентное возбуждение этого образа прерывается или нормально завершается, идентификатор этого образа переходит в поствозбужденное состояние.
Метапроцедура свободного торможения элементов знаний. В состоянии свободного торможения уровень возбуждения элемента Sn постепенно снижается со скоростью, сопоставимой со скоростью снижения уровня возбуждения системы, до нулевого значения. Снижение уровня возбуждения выполняется на каждом макротакте, на котором данный ЭЗ не был возбуждён афферентно или эфферентно. Уровень возбуждения элемента знаний Sn в результате свободного торможения определяется следующими соотношениями.
Если Ut-1 – Ut 0, то Ut = 0. (IV-9) Если Ut-1 – Ut > 0, то Ut = Ut – Ut; где Ut-1 – уровень возбуждения на (t-1)-м такте функционирования системы; Ut – уровень возбуждения на t-м такте функционирования системы; Ut – величина, на которую снижается уровень возбуждения ЭЗ на t-м такте функционирования системы.
Вообще говоря, уровень возбуждения может снижаться по линейному, экспоненциональному или какому-либо иному закону.
Уровень возбуждения ЭЗ, находящегося в ПВС, на каждом микротакте определяется а) уровнем возбуждения ЭЗ, с которого он перешел в ПВС; б) значением величины Ut; в) числом микротактов, прошедших с момента перехода ЭЗ в ПВС .
При полном афферентном возбуждении образа. Компонентные элементы полностью афферентно возбужденного образа Sn тормозятся принудительно. Полностью афферентно возбужденный идентификатор образа наивысшего уровня вложенности, тормозится свободно.
Следует иметь в виду, что в результате обработки любой входной ассоциации в памяти всегда оказывается, по крайней мере, один полностью возбужденный образ. Если такой образ не содержался в памяти системы до обработки текущей входной ассоциации, то он формируется в памяти в результате обработки этой входной ассоциации. Сказанное выше в полной мере относится к идентификатору и компонентам вновь порожденного образа.
Такой способ торможения ЭЗ позволяет «помнить» некоторое время полностью афферентно возбуждённый ЭЗ наивысшего уровня вложенности.
Можно предположить, что внешние терминальные ЭЗ после полного афферентного возбуждения не переходят в поствозбужденное состояние, а сразу принудительно тормозятся. Но, поскольку, это не принципиально, будем полагать, что терминальные ЭЗ в этом смысле ничем не отличаются от прочих ЭЗ.
При частичном афферентном возбуждении образа. При частичном афферентном возбуждении ЭЗ, т.е. при прерывании процесса его нормального афферентного возбуждения, идентификатор образа и все его частично возбуждённые компоненты тормозятся свободно. Это позволяет «помнить» некоторое время афферентно возбуждённую часть образа. Принудительное торможение частично афферентно возбуждённых ЭЗ не позволило бы в случае прерывания афферентного возбуждения образов определить, какие из компонентов образа были возбуждены полностью или частично .
При полном эфферентном возбуждении образа. При полном эфферентном возбуждении образа его идентификатор тормозится свободно. Все его компоненты при этом тормозятся принудительно. Это позволяет «помнить» некоторое время полностью эфферентно возбуждённый ЭЗ наивысшего уровня вложенности.
При частичном эфферентном возбуждении образа. При частичном эфферентном возбуждении образа, т.е. при прерывании процесса его нормального эфферентного возбуждения, все идентификаторы частично возбуждённых образов тормозятся свободно. Это позволяет «помнить» некоторое время возбуждённую часть образа .
При афферентном возбуждении. При афферентном возбуждении уровень возбуждения используется для следующих целей.
1. Уровни возбуждения ЭЗ является параметром, на основании которого осуществляется формирование альтернативного множества ЭЗ на базе уровней афферентного возбуждения. Элементы знания включаются в это альтернативное множество, если их уровни афферентного возбуждения превышают некоторый порог. Этот параметр может использоваться также для ранжирования элементов альтернативного множества и выбора одного или нескольких из них для инициации тех или иных процессов. Так, частично возбужденные ЭЗ, а также ЭЗ, находящиеся в поствозбужденном состоянии являются точками, в которых могут зарождаться волны горизонтального возбуждения. Выбор такой точки может выполняться, в частности, на основе уровня возбуждения.
2. Сохранение ненулевого уровня возбуждения ЭЗ в течение некоторого времени позволяет системе при необходимости «вспомнить» информацию, которой она недавно оперировала. Это оказывается полезным в процессе мыслительной деятельности системы, поскольку позволяет возвращаться к ранее прерванным процессам. Например, это позволяет возвращаться к предмету «размышления» после прерывания работы памяти более актуальной сенсорной информацией.
3. Уровни афферентного возбуждения могут использоваться для поиска в памяти системы образов, аналогичных тем, которые составляли входной поток информации.
При эфферентном возбуждении. При эфферентном возбуждении уровень возбуждения используется для селекции элементов знаний, которые могут выступать в качестве элементов афферентного отражения. В качестве таковых используются те ЭЗ, уровень эфферентного возбуждения превышает некоторый порог. Этот параметр используется также для идентификации недавно возбужденных ЭЗ, что позволяет возвращаться к ним в процессе функционирования системы.
Помимо уровней возбуждения текущее состояние большинства узлов памяти ОС характеризуется величиной, которую будем называть приоритетом ЭЗ. Приоритет элемента знаний S обозначим Ps.
0 Ps Pmax. (IV-10) Pmax может иметь значение > 1.
Введем значение приоритета Pmin такое, что 0 < Pmin < Pmax. (IV-11) Величины Pmin и Pmax являются константами для данной ОС. Узлы с Ps = 0 будем называть пассивными, с 0 < Ps Pmin – квазиактивными, а с Ps > Pmin – активными.
Пассивный узел не несет никакой информации, т.е. не отображает какую-либо сущность реального мира, не является элементом знаний, и может быть использован для запоминания вновь поступающей в память или порождаемой там информации. Это ещё не занятый узел памяти. Если бы память не содержала априорных знаний, то можно было бы сказать, что в начальный момент она представляет множество пассивных узлов, связанных между собой только пассивными связями.
При отображении в памяти новой СРМ захватывается какой-либо пассивный узел и ему присваивается некоторый приоритет Ps > 0. Этот узел связывается с какими-либо активными узлами.
Память обучающейся системы представляет собой чрезвычайно динамичный объект. В ней отображается вся входная и порождаемая системой информация, содержащая сведения об операционной среде, а также о функционировании самой системы.
Приоритет ЭЗ изменяется в процессе функционирования системы следующим образом.
При каждом акте использования данного образа – появлении его во входном или выходном потоке информации, а также при использовании в некоторых мыслительных процессах – его приоритет увеличивается на некоторую величину. Он переходит из разряда пассивных узлов в разряд активных либо через квазиактивное состояние, либо непосредственно.
Приоритеты всех активных и квазиактивных ЭЗ регулярно (периодически) снижаются. При Ps = Pmin ЭЗ S переходит в квазиактивное состояние, а при Ps = 0 – в пассивное состояние. Снижение приоритета до нулевого уровня означает «забывание» информации, т.е. удаление идентификатора некоторой СРМ из памяти ОС. Записанная в нём информация полностью теряется.
Таким образом, приоритет ЭЗ является индикатором частоты использования данного ЭЗ в ходе функционирования ОС, т.е. мерой актуальности, полезности информации, заключённой в этом ЭЗ, для ОС. Это обстоятельство делает приоритет необходимым параметром, характеризующим состояние ЭЗ, независимо от наличия таких параметров, как уровень возбуждения ЭЗ и проводимости связей.
Квазиактивные ЭЗ также могут использоваться для представления вновь записываемой в память информации. Это происходит лишь в случае отсутствия в ней пассивных ЭЗ. При этом при прочих равных условиях выбираются ЭЗ с наименьшими значениями приоритетов.
Активным и квазиактивным узлам, т.е. элементам знаний, инцидентны как пассивные, так и активные связи. Пассивные связи используются для связывания данного ЭЗ с другими ЭЗ по мере приобретения новых конкретных образов, их декомпозиции и обобщения. Пассивные связи у активных узлов могут также появляться вследствие забывания информации – снижения проводимостей связей.
Ниже будет показано, что приоритет ЭЗ в существенной степени определяется уровнем возбуждения системы в момент возбуждения этого ЭЗ.
В отличие от уровней возбуждения элемента знаний, приоритет аккумулирует в себе все акты афферентного и эфферентного возбуждения этого ЭЗ.
Приоритеты приписываются ЭЗ всех типов, кроме ЭЗ типа «ИЛИ» .
Существует ряд режимов возбуждения, в которых приоритеты элементов знаний не повышаются. В остальных же при каждом акте полного афферентного или эфферентного возбуждения элемента знаний Sn его приоритет Pn модифицируется следующим образом.
Pn,t = Pn,t-1 + Pt,в, если (Pn,t-1 + Pt,в) Pmax; (IV-12) Pn,t = Pmax, если (Pn,t-1 + Pt,в) > Pmax; где Pn,t-1 – приоритет ЭЗ Sn на (t-1)-м макротакте функционирования системы; Pn,t – приоритет ЭЗ Sn на t-м макротакте функционирования системы; Pt,в - величина возрастания приоритета узла на t-м макротакте.
В качестве Pt,в можно использовать следующие величины: Pt,в = Un,t; Pt,в = Uc,t; Pt,в = f (Un,t, Uc,t); Un,t – уровень возбуждения ЭЗ Sn на t-м макротакте; Uс,t - уровень возбуждения системы на t-м макротакте.
Поскольку приоритет ЭЗ повышается при полном его возбуждении – афферентном или эфферентном, приоритет ЭЗ представляет собой сумму афферентного и эфферентного приоритетов.
Если приоритет повышается на величину уровня возбуждения ЭЗ Sn, то он представляет собой накопленный уровень возбуждения этого ЭЗ. Напротив, уровень возбуждения можно считать динамическим приоритетом ЭЗ.
Для того чтобы пассивный узел перевести в разряд активных за один цикл полного возбуждения, необходимо, чтобы было выполнено следующее условие: Pt,в > Pmin. (IV-13) В случае естественных ОС это условие выполняется при восприятии образов, вызывающих «сильные» ощущения .
При афферентном возбуждении. Приоритет повышается при любом акте возбуждения ЭЗ или только при его полном возбуждении? Основной функцией приоритетов является то, что они являются мерой актуальности элементов знаний. Актуальность элементов знаний определяется а) частотой их использования, т.е. частотой их полного возбуждения; б) уровнем возбуждения системы на тактах, на которых происходит полное возбуждение ЭЗ.
Частичное возбуждение ЭЗ нельзя считать актом использования ЭЗ. При обработке входной ассоциации афферентно частично возбуждается масса образов лишь аналогичных этой входной ассоциации. Так, при подаче на вход мультипериферийного ОП образа буквы «а» частично будут возбуждаться образы всех буквосочетаний, морфем, слов т.д., в которые эта буква входит хотя бы один раз.
Повышение приоритета при частичном возбуждении ЭЗ сильно ослабил бы селективную функцию аппарата приоритетов ЭЗ, как меры актуальности элементов знаний.
Отсюда вытекает, что повышение приоритета должно происходить лишь при полном распознавании СРМ, т.е. при полном возбуждении идентификатора образа этой СРМ.
При частичном возбуждении полностью возбужденными могут оказываться некоторые из компонентов этого образа. В этом случае повышаются приоритеты этих компонентов.
При эфферентном возбуждении. Будем полагать, что при эфферентном возбуждении приоритет элемента знаний повышается при каждом акте полного эфферентного возбуждения.
Степень эфферентного возбуждения, равная 1, приписывается диспетчером или процессом сознательного мышления стартовому ЭЗ при инициации обоих процессов операционного возбуждения (ПОЭВ-СД и СОЭВ-СД), а также процессов прогностического подсознательного и сознательного мыслительного горизонтального возбуждения (см. разделы Прогностическое подсознательное мыслительное
горизонтальное возбуждение (ПМГВ-П) и Метапроцедура прогностического сознательного МГВ).
Метапроцедуру, выполняющую снижение приоритета ЭЗ, будем называть метапроцедурой забывания. Снижение приоритетов ЭЗ выполняется аналогично снижению проводимостей связей. Метапроцедура снижения приоритета ЭЗ на каждом макротакте осуществляет снижение приоритетов всех активных и квазиактивных ЭЗ, которые не возбуждены полностью или не находятся в процессе возбуждения. Процесс снижения приоритета ЭЗ Sn в единицу времени описывается следующими соотношениями.
Pn,t = Pn,t-1 – Pt,с, если Pn,t – Pt,с 0, (IV-14) Pn,t = 0, если Pn,t – Pt,с < 0.
где Pn,t-1 и Pn,t - приоритеты узла на (t-1)-м и t-м макротакте, соответственно; Pt,с - величина снижения приоритета узла на t-м макротакте.
Величина Pt,с является критерием качества памяти ОС с точки зрения способности хранить информацию.
Нисходящая связь во включающем ЭЗ, связывающая его с компонентным узлом, после перехода последнего в пассивное состояние, сохраняется в вырожденном виде. Такая связь как бы «висит в воздухе», не связывая идентификатор образа ни с одним из его компонентов. Это позволяет «помнить» длительность процессов, описанных образами типа «К», даже в случае «забывания» элементов компонентных ассоциаций этих образов. Эта связь полностью устраняется из этого ЭЗ при снижении её проводимостей до нуля, т.е. до перехода её в пассивное состояние.
Процесс забывания в известном смысле аналогичен процессу свободного торможения ЭЗ. Существенное отличие заключается в том, что этот процесс значительно более длительный, что и обеспечивает относительную устойчивость информации, хранящейся в памяти .
Будем полагать, что приоритеты идентификаторов обобщённых образов при афферентном возбуждении повышаются при их полном возбуждении как по всем, так и только по константным слотам. При эфферентном возбуждении они повышаются при тех же условиях, что и конкретные ЭЗ .
В памяти ОС имеются элементы знаний, которым приоритеты не приписываются.
Имеются также элементы знаний, которым приоритеты, напротив, приписываются априорно и в ходе функционирования системы они не модифицируются. Такие ЭЗ отнесём к числу «особых». Таковыми будем считать а) идентификаторы и компоненты априорных сценариев – априорных оценочных сценариев, безусловных рефлексов, априорных стереотипов поведения и эмоций; б) внешние терминальные ЭЗ; в) элементы знаний типа «ИЛИ».
Идентификаторам и компонентам априорных оценочных сценариев, безусловных рефлексов и внешним терминальным ЭЗ приоритеты не приписываются, поскольку эти ЭЗ а) остаются активными в течение всей жизни системы; б) при определённых условиях возбуждаются безусловно, вне зависимости от состояния прочих ЭЗ в памяти системы.
Априорные компоненты приобретённых оценок и условных рефлексов обладают тем же свойством.
Априорным стереотипам поведения и эмоциям априори приписываются приоритеты, которые практически не меняются в течение жизни системы. Наличие приоритетов у этих ЭЗ позволяет рассматривать сценариев этого вида наряду с приобретёнными сценариями действий, что, в свою очередь, позволяет в случае необходимости подавлять инициацию их выполнения.
Элементам знаний типа «ИЛИ/Н» приоритеты не приписываются, поскольку ЭЗ этого типа не являются образами СРМ. Эти ЭЗ обозначают некоторые множества СРМ и их образов. Каждому компоненту такого множества приписывается собственный приоритет .
Предварительное замечание. Аппарат приоритетов образов и метапроцедура забывания позволяют решать ряд чрезвычайно важных, с точки зрения организации функционирования ОС, задач.
Определение срока хранения информации, записанной в элементе знаний. Аппарат приоритетов ЭЗ в сочетании с метапроцедурой забывания определяет срок хранения информации, записанной в данном ЭЗ. Если сенсорный макрокадр, содержащий некоторый ЭЗ, подается на вход памяти много раз подряд, т.е. имеет место протяженное во времени наблюдение некоторой СРМ, то это приводит к более быстрому, чем в случае кратковременного наблюдения сущности, росту приоритета ЭЗ, идентифицирующего эту сущность. Вследствие этого имеет место более прочное запоминание этого ЭЗ.
Выявление устойчивых и полезных образов СРМ. Приоритеты образов и метапроцедура забывания позволяют выявлять устойчивые и полезные с точки зрения функционирования ОС образы СРМ.
Одним из источников порождения в памяти ОС образов СРМ является внешний поток входной информации. Порождаемые при этом образы характеризуются различной степенью повторяемости и достоверности. Значительная часть входных сенсорных образов поступают на вход системы лишь эпизодически. Некоторые из входных образов являются неправильными в силу наличия помех, искажений во входном потоке, а также вследствие его неполноты.
Образы с низкой степенью повторяемости во входном потоке информации, образы, отображающие случайные композиции сущностей, и образы с низкой степенью достоверности имеют низкие приоритеты. Со временем они удаляются из памяти, что позволяет очищать её от неактуальной и недостоверной информации.
Селекция знаний по степени их актуальности. Приоритет ЭЗ является мерой актуальности этой информации для системы. Это позволяет использовать приоритеты ЭЗ для ранжирования ЭЗ в альтернативном множестве и выбора наиболее приоритетного ЭЗ из него, например, для выбора актуальной темы размышления. В процессе выработки реакции на входную информации наличие приоритетов ЭЗ позволяет системе рассматривать в первую очередь наиболее приоритетные образы, что может повысить эффективность её функционирования.
Снижение энергетических затрат. Забывание низкоприоритетной и, следовательно, неактуальной информации позволяет снизить коэффициент связности сети, представляющей собой совокупность знаний ОС. Это, в свою очередь, позволяет снизить энергетические затраты при функционировании памяти ОС.
Переработка бесконечного потока входной информации при конечном объеме памяти. Метапроцедура забывания, помимо того, что она помогает постоянно поддерживать приоритеты ЭЗ на уровнях, соответствующих истинной полезности этих ЭЗ, позволяет удалять из памяти бесполезные и неправильные образы. В процессе функционирования системы из её памяти удаляется в первую очередь образы с нулевыми и минимальными ненулевыми приоритетами. Освобождающаяся память может быть использована для записи новых образов. Это позволяет перерабатывать бесконечный входной поток входной информации при конечном объеме используемой для этого памяти.
Этот фактор в случае человека не существенен, поскольку его память имеет огромные резервы. Но он, вероятно, будет иметь большое значение при построении ИЛБС, особенно в ближайшем будущем .
Влияет ли афферентная проводимость одной связи на эфферентную проводимость той же связи? Имеется ли обратное влияние? Будем полагать, что афферентная и эфферентная проводимости одной связи после того, как афферентная и эфферентная проводимости приобрели значения, отличные от нуля, существуют и модифицируются независимо одна от другой. Такая схема обеспечивает асимметричность проводимостей одной и той же связи в разных направлениях, что, в свою очередь, объясняет некоторые эффекты, имеющие место в нейронных сетях. Например, мы безуспешно пытаемся вспомнить фамилию некоторого актера. Надо полагать, что безуспешность этих попыток объясняется низкой эфферентной проводимостью восходящей связи образа-фамилии. Если нам подскажут хотя бы часть фамилии, т.е. произойдет частичное афферентное её возбуждение, то мы немедленно вспоминаем эту фамилию, после чего без труда вспоминаем её и средствами мыслительного горизонтального возбуждения.
Тем не менее, некоторая взаимосвязь между этими проводимостями существует.
Сигнал афферентного возбуждения может выдаваться как в афферентно пассивные, так и в афферентно активные связи. Сигнал же эфферентного возбуждения может выдаваться как в эфферентно активные, так и в эфферентно пассивные связи, но только в афферентно активные связи .
Степень возбуждения ЭЗ не следует рассматривать как альтернативу уровню его возбуждения, или только как величину, используемую при допущении, что проводимости всех связей равны 1. Тем более, что это не так. Уровень возбуждения ЭЗ не совпадает со степенью его возбуждения даже при равенстве проводимостей всех связей 1. Если степень возбуждения ЭЗ фиксирует лишь степень совпадения возбуждаемого образа с возбуждающей его ассоциацией, то при вычислении уровня возбуждения прямо или косвенно учитывается текущий уровень возбуждения системы.
Степень возбуждения ЭЗ облегчает идентификацию факта полного возбуждения ЭЗ. Степень возбуждения инициирующего образа оценочного сценария или рефлекса является основным параметром, определяющим степень возбуждения эффекторных компонентов образов этих видов. Поэтому будем полагать, что эти величины существуют параллельно .
Приоритет представляет собой меру статической актуальности заключенной в ЭЗ информации. Статическим он является в том смысле, что эта актуальность сохраняется довольно продолжительное время в отличие от актуальности, определяемой уровнем возбуждения, которая определяет актуальность информации только, пока этот ЭЗ находится в возбуждённом состоянии. С течением времени уровень возбуждения ЭЗ довольно быстро снижается.
Уровни возбуждения ЭЗ могут служить для «плавного» изменения направления распространения волны горизонтального возбуждения. Приоритет ЭЗ является величиной, позволяющей изменять направление горизонтального возбуждения скачкообразно. Мысль может «перескочить» с текущего направления на другое. Этот переход может быть, в частности, выполнен, если приоритеты ЭЗ в текущей ветви размышления становятся значительно ниже приоритетов «важных» для данной системы ЭЗ.
Если мы пытаемся решить какую-либо сложную задачу, зачастую это не удаётся сделать сразу. Решение приходит иногда внезапно, спустя некоторое время. Это может быть вызвано тем, что при напряжённом размышлении на определённую тему возбуждаются некоторые ЭЗ, не ведущие к решению задачи. Будучи уже возбуждёнными при каждой новой попытке решения задачи они вновь и вновь «притягивают» мысль к себе, ещё больше увеличиваю уровень своего возбуждения .
Тем самым они препятствуют рассмотрению новых вариантов, среди которых и находится решение. По прошествии некоторого времени и при переключении мысли на другую тему уровень возбуждения ранее возбуждённых ЭЗ снижается вследствие свободного торможения, что открывает возможность возбуждения других путей в памяти системы, среди которых может содержаться искомое решение. Из сказанного следует, что маршрутизация волн горизонтального возбуждения при поиске решений определяется, в значительной степени, текущими уровнями их возбуждения. Это и вынуждает волну горизонтального возбуждения проходить через ранее возбуждённые ЭЗ .
Приоритет ЭЗ и совокупность проводимостей инцидентных этому ЭЗ связей в равной степени могут рассматриваться как меры актуальности этого ЭЗ для функционирования системы. Если это так, то величины одного из этих видов являются избыточными? Может быть, следует использовать либо приоритеты ЭЗ, либо проводимости связей? Покажем, что эти величины не дублируют, а взаимно дополняют одна другую .
Общие замечания. Может ли приоритет ЭЗ, принимающего сигнал возбуждения, использоваться как проводимость связи? Можно ввести два независимых приоритета – афферентный и эфферентный.
Афферентный приоритет может повышаться при афферентном возбуждении ЭЗ, а эфферентный приоритет – при эфферентном возбуждении. Для ранжирования элементов знаний по их приоритетам может использоваться сумма афферентного и эфферентного возбуждения. Тогда в выражениях IV-7 и IV-8 вместо нормализованной проводимости связи следует использовать нормализованный афферентный или эфферентный приоритет ЭЗ. Нормализацию приоритета можно выполняться аналогично тому, как это сделано применительно к проводимостям связей.
Недостатком такого подхода является то, что афферентный приоритет выступает в роли проводимости всех нисходящих связей ЭЗ, а эффекторный приоритет – всех восходящих связей, в то время как проводимость связи характеризует состояние одной определенной связи элемента знаний в направлении афферентного или эфферентного возбуждения.
Афферентная проводимость. Нисходящие связи ЭЗ могут иметь различные афферентные проводимости, поскольку может иметь место частичное афферентное возбуждение этого образа. При частичном афферентном возбуждении ЭЗ по части нисходящих связей проходят сигналы афферентного возбуждения от полностью афферентно возбуждённых ЭЗ, что влечет возрастание проводимостей этих связей.
Афферентные проводимости всех восходящих связей одинаковы, поскольку при полном афферентном возбуждении элемента знаний он выдаёт сигналы афферентного возбуждения во все эти связи. То же происходит в том случае, когда элемент знаний становится элементом афферентного отражения в ходе МГВ.
Эфферентная проводимость. Эфферентные проводимости восходящих связей одного ЭЗ могут заметно различаться, поскольку один ЭЗ будет эфферентно возбуждаться по каждой из этих связей или по каждому кусту различное количество раз.
Нисходящие связи идентификатора образа также могут иметь различные эфферентные проводимости в силу того, что сигналы эфферентного возбуждения выдаются в ряде случаев не во все связи, что позволяет маршрутизировать волну эфферентного возбуждения. Кроме того, эфферентное возбуждение образа может быть прервано .
С другой стороны, проводимости связей какого-либо ЭЗ не заменяют его приоритета.
Приоритет ЭЗ используется при ранжировании элементов знаний с точки зрения их актуальности для ОС. Использование для этих целей проводимостей связи крайне неудобно, поскольку использование проводимостей связей для вычисления в этих случаях некоторого аналога приоритета ЭЗ весьма затруднительно .
Итак, нет сомнений в том, что связи ЭЗ могут иметь различные афферентные и эфферентные проводимости. Следовательно, приоритеты ЭЗ нельзя считать эквивалентом проводимостей инцидентных этому ЭЗ связей.
В АПС-2010 аппарат проводимостей связей играет второстепенную роль. Он не имеет существенного значения для понимания основных принципов функционирования памяти системы. Аппарат проводимостей связей необходим для объяснения и моделирования лишь весьма тонких эффектов, имеющих место в нейронных сетях. В этом заключается одно из коренных отличий АПС-2010 от нейроподобных сетей, в которых аппарат проводимостей связей является одним из наиболее важных механизмов, используемых в процессах обучения.
Введение проводимостей связей приводит к росту затрат аппаратных средств и заметному усложнению алгоритмов многих метапроцедур. Поэтому при построении ИЛБС, использование в которых аппарата проводимостей связей не является необходимым, вполне достаточно использования аппарата приоритетов ЭЗ, как более экономичного по сравнению с аппаратом проводимостей связей.
Поскольку проводимости связей не играют существенной роли для понимания основных принципов функционирования АПС-2010, в дальнейшем в данном обзоре будем полагать, если не оговорено особо, что проводимости связей равны 1 .
Взаимосвязь величин, характеризующих состояние ЭЗ и памяти ОС можно описать следующим образом: Возбуждение образа Si сигналом ВАВ или МАВ ⇒ Априорная или приобретенная оценка образа (значения от 0 до 1) ⇒ Уровень возбуждения системы (значения от 0 до 1) ⇒ Проводимости связей (значения 0) ⇒ Уровни возбуждения ЭЗ (значения от 0 до 1) ⇒ Приоритет ЭЗ (значения 0).
Если элементу знаний ЭЗ Si приписана некоторая ненулевая априорная или приобретенная оценка, то при афферентном возбуждении этого ЭЗ она также возбуждается, что влечет увеличение уровня возбуждения системы Uс. В разных режимах работы системы уровни возбуждения априорной или приобретенной оценки при прочих равных условиях могут быть различными. Это означает, что возбуждение образа с оценкой не обязательно влечет повышение уровня возбуждения системы. Если элементу знаний ЭЗ Si оценка не приписана, то уровень возбуждения системы Uс сохраняет текущее значение.
Уровень возбуждения системы Uс определяет значение приращения проводимостей связей, которые, в свою очередь влияют на значения уровней афферентного и эфферентного возбуждения ЭЗ. Уровни возбуждения полностью возбужденных ЭЗ могут определять приращения приоритетов этих ЭЗ.
Уровень возбуждения системы снижается в течение некоторого времени, но в течение этого времени остается выше ординарного значения. Это обусловливает повышенное значение приращения проводимостей связей, уровней возбуждения и приоритетов элементов знаний, возбужденных вслед за ЭЗ Si по сравнению со случаем, когда уровень возбуждения системы имеет ординарное значение. Это обеспечивает лучшее «запоминание» входной информации, которая сопровождает образы с ненулевыми оценками .
повышения уровней возбуждения системы и ЭЗ. При появлении во входном потоке информации сенсорного образа с оценкой, эта оценка возбуждается. Вследствие этого повышается уровень возбуждения системы (УВС). Это должно вести к росту проводимостей связей и уровней возбуждения афферентно возбужденных образов, в том числе образа, вызвавшего возрастание УВС. Но этот образ к этому моменту может быть уже возбужден полностью с предыдущим УВС. Как учесть факт скачкообразного повышения УВС при определении проводимостей связей, уровней возбуждения ЭЗ и их приоритетов? Сенсорный образ, вызвавший скачкообразное повышение УВС, фигурирует не только в текущем макрокадре, но и в ряде последующих макрокадров. Обработка этого образа будет выполняться уже при повышенном УВС. Сказанное относится также к сопутствующим образам .
Сигналы, передаваемые по связям между ЭЗ, многозначны. Сигнал, передаваемый при афферентном или эфферентном возбуждении по связи от одного ЭЗ к другому, несёт в себе текущие степень и уровень возбуждения первого из них. Это позволяет вычислить уровень возбуждения второго. В частности, это используется в оценочных сценариях для передачи степени возбуждения от инициирующего образа к оценочному элементу. Величина этого сигнала определяет степень возбуждения оценочного элемента и, следовательно, величину оценки входного образа .
В процессе функционирования памяти системы возникают множества элементов знаний, в некотором смысле функционально аналогичных. Эти множества будем называть альтернативными (АМ). Из них диспетчер памяти или процесс сознательного мышления выбирают один, как правило, из их элементов, подлежащих возбуждению в том или ином режиме на следующем шаге процесса функционирования ОС. В одном из режимов горизонтального возбуждения одновременно возбуждаются все элементы одного из альтернативных множеств. Альтернативные множества являются одним из важнейших механизмов управления процессами, протекающими в памяти системы.
В ходе функционирования ОС образуются различные альтернативные множеств. В данном обзоре рассматриваются или упоминаются далеко не все из них.
Альтернативные множества – виртуальные множества. Они не существуют как физические объекты. Они представляют собой множества элементов знаний с одинаковым или сходными значениями некоторого параметра. Поиск таких ЭЗ и связывание их в единое множество выполняет диспетчер памяти при помощи управляющих метаэлементов .
Общие сведения. Формирование альтернативного множества на базе уровней внешнего афферентного возбуждения (АМ/УВАВ) выполняется по результатам внешнего афферентного возбуждения в ходе обработки внешнего входного потока информации. Формирование этого альтернативного множеств осуществляется на каждом цикле ВАВ.
Волна внешнего афферентного возбуждения проходит все ОП насквозь. В результате прохождения волны ВАВ в памяти образуется множество частично афферентно возбужденных ЭЗ. В каждой афферентно возбуждённой ветви могут быть также производные полностью афферентно возбуждённые ЭЗ. Идентификатор полностью возбуждённого образа является в большинстве случаев компонентом частично афферентно возбуждённых образов, часть нисходящих ветвей которых сигналами ВАВ не возбуждена. Эти афферентно невозбуждённые ветви являются естественными канала распространения волн горизонтального возбуждения.
В альтернативное множество включаются идентификаторы образов, афферентное возбуждение которых на данном макротакте было прервано, а также афферентное возбуждение которых может быть продолжено на следующих макротактах.
Последние включаются в альтернативное множество с целью их возможного горизонтального возбуждения с упреждением. Если такой образ является сценарием, то включение его в альтернативное множество позволяет спрогнозировать развитие описываемых этим сценарием процессов и впоследствии инициировать его выполнение, если это выполнимый сценарий.
Ограничение включения элементов знаний в АМ/УВАВ. В АМ/УВАВ включаются частично возбужденные сигналами ВАВ ЭЗ. Полностью афферентно возбуждённые ЭЗ в это альтернативное множество не включаются. Все их компоненты возбуждены полностью. Это делает невозможным их горизонтальное возбуждение. Это, в свою очередь, делает бессмысленным включение их в АМ/УВАВ.
В это альтернативное множество включаются только те афферентно возбуждённые ЭЗ, уровень возбуждения которых превышает некоторый порог.
В него не включаются частично афферентно возбужденные идентификаторы оценочных сценариев и рефлексов.
Полностью афферентно возбуждённый образ может быть элементом знаний высшего уровня вложенности, т.е. он может не иметь включающих образов, кроме отрытого сценария. Тем не менее, он косвенно может стать побуждением к выполнению размышлений. Компоненты такого образа могут быть компонентами других, частично возбуждённых сигналами ВАВ образов. В этом случае в АМ/УВАВ включаются идентификаторы именно этих образов. Например, системе стал известен такой факт: Лужкова сняли с должности мэра Москвы. При этом полностью афферентно возбуждается ДПО <Лужков снят с должности мэра Москвы>. Этот образ, весьма вероятно, не является компонентом какого-либо включающего образа.
Тем не менее, это повод для некоторых размышлений. В этом случае в АМ/УВАВ включаются идентификаторы частично афферентно возбуждённых ЭЗ, которые возбуждённы от компонентов ДПО – <Лужков>, <мэр> и <снят>. От этих ЭЗ могут быть частично возбуждены ДПО типа <Снятие с должности мэра означает смену мэра> и/или «снятие мэра в современной России влечёт следующие последствия…».
Идентификаторы именно этих ДПО включается в АМ/УВАВ. Понятие <Лужков> используется в дальнейших мыслительных процессах только как фактическая информация.
В АМ/УВАВ не включаются также частично афферентно возбуждённые ЭЗ по всем своим нисходящим связям. Этот случай проиллюстрируем следующим примером.
100 (КР) 10, 11.
10 (КР) 2, 3.
11 (КР) 2, 4.
При МАВ ЭЗ 2, в АМ ЭЗ 100 не включается. В него могут быть включены ЭЗ 10 и 11.
Частота формирования АМ/УВАВ и анализа его компонентов. В АМ/УВАВ элементы включаются по завершении прохождения волны ВАВ. Из этого не следует, что формирование АМ/УВАВ выполняется на каждом макротакте, поскольку волна ВАВ проходит по памяти системы не на каждом макротакте. Не проходит она в тех случаях, когда заблокированы сенсорные клапаны всех сенсорных подсистем.
Анализ элементов АМ/УВАВ и выбор из него ЭЗ для горизонтального возбуждения выполняется при каждом акте нового наполнения этого АМ. В реальности это происходит не на каждом макротакте, поскольку новые компоненты включаются в него гораздо реже. Будем полагать, анализ элементов АМ/УВАВ и выбор одного из них выполняется лишь в следующих случаях: а) при появлении в этом альтернативном множестве нового идентификатора образа; б) при значительном изменении уровня ВАВ идентификатора некоторого образа, уже содержавшегося в альтернативном множестве.
Пример 1.
[100] (КР) [50], [12], [13]. [50] (КР) [10], [11].
[10] (КР) [кот].
[11] (КР) [Кузя]. [12] (КР) [пошел]. [13] (КР) [гулять] .
При полном афферентном возбуждении образа 11 ([Кузя]) этот образ нет смысла включать в альтернативное множество на базе УВАВ. Он не может стать элементом эфферентного отражения, поскольку все его компоненты и так возбуждены афферентно. В альтернативное множество следует включить ЭЗ 50 и 100.
Пример 2.
ПОП.
<150> (И) <100>, <110>.
<151> (И) <101>, <111>.
<152> (И) <102>, <112>.
<100> (ИЛИ/Н) <<100>>, … <101> (ИЛИ/Н) <<100>>, … <102> (ИЛИ/Н) <<100>>, … <110> (И) <120>, <будет стыдно>.
<111> (И) <120>, <показать страх и, возможно, спровоцировать нападение>.
<112> (И) <120>, < драка неизбежна>.
<120> (И) <прогнозируемый результат>.
МПОП.
<<100>> (КР) <<10>>, <<11>>.
<<101>> (КР) <<10>>, <<12>>.
<<102>> (КР) <<10>>, <<13>>.
<<10>> (КР) {сенсорные образы ситуации, чреватой дракой}.
<<11>> (КР) {{эффекторные образы: убежать}}.
<<12>> (КР) {{эффекторные образы: закрыться руками}}.
<<13>> (КР) {{эффекторные образы: ударить первым}}.
Пусть афферентно возбуждается ЭЗ 10. При этом формируется следующее АМ/УВАВ: {100/МПОП, 101/МПОП, 102/МПОП, 150/ПОП, 151/ПОП, 152/ПОП}.
Альтернативное множество на базе УВАВ формируется заново по результатам прохождения каждой волны ВАВ. Исключение отдельных элементов из этого АМ не выполняется .
Это АМ используется в следующих целях.
1. Из числа элементов этого АМ выбираются ЭЗ, которым приписаны оценки, а также ЭЗ с высокими приоритетами. Эти ЭЗ образуют операционное альтернативное множество на базе оценок (ОАМ/Оценки) и операционное альтернативное множество на базе приоритетов (ОАМ/Приоритеты), соответственно. Из числа элементов ОАМ/Оценки и ОАМ/Приоритеты (см. разделы Операционное АМ/Оценки и
Операционное, прогностическое и фоновое АМ/Приоритеты, соответственно)
выявляются образы, которые могут рассматриваться системой как операционные побуждения.
2. Обзор ассоциативных окрестностей элементов АМ/УВАВ позволяет выявить в этих окрестностях ЭЗ с оценками и высокими приоритетами. Из числа последних могут быть выявлены потенциальные побуждения, которые будем называть прогностическими побуждениями.
Анализу подвергаются все элементы АМ/УВАВ.
Выявление прогностических побуждений позволяет системе прогнозировать различные варианты – благоприятные или неблагоприятные – развития текущей ситуации .
Из функций АМ/УВАВ, указанных в разделе Назначение АМ/УВАВ следует, что
УВАВ элементов альтернативного множества не являются мерой актуальности этих ЭЗ и критерием их выбора из альтернативного множества, поскольку это АМ служит, в конечном итоге, для формирования альтернативных множеств на базе оценок и приоритетов ЭЗ.
Уровень афферентного возбуждения является лишь критерием включения ЭЗ в это альтернативное множество и, возможно его рангом, определяющем положение в очереди на обработку. Основными величинами, определяющим актуальность того или иного элемента АМ/УВАВ, являются оценки и приоритеты, приписанные элементам этих образов и ассоциативно связанных с ними образов. И это логично. Приведём два соображения в пользу этой точки зрения.
В альтернативном множестве на базе уровней афферентного возбуждения включаются частично афферентно возбужденные ЭЗ разных уровней вложенности, находящиеся в одной ветви сети. По мере повышения уровня вложенности ЭЗ уровни их афферентного возбуждения снижаются, поскольку а) снижается отношение числа возбужденных терминалов образа к общему числу терминалов; б) проводимости одной или нескольких связей в ветви возбуждения могут быть меньше 1.
В то же время информационная ёмкость ЭЗ определяется числом его терминальных компонентов. Чем выше уровень вложенности ЭЗ, возбуждаемого в мыслительном режиме, тем более широкий круг образов эфферентно возбуждается в течение одного макротакта. Следует, правда, отметить, что при выполнении мышления это полезно далеко не всегда. Но в любом случае, очевидно, что уровень афферентного возбуждения не может быть основной мерой актуальности элемента этого множества. Кроме того, по мере выполнения выполнимого сценария на каждом макротакте афферентно возбуждаются все новые его сенсорные компоненты, в силу чего возрастает уровень афферентного возбуждения идентификатора этого сценария. В случае прерывания выполнения сценария его идентификатор включается в АМ/УВАВ с текущим уровнем афферентного возбуждения, который и в этом случае не может рассматриваться как основная мера актуальности этого компонента множества.
Тем не менее, уровень афферентного возбуждения ЭЗ может косвенно определять актуальность этого ЭЗ, поскольку при возрастании УВАВ элемента знаний может возрастать уровень возбуждения приписанной ему оценки. В качестве примера можно привести следующий сюжет. Человек переходит улицу и видит быстро несущийся к нему автомобиль. По мере его приближения возрастает опасность попасть под этот автомобиль. Возрастание УВАВ образа, описывающего опасную траекторию движения какого-либо предмета, в сочетании с возрастающим уровнем возбуждения оценочного сценария, несомненно, скажется на результатах анализа компонентов альтернативного множества .
Формирование альтернативного множества на базе уровней мыслительного афферентного возбуждения (АМ/УМАВ). Все виды (режимы) мыслительного горизонтального возбуждения представляет собой чередование волн мыслительного афферентного и мыслительного эфферентного возбуждения. В некоторых из режимов мыслительного горизонтального возбуждения в результате прохождения каждой волны мыслительного афферентного возбуждения образуется множество частично афферентно возбуждённых элементов знаний. Эти ЭЗ образуют АМ/УМАВ.
В альтернативное множество на базе УМАВ включаются ЭЗ, уровни эфферентного возбуждения которых превышают некоторое пороговое значение. Это позволяет снизить число возбуждаемых волн мыслительного эфферентного возбуждения в рамках МГВ.
Альтернативное множество на базе УМАВ полностью обновляется на каждом полуцикле МГВ по завершении прохождения волны МАВ. Поэтому отдельные элементы из него не исключаются.
Назначение АМ/УМАВ. На следующем макротакте элементы АМ/УМАВ станут источниками мыслительного эфферентного возбуждения. Это множество представляет собой множество элементов эфферентного отражения, в которых волна мыслительного афферентного возбуждения преломляется в волну мыслительного эфферентного возбуждения. Это АМ используется для выбора направления дальнейшего распространения волн мыслительного горизонтального возбуждения. На каждом шаге МГВ из этого АМ выбирается один ЭЗ, который возбуждается на следующее макротакте в режиме МЭВ. Кроме того, все элементы этого множества возбуждаются одновременно для обзора их ассоциативных окрестностей .
Формирование альтернативного множества ЭЗ на базе уровней мыслительного эфферентного возбуждения (АМ/УМЭВ). На каждом цикле МГВ по завершении цикла МЭВ формируется множество эфферентно возбуждённых ЭЗ, которые на следующем макротакте МГВ станут элементами афферентного отражения. Они будут афферентно возбуждены в режиме МАВ. Это множество – альтернативное множество ЭЗ на базе уровней мыслительного эфферентного возбуждения (АМ/УМЭВ). Это множество используется в нескольких режимах МГВ. Как и в случае АМ/УМАВ, в АМ/УМЭВ включаются ЭЗ, уровни эфферентного возбуждения которых превышают некоторое пороговое значение. Это позволяет снизить число возбуждаемых волн мыслительного афферентного возбуждения в рамках МГВ.
Альтернативное множество на базе УЭВ полностью обновляется на каждом полуцикле МГВ по завершении прохождения волны МЭВ. Поэтому отдельные элементы из него не исключаются.
Отметим, что альтернативное множество на базе уровней операционного эфферентного возбуждения не формируется, поскольку при операционном эфферентном возбуждении альтернативы не возникают.
Назначение АМ/УМЭВ. Альтернативное множество на базе уровней мыслительного эфферентного возбуждения в режиме МГВ можно, в принципе, использовать для отбора образов, которые целесообразно использовать в качестве элементов афферентного отражения. Вместе с тем, имеется весьма веский аргумент против использования АМ/УМЭВ для маршрутизации волны МГВ.
Использование АМ/УМЭВ при мыслительном ГВ приведет к резкому сужению множества рассматриваемых вариантов, что неизбежно скажется на качестве выполнения мыслительных операций.
Кроме того, выбору элемента из АМ/УЭВ должен предшествовать обзор ассоциативных окрестностей элементов этого АМ. Первым циклом этого обзора должен стать цикл МАВ элементов множества. Но такое возбуждение будет выполнено и в том случае, если множество элементов афферентного отражения не рассматривается как АМ/УМЭВ. Следующим циклом обзора должен стать цикл МЭВ элементов образовавшегося АМ/УМАВ. Но и этот цикл будет выполнен и в том случае, если множество элементов афферентного отражения как АМ/УМЭВ не рассматривается.
Итак, это множество не вполне правомерно называть альтернативным. Но, поскольку механизм его формирования аналогичен механизму формирования АМ/УМАВ, будем называть его всё-таки альтернативным. Кроме того, нельзя категорически отрицать, что использование его в таком качестве окажется целесообразным в ещё не разработанных метапроцедурах мыслительного горизонтального возбуждения .
Общие сведения. Альтернативное множество на базе оценок (АМ/Оценки) представляет собой множество афферентно возбуждённых идентификаторов образов, которым приписаны оценки.
Будем различать оперативное и прогностическое альтернативное множество на базе оценок (ОАМ/Оценки и ПАМ/Оценки, соответственно). Оперативное АМ/Оценки создаётся из ЭЗ с оценками, афферентно возбуждённых на текущем цикле внешнего афферентного возбуждения. Прогностическое АМ/Оценки образуют образы с оценками, возбуждённые при обзоре ассоциативных окрестностей элементов АМ/УВАВ .
Образ, которому приписана отрицательная оценка, описывает СРМ, представляющую некоторую угрозу системе. Напротив, образ с положительной оценкой, описывает благоприятную для системы СРМ.
Операционное АМ/Оценки. Операционное АМ/Оценки составляют полностью или частично возбуждённые сигналами внешнего афферентного возбуждения идентификаторы образов, которым приписаны оценки. Образы с оценками, выявленные в ходе ВАВ, характеризуют реальное текущее состояние операционной среды.
Образ с оценкой, который является элементом ОАМ/Оценки, является для системы, как правило, побуждением к выполнению некоторых действий и/или процессов мышления.
Прогностическое АМ/Оценки. Прогностическое АМ/Оценки (ПАМ/Оценки) образуется в результате обозрения ассоциативных окрестностей элементов АМ/УВАВ. Прогностическое операционное АМ/Оценки составляют возбуждённые сигналами мыслительного афферентного возбуждения идентификаторы образов, которым приписаны оценки.
Элементы ПАМ/Оценки, могут выступать не только в качестве побуждений, как это имеет место в случае элементов ОАМ/Оценки, но и в качестве целевых образов (целей), релевантных различным побуждениям.
Выявление этих образов с оценками позволяет прогнозировать развитие текущей ситуации в операционной среде. Например, оценки, приписанные компонентам выполнимых мультипериферийных сценариев, позволяют прогнозировать ход и результаты выполнения этого сценария.
Выбор ЭЗ из АМ/Оценки. Выбор ЭЗ из АМ/Оценки выполняет либо диспетчер памяти, либо процесс СМГВ. Из альтернативного множества выбирается не идентификатор оценочного сценария, а идентификатор образа, которому приписана эта оценка.
Основной вопрос при выборе ЭЗ из этого АМ, по существу, сводится к тому, на основании каких критериев ранжируются элементы АМ/Оценки. Очевидно, при ранжировании элементов этого АМ необходимо учитывать следующие факторы: а) вид возбуждения оценочного сценария – волной ВАВ или МАВ; б) максимальная величина и знак оценки; в) степень совпадения образа с инициирующим образом оценочного сценария; г) при мыслительном возбуждении – ассоциативное и временнОе удаление образа с оценкой от отправной точки волны мыслительного возбуждения.
Нет сомнений, что операционные образы с оценкам актуальнее прогностических. Это обстоятельство учитывается тем, что сначала обрабатывается операционное, и лишь затем прогностическое АМ/Оценки.
Будем полагать, что наиболее актуальными являются образы с отрицательными оценками, поскольку описываемые ими СРМ могут представлять серьёзную угрозу системе. Эти образы требуют, зачастую, экстренной или даже немедленной реакции системы. Представляется целесообразным выбирать сначала элементы с отрицательными оценками в порядке убывания абсолютных значений их величин, затем – положительные оценки в том же порядке.
Максимальная величина оценки также играет не последнюю роль при выборе альтернативы. Например, оценка образа пересоленных щей не сопоставима с оценкой образа зубной боли ни при внешнем, ни при мыслительном возбуждении.
Степень совпадения образа с инициирующим образом оценочного сценария определяет уровень афферентного возбуждения идентификатора оценочного сценария, что, в свою очередь, определяет уровень эфферентного возбуждения эффекторного компонента оценочного сценария.
На одном макротакте может быть возбуждено несколько образов с оценками, возможно разнополярными. Из АМ/Оценки выбирается тот ЭЗ, который связан с наиболее актуальной оценкой. Отметим, что в ЕОС нередки случаи нецелесообразного с точки зрения глобальной цели функционирования системы выбора образа из этого альтернативного множества.
Элементы этого множества могут вызывать инициацию мыслительных процессов, результатом которых может стать реальное выполнение системой некоторых действий. Они же могут побудить систему внимательно наблюдать за процессами, протекающими в операционной среде.
Макротакты, на которых элементы знаний включаются в АМ/Оценки. Элементы знаний, которым приписаны оценки, становятся элементами операционного или прогностического АМ/Оценки на макротакте, следующем за тем, на котором были возбуждены инициирующие образы оценок сигналами ВАВ или МАВ. Это происходит так потому, что оценочные элементы оценочных сценариев (см. разделы Схема возбуждения образного оценочного сценария и Схема возбуждения порогового
оценочного сценария) эфферентно будут возбуждены только на втором их указанных
выше макротактов. Только после этого образы с оценками могут быть включены в АМ/Оценки .
Общие сведения. Альтернативное множество на базе приоритетов (АМ/Приоритеты) представляет собой множество ЭЗ, имеющих высокие приоритеты.
Элементами этих АМ могут быть идентификаторы образов, которые многократно возбуждались, например, образы несрочных дел, настоятельно требующих выполнения. Зачастую такими образами являются образы СРМ, представляющие значительный интерес для системы. Для меня, как и для многих, читающих эти строки, таковыми являются образы СРМ, связанные с тематикой моделирования интеллекта, вообще, и обучающихся систем, в частности.
Если элементу знаний с высоким приоритетом приписана также оценка, то этот ЭЗ становится элементом операционного или прогностического АМ/Оценки, а не АМ/Приоритеты.
Операционное, прогностическое и фоновое АМ/Приоритеты. Будем различать три вида АМ/Приоритеты – операционное, прогностическое и фоновое (ОАМ/Приоритеты, ПАМ/Приоритеты и ФАМ/Приоритеты, соответственно). Операционное АМ/Приоритеты создаётся из возбуждённых сигналами внешнего афферентного возбуждения ЭЗ с высокими приоритетами. Прогностическое АМ/Приоритеты образуют образы с высокими приоритетами, возбуждённые при обзоре ассоциативных окрестностей элементов АМ/УВАВ. Фоновое АМ/Приоритеты образуют невозбуждённые в данный момент ЭЗ с высокими приоритетами, о существовании которых «помнит» диспетчер памяти. Это множество формируется диспетчером памяти вне связи с обработкой внешнего входного потока информации.
Формирование АМ/Приоритеты. Альтернативные множества на базе приоритетов ЭЗ всех видов формируется диспетчером памяти путем выбора в памяти системы ограниченного числа наиболее приоритетных ЭЗ.
Операционное АМ/Приоритеты формируется на каждом макротакте диспетчером, который выявляет ЭЗ с высокими приоритетами из числа ЭЗ, полностью и частично возбужденных волной ВАВ.
Аналогично, прогностическое АМ/Приоритеты формируется по результатам волны МАВ, проходящей в рамках МГВ.
Иным образом формируется фоновое АМ/Приоритеты. Оно формируется по команде диспетчера памяти из числа невозбуждённых ЭЗ, приоритеты которых заметно превышают приоритеты образов прочих образов в памяти системы.
Выборка элемента из АМ/Приоритеты. Если АМ/Приоритеты содержит несколько элементов, то будем полагать, что диспетчер памяти последовательно выбирает элементы в порядке убывания приоритета. Средствами процессов сознательного мышления может использоваться и иной порядок выборки элементов этого множества .
Макротакты, на которых элементы знаний включаются в АМ/Приоритеты. Элементы знаний, которым приписаны высокие приоритеты, становятся элементами операционного или прогностического АМ/Приоритеты на том макротакте, на котором они были возбуждены сигналами ВАВ или МАВ. Элементы знаний становятся элементами фонового АМ/Приоритеты по запросу диспетчера памяти, который реализует этот запрос путём возбуждения определённого метаэлемента .
При обработке результатов каждой волны ВАВ диспетчер выявляет образы, которые он рассматривает как побуждения для системы к выполнению процессов мышления и действий. Эти побуждения могут иметь разные уровни актуальности. Побуждения (см. раздел Побуждения) по степени их актуальности будем подразделять на побуждения, требующие немедленной, экстренной и ординарной реакции системы.
При обработке результатов одной волны ВАВ может быть выявлено несколько побуждений каждой из этих категорий, которые образуют АМ потенциальных побуждений (АМ/Побуждения).
В соответствии с этой классификаций побуждений альтернативные множества будем подразделять на АМ потенциальных побуждений, требующих немедленной, экстренной или ординарной реакции системы (АМ/Побуждения-Н, АМ/Побуждения- Э, АМ/Побуждения-О, соответственно) .
Каждому побуждению релевантными могут оказаться ноль, одна или несколько целей.
Цели выявляются диспетчером памяти или средствами сознательного мышления. В том случае, если выявлены одна или несколько целей, релевантных некоторому побуждению, то эти цели образуют альтернативное множество потенциальных целей (АМ/Цели). Поэтому множество АМ/Цели не подразделяется в соответствии с подразделением побуждений. В каждый момент времени система обрабатывает только одно побуждение - актуальное побуждение, выявленное из числа потенциальных побуждений .
В результате поиска решений для выявленных актуальных побуждения и цели может быть найдено ноль, одно или множество решений. Одно найденное решение или их множество будем рассматривать как АМ потенциальных решений (АМ/Решений). Из этого множества диспетчер пытается выбрать лишь одно решение для его выполнения. Это удается сделать не всегда .
Компонентами альтернативных множеств могут быть сенсорные, мультипериферийные и понятийные образы типов «К» и «И». Идентификаторы образов типа «ИЛИ/Н», в том числе, терминальные понятия, в альтернативные множества не включаются. Альтернативное множество может включать в себя декларативные образы и сценарии, однородные и комбинированные образы одновременно.
Альтернативное множество того или иного вида может быть пустым, одноэлементным или многоэлементным .
б) горизонтальное возбуждение цепочки ассоциативно связанных (смежных) образов.
Горизонтальное возбуждение одного образа. Волна внешнего или мыслительного афферентного возбуждения при горизонтальном возбуждении одного образа частично возбуждает некоторый образ, идентификатор которого становится потенциальным элементом эфферентного отражения. Идентификатор этого образа при некоторых условиях выдаёт в свои остаточные нисходящие связи сигналы эфферентного возбуждения. Число выдаваемых идентификатором волн эфферентного возбуждения определяется типом возбуждаемого образа и режимом возбуждения. Сигналы эфферентного возбуждения могут выдаваться одновременно на одном макротакте или последовательно на смежных макротактах в порядке, определяемом типом возбуждаемого образа и режимом возбуждения. Процесс горизонтального возбуждения образа завершается при эфферентном возбуждении всех компонентов образа.
Горизонтальное возбуждение одного образа позволяет распознать частично распознанную СРМ (совместно с метапроцедурой догадки), возбудить образ «с упреждением» (т.е. распознать с упреждением СРМ), реально или виртуально выполнить выполнимый сценарий действий или мыслительный сценарий.
Горизонтальное возбуждение цепочки образов. Смежными будем называть образы, имеющие общие компонентные ЭЗ. Их же будем называть ассоциативно связанными. Горизонтальное возбуждение цепочки смежных образов протекает так. Начинается этот процесс так же, как и в случае ГВ одного образа. Волна эфферентного возбуждения может доходить до терминальных ЭЗ сенсорного и эффекторного ОП. Она возбуждает некоторое множество ЭЗ, которые на следующем макротакте возбуждаются афферентно. Это элементы знания афферентного отражения. Они выдают сигналы мыслительного афферентного возбуждения во все остаточные восходящие связи ЭЗ. Афферентно не возбуждаются инициирующие связи, т.е. те, по которым эти ЭЗ были возбуждены эфферентно. Волна эфферентного возбуждения одного образа может вызывать мыслительное афферентное возбуждение одного или нескольких образов, имеющих в своих компонентных ассоциациях эфферентно возбужденные ЭЗ первого образа. В результате афферентного возбуждения образуется альтернативное множество, один или множество элементов которого возбуждается эфферентно. Выбор единственного элемента альтернативного образа выполняется различными способами. Процесс чередования афферентного и эфферентного возбуждения циклически повторяется, захватывая все новые образы. Эти циклы могут повторяться неограниченное число раз.
Горизонтальное возбуждение цепочки образов позволяет выполнить обзор окрестностей возбуждаемого ЭЗ с целью выявления в этом окружении ЭЗ с оценками и высокими приоритетами, «вспомнить» образы, смежные с афферентно возбужденным образом. Подсознательный и сознательный поиск решений также выполняются путем горизонтального возбуждения цепочек образов .
Также как и эфферентное возбуждение, горизонтальное возбуждение комбинированных образов может выполняться либо в операционном, либо в мыслительном режиме.
Операционное горизонтальное возбуждение выполняется только в среде комбинированных мультипериферийных и понятийных сценариев, а также в среде эффекторных образов.
Мыслительное горизонтальное возбуждение выполняется в среде образов всех типов и видов. Однородные образы и наблюдаемые сценарии горизонтально возбуждаются лишь в мыслительном режиме, поскольку никакого реального выполнения каких- либо действий они не описывают.
Тип горизонтального возбуждения задаётся в волне эфферентного возбуждения, которая выдаётся в возбуждаемые ЭЗ. Режим горизонтального возбуждения задают диспетчер памяти или процесс сознательного мышления, которые, инициируют волну возбуждения.
Режим возбуждения образа задается для каждого образа отдельного при инициации волны возбуждения. Это означает, что одновременно может выполняться возбуждение образов в обоих режимах .
Режим выполнения инициируемых процессов – подсознательный или сознательный – определяется текущим режимом мышления системы. Процессы подсознательного мышления реализуются метапроцедурами подсознательного мыслительного ГВ (ПМГВ), которые выполняются под управлением исключительно диспетчера памяти.
Процессы сознательного мышления реализуются метапроцедурами сознательного МГВ (СМГВ), которые осуществляют управление процессами возбуждения образов всех без исключения видов, а также управление выполнением приобретённых мыслительных сценариев. Инициацию, прерывание и прекращение процессов сознательного мышления выполняет диспетчер памяти и сами процессы СМГВ .
Процесс операционного или мыслительного горизонтального возбуждения инициируется одним из следующих способов.
1. В результате прохождения волны ВАВ частично возбуждаются априорные выполнимые сценарии всех видов и приобретённые сценарии, образованные на базе априорных сценариев – априорные и приобретённые оценки, безусловные и условные рефлексы. Возбуждение этих образов вызывает безусловно инициацию процессов их горизонтального возбуждения.
2. В результате прохождения волны ВАВ формируется альтернативное множество элементов знаний на базе уровня внешнего афферентного возбуждения, на основании которого средствами подсознательного или сознательного мышления может быть выбран один из ЭЗ. Этот ЭЗ возбуждается в том или ином режиме. Возбуждение этого ЭЗ представляет собой инициацию волны эфферентного или горизонтального возбуждения.
3. При отсутствии во входном потоке информации образов, требующих немедленной или экстренной реакции системы, диспетчер анализирует наличие в памяти элементов знаний, которые находятся в ближних ассоциативных окрестностях элементов альтернативного множества на базе УВАВ и которым приписаны высокие оценки или приоритеты (анализирует содержимое прогностического АМ/Оценки, а также прогностического или фонового АМ/Приоритеты). Так же как и в предыдущем случае, средствами подсознания или сознания может быть инициирован процесс, ассоциативно связанный с одним из этих ЭЗ. Выбранный ЭЗ возбуждается в режиме самостоятельного эфферентного возбуждения или горизонтального возбуждения.
Если этот ЭЗ возбуждается в режиме самостоятельного МЭВ, то эта волна возбуждения обычно становится первым шагом волны горизонтального возбуждения .
В режиме операционного горизонтального возбуждения (ОГВ) возбуждаются выполнимые сценарии. Они осуществляют реальное выполнение описываемых ими процессов мышления или действий. В режиме ОГВ возбуждаются априорные выполнимые сценарии всех видов – сценарии, реализующие оценки, рефлексы, эмоции и другие стереотипы поведения, а также приобретённые, в том числе. синтезированные выполнимые мультипериферийные и понятийные сценарии.
Понятие операционного горизонтального возбуждения к декларативным образам и наблюдаемым образам неприменимо, поскольку в числе их компонентов нет эффекторных компонентов, как это имеет место в случае выполнимых сценариев.
Будем полагать, что в ходе выполнения возбуждения этого вида, сигналы мыслительного афферентного возбуждения, как правило, не вырабатываются. Это делает невозможным формирование альтернативных множеств в процессе выполнения возбуждения и, следовательно, выбор направления распространения возбуждения. Но в этом нет необходимости. Направление распространения волны ОГВ определяется исключительно компонентной ассоциацией возбуждаемого сценария .
Операционное горизонтальное возбуждение имеет следующие разновидности (режимы): а) подсознательное и сознательное; б) возбуждение сценариев действий и мышления.
Эти разновидности операционного горизонтального возбуждения реализуются следующими метапроцедурами: а) подсознательного операционного горизонтального возбуждения сценариев действий (ПОГВ-СД); б) сознательного операционного горизонтального возбуждения сценариев действий (СОГВ-СД); в) сознательного операционного горизонтального возбуждения сценариев мышления (СОГВ-СМ).
Мыслительные сценарии в подсознательном режиме, будем полагать, не выполняется, что и обусловливает отсутствие соответствующей метапроцедуры.
Можно полагать, что в системах, не имеющих понятийного уровня представления знаний, может выполняться сознательное мышление. Если это так, то такие системы должны иметь некоторую разновидность метапроцедуры СОГВ-СМ. Она должна иметь существенные отличия от одноимённой метапроцедуры, действующей в системах с ПОП. Одним из существенных её отличий является невозможность сопровождать выполнение мыслительных процессов вербальными процессами, т.е.
выполнять понятийно-вербальные рассуждения .
Общая схема ОГВ-СД. Алгоритмы метапроцедур горизонтального операционного возбуждения в значительной степени схожи с алгоритмами метапроцедур эфферентного операционного возбуждения. Главное отличие горизонтального от эфферентного возбуждения сценариев действий заключается в том, что инициация горизонтального возбуждения сценария действий выполняется путём афферентного возбуждения части его сенсорных компонентов, которые будем называть инициирующими компонентами. В качестве таковых могут выступать сенсорные образы, размещённые, в принципе, в любом месте компонентной ассоциации. Компоненты, размещённые вслед за инициирующими компонентами, являются остаточными компонентами сценария. Инициирующими и остаточными компонентами сценария являются мультипериферийные макрокадры или их сенсорные составляющие.
Общая схема операционного горизонтального возбуждения сценария действий выглядит так. Сигналами внешнего или мыслительного афферентного возбуждения полностью или частично возбуждается некоторый сенсорный образ, являющийся инициирующим компонентом одного или нескольких выполнимых сценариев. Это может вызвать частичное афферентное возбуждение идентификаторов этих сценариев. Диспетчер памяти и/или процессы СМГВ из их числа могут выбрать один из сценариев и инициировать процесс его операционного возбуждения.
Операционное горизонтальное возбуждение сценария заключается в последовательном операционном возбуждении компонентов сценария – по одному компоненту на каждом макротакте. Компоненты сценария в общем случае представляют собой мультипериферийные макрокадры. На каждом макротакте эфферентно возбуждается только эффекторный компонент макрокадра. На этом же макротакте сигналами внешнего афферентного возбуждения может быть возбуждён сенсорный компонент мультипериферийного макрокадра. Эти сенсорные компоненты могут описывать, помимо прочего, реакцию операционной среды на ранее выполненные системой действия.
Метапроцедуры подсознательного и сознательного ОГВ. Будем различать два вида операционного ГВ: подсознательное (ПОГВ) и сознательное (СОГВ). Управление процессом операционного горизонтального возбуждения выполняет метапроцедура ОГВ сценариев действий (ОГВ-СД). Она имеет две модификации, ориентированные на выполнение подсознательного и сознательного операционного горизонтального возбуждения сценариев действий. Эти метапроцедуры будем обозначать как ПОГВ- СД и СОГВ-СД, соответственно.
Метапроцедуры подсознательного и сознательного ОГВ аналогичны метапроцедурам самостоятельного подсознательного и сознательного ОЭВ и имеют те же различия.
Метапроцедура сознательного ОГВ мыслительных сценариев. Структура мыслительных сценариев значительно отличается от структуры сценариев действий, поскольку они ориентирование на оперирование не мультипериферийными, а понятийными образами. Эти отличия обусловливают специфику метапроцедуры операционного горизонтального возбуждения мыслительных сценариев (ОГВ-СМ) по сравнению с метапроцедурами ПОГВ-СД и СОГВ-СД. Для рассмотрения этой специфики необходимо рассмотреть специфику понятийной среды, что будет сделано в разделе Метапроцедуры сознательного мыслительного горизонтального возбуждения. Там же будет рассмотрена и метапроцедура ОГВ-СМ (см раздел Метапроцедура операционного горизонтального возбуждения мыслительных сценариев (ОГВ-СМ) .
Основными функциями мыслительного горизонтального возбуждения являются а) выполнение процессов мышления; б) распознавание частично распознанных СРМ, в том числе, распознавание СРМ с «упреждением» .
Средства мыслительного горизонтального возбуждения в АПС являются основным средством моделирования мышления животных и человека. Средства МГВ будем подразделять на средства подсознательного и сознательного МГВ .
Инициация процесса мыслительного горизонтального возбуждения образа выполнятся точно так же, как и инициация процесса операционного горизонтального возбуждения. Мыслительное горизонтальное возбуждение представляет собой чередование волн мыслительного афферентного и мыслительного эфферентного возбуждения. Волны МГВ, проходя по памяти, возбуждают цепочки образов. Эти цепочки могут быть цепочками логического вывода. При прохождении по памяти волны МГВ может выполняться поиск путей в среде образов, содержащихся в памяти системы, между стартовым и целевым ЭЗ, а также синтез новых путей, соединяющих эти ЭЗ. Эти цепочки образов могут быть найденными системой решениями. Содержащиеся в них оценки образов служат одним из критериев оценки качества найденных решений .
Мыслительное горизонтальное возбуждение может протекать в среде образов всех видов и типов без исключения, в том числе в среде выполнимых сценариев действий и мышления, а также в среде эффекторных образов. В режиме мыслительного горизонтального возбуждения афферентно и эфферентно могут возбуждаться все без исключения образы в памяти системы, в том числе сенсорные и эффекторные компоненты выполнимых сценариев.
Возбуждение выполнимых сценариев в мыслительном режиме приводит к их виртуальному выполнению, что позволяет оценивать их применимость в текущей ситуации.
При мыслительном горизонтальном возбуждении накопленных в памяти образов возбуждаются приписанные им оценки, что позволяет системе, не выполняя реальных действий, мысленно оценивать прогнозируемые результаты выполнения или невыполнения тех или иных действий, сравнивать между собой найденные и/или синтезированные решения с точки зрения их результатов, реализуемости, рискованности и трудоёмкости их выполнения, а также выбирать из числа альтернативных сценариев лучший .
называть подсознанием, а одну – сознанием.
Метапроцедуры МГВ в ходе выполнения мыслительных процессов выполняют различные функции, каждая из которых представляет собой некоторую разновидность МГВ .
Диспетчер памяти выбирает один или множество элементов одного из альтернативных множеств и инициирует процесс возбуждения этих элементов в одном из режимов ПМГВ. При этом он присваивает возбуждаемым ЭЗ уровень возбуждения, равный текущему уровню возбуждения системы. Эти образы являются головными образами волны МГВ.
Уровень эфферентного возбуждения идентификатора головного образа определяет уровни эфферентного возбуждения его компонентов (см. выражение IV-8), а также уровни афферентного и эфферентного возбуждения идентификаторов и компонентов образов, ассоциативно связанных с головным образом (см. выражения IV-7 и IV-8). Уровни афферентного возбуждения элементов афферентного отражения равны их уровням эфферентного возбуждения. Уровни эфферентного возбуждения элементов эфферентного отражения равны их уровням афферентного возбуждения (см. раздел Элементы афферентного и эфферентного отражени.
Будем полагать, что все виды волн подсознательного горизонтального возбуждения получают энергетическую подпитку один раз, в момент инициации волны возбуждения. В ходе ПМГВ эта волна энергетической подпитки не получает. Поэтому при значении афферентных и эфферентных проводимостей связей меньше 1 по мере продвижения волны ПМГВ происходит снижение уровней афферентного и эфферентного возбуждения элементов знаний, т.е. к затуханию волны ПМГВ. При удалении на некоторое расстояние от точки инициации волна ПМГВ несет в себе уровни возбуждения элементов знаний ниже некоторого порога. В этом случае этот ЭЗ не может стать элементом эфферентного или афферентного отражения.
Распространение данной волны ПМГВ на этом прекращается. Очевидно, что существенной в этом смысле является индивидуальная способность конкретной ОС сохранять достигнутые уровни проводимостей связей.
При построении ИЛБС того или иного вида проводимости связей могут не использоваться. В этом случае необходимо предусмотреть ограничение длины ПМГВ иными способами .
Обзорное ПМГВ (ПМГВ-О) используется в следующих целях.
1. В результате прохождения волны афферентного (внешнего или мыслительного) возбуждения на каждом макротакте формируется альтернативное множество на базе уровней внешнего афферентного возбуждения. Все компоненты этого альтернативного множества могут быть одновременно возбуждены с целью обзора их ассоциативных окрестностей. Обзор ассоциативных окрестностей позволяет идентифицировать в этих окрестностях образы, имеющие оценки или высокие приоритеты, что позволяет прогнозировать ход развития текущей ситуации в операционной среде, выявить грозящие системе потенциальные опасности и, напротив, благоприятные возможности, которые могут возникнуть в ближайшем будущем.
2. Система выявляет из числа элементов операционного и прогностического АМ/Оценки элементы знаний, которые могут являться побуждениями, требующими реакции системы. Выбрав одно из них, система пытается выявить целевые образы, релевантные данному побуждению. Это выполняется путём обозрения ассоциативных окрестностей этого побуждения средствами ПМГВ-О. В этом случае возбуждается только один ЭЗ – идентификатор образа-побуждения.
3. После инициации операционного возбуждения выполнимого сценария действий, может быть инициировано его обзорное ПМГВ. Это выполняется с целью оценки последствий выполнения данного сценария, возможных вариантов его продолжения. Если оценка последствий окажется неблагоприятной, то система может инициировать поиск нового решения. Необходимость в этой процедуре объясняется том, что инициация операционного возбуждения могла происходить в ситуации, требовавшей немедленной или экстренной реакции системы, т.е. в условиях острого дефицита времени, которое система могла выделить на поиск решений. А реальное выполнение этого сценария даёт некоторое время на размышления средствами подсознания или, даже, сознания. В этом случае также имеется только одна отправная точка – идентификатор этого сценария.
Процесс ПМГВ-О инициируется диспетчером памяти путем мыслительного эфферентного или афферентного возбуждения одного или множества ЭЗ. В любом случае волна МЭВ проходит по всем ветвям всех возбуждённых мультиветвей всех возбуждённых образов. При этом практически неизбежны коллизии волн возбуждения. Но можно показать, что, возникающие при этом проблемы, легко разрешаются. Процесс ПМГВ-О не порождает новых образов. Его единственная функция – выявление в ассоциативных окрестностях стартовых точек элементов знаний с оценками и высокими приоритетами.
То обстоятельство, что в процессе ПМГВ-О не порождаются новые образы, позволяет совмещать его выполнение с выполнением ВАВ, который такие образы порождает.
Поэтому эти два процесса протекают одновременно. Но статус выявленных этими процессами ЭЗ с оценками и высокими приоритетами разный – операционный и прогностический .
Формулировка проблемы. В ходе выполнения обзорного ПМГВ возникает следующая проблема.
По завершении очередного цикла МАВ, выполняемого в рамках ПМГВ-О, формируется множество, которое включает в себя частично афферентно возбуждённые элементы знаний, подлежащих мыслительному эфферентному возбуждению на следующем макротакте. Это множество – АМ/УМАВ.
Одновременное выполнение ВАВ и ПМГВ-О означает, что на данном макротакте в АМ/УВАВ могут появиться новые образы, которых не было в момент инициации процесса ПМГВ-О, ассоциативные окрестности которых также должны быть обследованы. Но в текущем АМ/УМАВ их нет. Таким образом, возбуждения требуют ЭЗ различных категорий.
Эта проблема имеет разные решения. Рассмотрим два из них. В дальнейшем в данном обзоре рабочим будем считать вариант, изложенный в следующем разделе.
Повторная инициация процесса ПМГВ-О. Целесообразным представляется при изменении состава АМ/УВАВ прекращать ранее инициированный процесс ПМГВ-О и инициировать новый процесс ПМГВ-О на основе обновлённого АМ/УВАВ .
Процесс ПМГВ-О будет прерываться при появлении в макрокадре ранее отсутствовавшего в макрокадре образа какой-либо несущественной СРМ. Это имеет следующие отрицательные последствия.
1. Вся ранее выполненная работа по обзору ассоциативных окрестностей элементов АМ/УВАВ теряется, и процесс начинается сначала.
2. К этому моменту могли быть найдены прогностические образы важных СРМ.
3. Из текущего макрокадра могут исчезнуть ЭЗ, присутствовавшие в предыдущем макрокадре, ассоциативно связанные с важными СРМ, до которых предыдущая волна ПМГВ-О не успела дойти. Это может помешать системе вовремя среагировать на прогностическую угрозу. Это может произойти, например, вследствие изменения ориентации зрительной сенсорной подсистемы.
Оценим эти недостатки.
Во-первых, надо признать, что неприятности, указанные в п. 3 нередко случаются в человеческой практике. И сумбур, вызванные стремительным изменением ситуации в операционной среде, также ей присущ.
Во-вторых, надо заметить, что внешние процессы довольно медленные и появление новых образов в мультипериферийном макротакте происходит, как правило, со скважностью, превышающей длительность процесса ПМГВ-О.
В-третьих, при построении ИЛБС недостатки, указанные в п. 2 и 3 могут быть элиминированы алгоритмическими средствами.
Наконец, необходимо отметить следующее обстоятельство. Напомним, что обзор окрестностей АМ/УВАВ выполняется с целью выявления прогностических побуждений. Это выполняется в том случае, если текущее АМ/УВАВ не содержит побуждений, требующих немедленной или экстренной реакции системы. Это несколько снижает вероятность серьёзных отрицательных последствий для системы, хотя и не исключает их полностью. Среди «потерянных» прогностических побуждений могут быть такие, которые требуют экстренной реакции системы.
Серьёзным достоинством этого варианта является его простота. Он позволяет полностью отказаться от специфического множества ЭЗ, используемого в альтернативном варианте.
Обзорное множество на базе уровней афферентного возбуждения ЭЗ. Рассмотрим альтернативные вариант решения указанной выше проблемы.
Обзорное ПМГВ-О в ходе своего функционирования использует не АМ/УМАВ, а особый вид множества элементов знаний, которое будем называть обзорным множеством на базе афферентного возбуждения. Оно включает в себя элементы знаний, которые должны быть возбуждены в режиме МЭВ на следующем макротакте этого вида возбуждения. Это множество формируется следующим образом.
При инициации процесса ПМГВ-О в ОМ/УАВ включаются все ЭЗ, содержащиеся в текущем АМ/УВАВ. На последующих циклах ПМГВ-О в него включаются все ЭЗ, возбуждённые на последнем цикла МАВ. Если на данном цикле ПМГВ-О в АМ/УВАВ появились новые элементы, то они также включаются в ОМ/УАВ. В обзорное множество на базе УАВ, также как и в АМ/УВАВ и АМ/УМАВ, включаются только те ЭЗ, уровень афферентного возбуждения которых превышает некоторый порог. Обзорное множество на базе УАВ остаётся актуальным только в течение одного цикла ПМГВ-О.
Так же как и альтернативные множества, обзорное множество – виртуальное множество.
Новые элементы УАВ, включённые в ОМ/УАВ, на очередном макротакте возбуждаются в режиме ПМГВ-О. Поскольку они являются вновь инициированными процессами, длина их волны превышает остаток длины волны ранее инициированных процессов ПМГВ-О. Получается, что процесс ПМГВ-О, направленный на поиск прогностических побуждений может быть бесконечным .
При этом может возникнуть необходимость в инициации ПМГВ-О с целью поиска целей для операционного побуждения. В этом случае можно прервать первый процесс ПМГВ-О и инициировать новый процесс ПМГВ-О.
Поскольку процесс ПМГВ-О может быть бесконечным или иметь очень большую длительность, диспетчер памяти должен обрабатывать его результаты по завершении каждого цикла ПМГВ-О, не дожидаясь его завершения, которого может не быть очень долго .
Образы, хранящиеся в памяти системы, образуют граф. Один из способов поиска решений заключается в поиске маршрута между двумя ЭЗ. Один из этих элементов будем называть отправной или стартовой точкой этого маршрута. Она зачастую описывает текущее состояние операционной среды, в том числе системы. Семантика отправной точки может быть и иной. Второй из указанных выше ЭЗ будем называть целевым ЭЗ или целевой точкой. В частности, этот ЭЗ может обозначать состояние операционной среды, в которое система стремится перейти. Поиск этих маршрутов и построение образов решений осуществляется средствами маршрутного ПМГВ при наличии цели (ПМГВ-Ц). Найденные маршруты представляют собой основу для построения образов потенциальных решения.
Волны ПМГВ-Ц проходят по памяти по множеству различных маршрутов. Лишь некоторые из них могут связывать между собой стартовую и целевую точки. Эти маршруты будем называть успешными.
Волны возбуждения распространяются в среде конкретных и обобщённых образов. При прохождении волны по обобщённому образу может выполняться его конкретизация, в результате чего порождается конкретный образ или обобщённый образ меньшего уровня общности. Могут также строиться новые образы по аналогии с уже существующими.
Средствами ПМГВ-Ц могут быть найдены решения одного из двух видов: а) решения, образы которых в памяти системы уже имеются, б) решения, образы которых в памяти системы отсутствуют, и их ещё предстоит синтезировать.
В памяти системы имеется готовый образ-решение, если маршрут лежит в пределах одного образа, т.е. если образы побуждения и цели являются компонентом одного образа .
Эта метапроцедура может строиться в соответствии с разными схемами.
Во-первых, поиск маршрута может выполняться путём либо однонаправленного, либо двунаправленного поиска. Но более важным представляется другой аспект организации ПМГВ-Ц – процессе ПМГВ-Ц. может выполняться при помощи волн или мультиволны возбуждения .
Схема однонаправленного поиска. При однонаправленном поиске волны возбуждения исходят из стартовой или целевой точки. Критерием нахождения успешного маршрута является достижение волной возбуждения противоположной точки поиска – целевой или стартовой точки. Для определённости в дальнейшем будем полагать, что волны ПМГВ-Ц исходят из стартовой точки.
Достоинством этого варианта является почти полная его эквивалентность с метапроцедурой ПМГВ-П (см раздел Прогностическое подсознательное мыслительное горизонтальное возбуждение (ПМГВ-П))), выполняющей поиск
решений при отсутствии цели. Различие только в наличии или отсутствии цели.
Однонаправленная волна. Процесс поиска успешных маршрутов представляет собой прохождение последовательности волн возбуждения по всем возможным маршрутам, исходящим из стартовой точки. Каждая волна возбуждения проходит по одному возможному маршруту. Если этот маршрут является успешным, то эта метапроцедура выполняет построение образа решения. По завершении построения образа, а также, если в пределах длины волны ПМГВ-Ц цель не была достигнута, инициируется новый процесс ПМГВ-Ц, который пройдёт по ранее не пройденному маршруту. Регистрацию пройденных волнами ПМГВ-Ц маршрутов выполняют элементы знаний, которые сигнализируют также о том, что все потенциальные маршруты пройдены.
Не каждая новая волна возбуждения начинается в стартовой точке. Каждая следующая волна возбуждения может начинаться с точки разветвления маршрутов самой дальней от стартовой точки. Маршрутизация волн возбуждения может выполняться на основе приоритетов ЭЗ или проводимостей связей. В каждой точке ветвления маршрута волна возбуждения может направляться по ранее не пройденным связям в сторону ЭЗ с максимальным приоритетом или по связи с максимальной проводимостью.
Достоинством этого варианта является его предельная простота.
Патологическим недостатком этого варианта является большое время, которое требуется на последовательное прохождение всех потенциальных маршрутов на длину затухания волны ПМГВ-Ц. Сеть характеризуется чрезвычайно высокой степенью связности элементов знаний. Вследствие этого число потенциальных маршрутов, как правило, огромно. Использование каких-либо методов априорного исключения из рассмотрения тех или иных маршрутов с целью сокращения их числа представляется проблематичным. Во всяком случае, оценки компонентов маршрута, по которому движется волна возбуждения, для этих целей не подходит. Человек находит зачастую решения, нецелесообразность или нереализуемость которых очевидна. Тем не менее, такие решения находятся.
При частоте следования макротактов 100 гц в течение 1 сек. выполняется 50 циклов ПМГВ-Ц. Если волна ПМГВ-Ц затухает в течение 10 циклов ПМГВ-Ц, то система за 1 секунду успевает просмотреть всего 5 маршрутов.
Устранить этот недостаток можно двумя способами.
Во-первых, можно предположить, что при выполнении метапроцедуры ПМГВ-Ц значительно повышается частота следования макротактов. Но если это возможно, то почему не использовать эту частоту во всех прочих процессах. Впрочем, этот вопрос может иметь вполне резонный ответ: не следует использовать более высокую частоту следования макротактов в тех случаях, когда в этом нет жестокой необходимости, поскольку это ведёт к неоправданному росту энергетических затрат системы.
Следовательно, этот вариант решения этой и прочих аналогичных проблем не следует сбрасывать со счетов.
Другим решением проблемы может быть использование не волны возбуждения, а мультиволны, аналогично тому, как это выполняется метапроцедура ПМГВ-О. Этот вариант рассмотрен в следующем разделе.
Однонаправленная мультиволна. Пусть стартовый ЭЗ, возбуждённый в режиме ПМГВ-Ц, выдаёт мультиволну возбуждения. Некоторые из волн этой мультиволны достигают целевого ЭЗ, что свидетельствует о наличии одного или нескольких успешных маршрутов.
Мультиволна возбуждения проходит по всем доступным маршрутам в сети в пределах длины волны ПМГВ-Ц. Процесс прохождения по памяти мультиволн в значительной степени напоминает процесс ПМГВ-О. Но, в отличие от ПМГВ-О, метапроцедура ПМГВ-Ц не может ограничиться констатацией наличия успешных маршрутов. Она должна идентифицировать их и построить на их основе образы решений. Необходим механизм выделения из этого множества маршрутов только успешных маршрутов.
Для этого можно использовать механизм присвоения каждой из составляющих мультиволну волн некоторого маркера. Этот маркер оставляет свой «след» во всех ЭЗ, через которые он проходит. Это позволит впоследствии, когда волна придёт в целевой ЭЗ, восстановить весь успешный маршрут. Если не использовать уникальную идентификацию волны возбуждения, а ограничиться только фиксацией факта прохождения волны возбуждения через ЭЗ из одной связи в другую, то это не решает проблемы. В момент простановки признаков ещё не известно, ведёт ли этот маршрут к цели или нет. А каждой связи, входящей в тот или иной маршрут могут соответствовать множество связей того же ЭЗ, входящих в разные маршруты.
Маркер, который присваивается каждой волне возбуждения, является составным в том смысле, что в каждой точке разветвления маршрутов он дополняется новыми элементами, позволяющим сохранять его уникальность. Это новый элемент идентифицирует направление распространения волны возбуждения в ЭЗ, в котором происходит разветвление волны возбуждения.
Если в результате прохождения мультиволны ПМГВ-Ц найдено несколько маршрутов, то формирование образов осуществляется последовательно в порядке ухудшения оценок, составляющих этот маршрут компонентов.
К достоинствам этого варианта следует отнести то, что он решает проблему без увеличения частоты следования макротактов.
Недостатком этого метода является весьма сложные алгоритмы метапроцедуры ПМГВ- Ц, т.е. алгоритмы функционирования элементов знаний в этом режиме. Впрочем, этот недостаток в значительной степени элиминируется тем, что данный алгоритм практически полностью может быть применен в случае поиска решений при отсутствии целевого образа, реализуемого метапроцедурой ПМГВ-П (см. раздел Прогностическое подсознательное мыслительное горизонтальное возбуждение
(ПМГВ-П)).
Схема двунаправленного поиска. При двунаправленном поиске инициируются волны возбуждения в стартовой и целевой точках одновременно. Критерием нахождения маршрута является коллизия встречных волн возбуждения. Этот аппарат позволяет находить маршруты между любыми двумя ЭЗ в памяти системы, отстоящими один от другого на ассоциативном расстоянии, не превышающем двух длин волн ПМГВ.
Двунаправленный поиск может выполняться только средствами мультиволн, поскольку вероятность коллизии двух волн возбуждения исчезающе мала.
Стартовый и целевой образы одновременно выдают суперволны МГВ. Если коллизии встречных волн ПМГВ-Ц не произошло, то это означает что ни одного маршрута между этими точками средствами ПМГВ и, следовательно, ни одного решения, не найдено.
Наличие одного или нескольких маршрутов идентифицируется коллизией встречных мультиволн возбуждения. Элементы знаний, в которых происходит коллизия волн возбуждения, будем называть первичными стыковыми точками.
Между отправной точкой и целевым ЭЗ может существовать один путь или множество путей, а также может не существовать ни одного пути. Отсутствие пути может иметь место по двум причинам. Во-первых, при текущем содержимом памяти его может и не быть. Во-вторых, пути могут существовать, но средствами ПМГВ-Ц могут быть не найдены в силу недостаточной длины волны этого вида.
При наличии цели, выявленной средствами ПМГВ-О, маршрут будет найден обязательно, поскольку длина двойной волны ПМГВ-Ц заведомо больше длины волны ПМГВ-О. Иначе дело обстоит с целями, выявленными средствами СМГВ. В этом случае ассоциативное расстояние между отправной и целевой точками может значительно превышать длину волны ПМГВ и маршрут не обязательно будет найден вследствие недостаточной длины волны ПМГВ-Ц. В этом случае маршрут может быть найден только средствами СМГВ.
Идентификация того факта, что образ решения уже существует в памяти системы, может быть выполнено на основании того, что коллизия встречных волн возбуждения ПМГВ-Ц происходит на первом же цикле выполнения этой метапроцедуры.
Поскольку весь процесс выполняется мультиволнами, её маршрутизация не выполняется .
Выделение успешных маршрутов из общего числа пройденных мультиволнами маршрутов может выполняться двумя разными способами.
Маркированные волны. Способ заключается в том, что маркируются все волны, составляющие встречные мультиволны. Метод маркировки обозначен в разделе Однонаправленная мультиволна. В этом случае все возможные маршруты, если они
имеются, находятся за один проход встречных мультиволн. По завершении поиска маршрутов метапроцедура ПМГВ-Ц строит на их базе образы решений. Наличие нескольких маршрутов фиксируется диспетчером. После завершения построения очередного образа решения диспетчер проверяет, имеются ли ещё необработанные успешные маршруты. Если таковые имеются, то диспетчер инициирует новый процесс построения образа решения.
Поиск стыковых точек. Второй метод заключается в следующем. Маркировка волн возбуждения не выполняется. Пусть между заданными стартовой и целевой точками имеется только один маршрут. Коллизия встречных мультиволн возбуждения может происходить либо в одном из ЭЗ (первичной стыковой точке), либо в связи, соединяющей два смежных ЭЗ. Во втором случае имеются две первичных стыковые точки – одна ориентирована в сторону стартовой точки, а вторая – в сторону целевой точки. Затем вновь инициируются две мультиволны из стартовой точки и стыковой точки, а также две мультиволны из стыковой и целевой точек. Так находятся новые стыковые точки. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будут найдены все стыковые точки, т.е. все маршрутные ЭЗ данного маршрута.
Если в результате выполнения очередного процесса поиска стыковых точек найдены несколько стыковых точек (или их пар), то из их числа выбирается наиболее актуальная стыковая точка или их пара. Выбор этих стыковых точек может выполняться в порядке убывания их приоритетов. Аналогичным образом осуществляется ранжирование найденных первичных стыковых точек. Дальнейший поиск стыковых точек осуществляется как описано выше. На каждом шаге этого процесса выполняется выбор наиболее актуальных стыковых точек. По завершении поиска успешного маршрута метапроцедура ПМГВ-Ц приступает к построению образа решения на основе найденного маршрута. Только после этого метапроцедура возвращается к обработке стыковых точек, обработка которых ранее была отложена. Они становятся компонентами других маршрутов, которые могут частично совпадать с найденными ранее маршрутами .
Очевидно, что метод двунаправленной мультиволны с маркировкой волн обеспечивает более быстрый поиск решений, чем метод однонаправленной мультиволны.
Серьёзным достоинством двунаправленного поиска является также удвоение длины волны ПМГВ-Ц. Наконец, что этот метод позволяет одной парой встречных волн ПМГВ-Ц позволяет установить, имеется ли хотя бы один успешный маршрут.
Маркировка маршрутов во всех рассмотренных вариантах несколько усложняет алгоритм метапроцедуры ПМГВ-Ц, т.е. конструкцию элементов знаний. Она также влечёт возрастание аппаратных затрат, поскольку каждой связи в процессе ПМГВ-Ц может приписываться маркеры нескольких волн возбуждения, которые проходили через данный ЭЗ.
Нельзя утверждать, что метод встречных мультиволн с поиском стыковых точек обеспечит более высокую скорость поиска решений, чем метод однонаправленной мультиволны с маркировкой волн возбуждения, хотя поиск маршрута ведётся двумя встречными волнами возбуждения. Обусловлено это тем, что для нахождения каждого успешного маршрута необходимо выполнение множества мультиволн ПМГВ-Ц.
По этой же причине можно надеяться, что метод встречных мультиволн с маркировкой волн обеспечит более быстрый поиск решений, чем метод встречных мультиволн с поиском стыковых точек. Метод с маркировкой волн возбуждения также требует дополнительных затрат времени на выявление успешных маршрутов. Но
трудоёмкость этого процесса, надо полагать, заметно ниже трудоёмкости построения успешного маршрута путём выявления промежуточных стыковых точек.
Исходя из изложенного, в качестве рабочего варианта будем использовать метод двунаправленной мультиволны с маркировкой волн возбуждения .
Построение образа рения не сводится к построению образов найденного маршрута. Но этот процесс требует отдельного рассмотрения, которое в данном обзоре не приводится .
Прогностическое ПМГВ (ПМГВ-П) применяется в следующих случаях: а) при отсутствии целевого образа, б) когда средствами ПМГВ-Ц не удалось найти маршрут между отправной и целевой точками.
Эта метапроцедура обследует на длину своей волны ассоциативные окрестности стартового ЭЗ с целью выявления возможных следствий, вытекающих из посылки, описываемой стартовым ЭЗ.
Здесь принципиально применим только однонаправленный поиск маршрутов. Поиск маршрутов может выполняться последовательно – из отправной точки волна ПМГВ- П последовательно проходит по разным маршрутам на длину своей волны.
Маршрутизация при этом может осуществляться на основании уровней возбуждения и/или приоритетов элементов знаний. Если предположение о маршрутизации на основе уровней возбуждения ЭЗ правильно, то оно объясняет один отрицательный эффект, возникающий зачастую при поиске решений. Если в ходе поиска решений не удалось его найти сразу, то мысль невольно возвращается к уже рассмотренным неудачным вариантам. Подавить этот эффект можно тем, что на некоторое время прекратить поиск решения и переключить мышление на какую-либо иную тему. По прохождении некоторого времени уровни возбуждённых в ходе поиска решений ЭЗ снизятся, что позволит рассмотреть иные маршруты в памяти системы.
Последовательный перебор маршрутов так же неэффективен, как и при наличии целевых образов. Поэтому можно применить схему однонаправленного распространения мультиволны с маркировкой волн, образующих мультиволну.
Поскольку в рассматриваемом случае целевые ЭЗ отсутствуют, критерием выбора могут служить оценки и приоритеты, приписанные конечным и маршрутным точкам каждого маршрута. Можно предположить, что каждая волна возбуждения по мере продвижения по памяти фиксирует в себе наличие таких компонентов в пройденном маршруте. Это позволяет по завершении мультиволны ПМГВ-П принимать в рассмотрение только наиболее актуальные маршруты. Если такие маршруты найдены, то метапроцедура выполняет построение образов решений, базирующихся на них .
Общая схема сознательного мыслительного горизонтального возбуждения выглядит так. По результатам внешнего афферентного возбуждения диспетчер памяти формирует альтернативное множество на базе уровней афферентного возбуждения, компоненты которого он анализирует. Если ситуация в операционной среде не требует от системы немедленной или экстренной реакции, то диспетчер памяти может инициировать либо процесс сознательного маршрутного прогностического СМГВ (СМГВ-П), либо операционное возбуждение одного из мыслительных сценариев в режиме ОГВ-СМ.
Основанием для инициации этих процессов могут служить а) наличие в текущем макрокадре образов, которые диспетчер может рассматривать как побуждения, требующие ординарной реакции, б) при отсутствии ординарных побуждений во входном потоке информации – прогностические побуждения, выявленные средствами ПМГВ-О и элементы фонового АМ/Приоритеты, в) при отсутствии побуждений, указанных в пп. а) и б) – наличие ранее прерванных процессов сознательного мышления и действий.
При этом диспетчер анализирует состояние управляющих метаэлементов-индикаторов, сигнализирующих о том, что в памяти система сложилась та или иная ситуация .
Инициация метапроцедуры сознательного прогностического МГВ. Метапроцедура сознательного прогностического МГВ (СМГВ-П) инициируется либо диспетчером памяти, либо каким-либо мыслительным сценарием.
Диспетчер памяти инициирует эту метапроцедуру в том случае, если в памяти системы нет мыслительного сценария, релевантного информации, которую диспетчер рассматривает как побуждение к выработке реакции системы. Диспетчер памяти выбирает какой-либо образ, как правило, декларативный понятийный образ, и возбуждает его в режиме СМГВ-П.
Мыслительный сценарий также может возбудить любую свою ветвь в этом режиме.
Выполнение СМГВ-П. В ходе СМГВ-П волны МЭВ и МАВ сменяют одна другую.
Процесс СМГВ-П представляет собой процесс МГВ цепочки образов. Эта метапроцедура осуществляет мыслительное возбуждение декларативных образов, наблюдаемых сценариев, а также выполнимых сценариев действий и мышления.
В ходе выполнения СМГВ-П возбуждаются, прежде всего, ДПО. Но волна возбуждения ДПО может вызвать возбуждение также мыслительных сценариев, которые афферентно или эфферентно могут быть возбуждены либо в мыслительном, либо в операционном режиме. Выбор и задание режима возбуждение этих сценариев осуществляют возбуждённые в ходе СМГВ-П декларативные понятийные образы.
В ходе СМГВ-П волна мыслительного эфферентного возбуждения может проникать сколь угодно глубоко. При этом могут возбуждаться лингвистические образы (размещённые в СПОП), мультипериферийные и сенсорные образы.
Эфферентное возбуждение, например, зрительных образов позволяет включать в процессе мышления аппарат, который применительно к человеку принято называть зрительным воображением. Оно позволяет вспоминать зрительные образы, а также выполнять различные их преобразования. Мыслительное эфферентное возбуждение выполнимых сценариев (мыслительных и действий) позволяет мысленно их «прокручивать» с целью оценки их применимости в данной ситуации.
В отличие от ПМГВ-П метапроцедура СМГВ-П может возбуждать выполнимые сценарии действий и мышления в операционном режиме. Выполнимые сценарии при получении от ДПО сигналов мыслительного эфферентного возбуждения при определённых условиях могут возбуждаться и в операционном режиме. Так осуществляется, в частности, вербализация мыслительных процессов (выполнение понятийно-вербальных рассуждений), а также выполнение различных вспомогательных действий в процессе мышления – жестикуляция, написание формул, рисование схем, графиков, таблиц и т.п. Таким же образом осуществляется инициация выполнения любых других действий.
Напомним, что процесс ПМГВ-П вербализацией не сопровождается.
Маршрутизация волны СМГВ-П. Маршрутизация волн ПМГВ не выполняется, если реализующие их метапроцедуры базируются на использовании мультиволн. Маршрутизация волн возбуждения метапроцедур ПМГВ, базирующихся на использовании волн возбуждения, выполняется на основе самых примитивных критериев – уровней возбуждения, приоритетов и, возможно, оценок элементов знаний. На каждом цикле волны СМГВ-П выполняется маршрутизация этой волны, причём более совершенными средствами, чем в случае ПМГВ-П. Выполняется она путём выбора из АМ/УМАВ одного ЭЗ, подлежащего возбуждению на следующем цикле волны СМГВ-П. Этот выбор может осуществляться либо средствами только метапроцедур ПМГВ, либо средствами ПМГВ, СМГВ-П и мыслительных сценариев.
Средствами ПМГВ-О осуществляется обзор ассоциативных окрестностей элементов АМ/УМАВ, на основании чего диспетчер памяти может выбрать и возбудить некоторый ЭЗ, что означает продолжение волны СМГВ-П в определённом направлении. Кроме того, результаты обзора ассоциативных окрестностей могут быть обработаны процессом СМГВ-П или мыслительным сценарием с целью более мотивированного выбора направлении дальнейшего распространения этой волны.
Длина волны СМГВ-П. Энергетическая подпитка волны ПМГВ-П осуществляется один раз при её инициации, что ограничивает длину её волны.
В ходе выполнения СМГВ-П на каждом цикле этой волны возбуждения (т.е. после прохождения одной волны мыслительного эфферентного и одной волны мыслительного афферентного возбуждения) выполняется энергетическая подпитка волны СМГВ-П. На очередном шаге СМГВ-П подлежащий мыслительному эфферентному возбуждению элемент знаний возбуждается с уровнем возбуждения равным текущему уровню возбуждения системы. Это делает длину волны СМГВ-П теоретически бесконечной, что позволяет вовлечь в процесс СМГВ практически все имеющиеся в памяти системы знания.
Метапроцедуры ПМГВ в ходе СМГВ-П. При выполнении мыслительного процесса средствами СМГВ-П широко используются все метапроцедуры ПМГВ для идентификации и сопоставления возникающих альтернатив. В первую очередь они используются для маршрутизации волны СМГВ-П. Используются они также для поиска образов-побуждений и целевых образов, для поиска путей в графе, образованном образами в памяти системы, между образом-побуждением и целевым образом, а также для быстрого прогностического обследования некоторого фрагмента памяти средствами ПМГВ-П. Результаты выполнения метапроцедур ПМГВ-П метапроцедура СМГВ-П использует в качестве исходных данных для сознательного анализа некоторых из выявленных альтернатив. Использование средств ПМГВ позволяет относительно быстро выявить наиболее существенные факторы, которые системе следует принять во внимание в ходе сознательного мышления .
Постановка вопроса. В ходе выполнения СМГВ-П возбуждаются ДПО. Но для выполнения сознательного мышления необходимо управлять процессами, протекающими в памяти системы (см. следующий раздел).
Для слежения за ситуациями, возникающими в памяти системы, процесс СМГВ-П должен воспринимать сигналы от метаэлементов-индикаторов. Например, при наличии непустого ОАМ/Оценки возбуждается индикатор, сигнал которого должен восприниматься этим процессом. Необходимо анализировать элементы разных альтернативных множеств. Не достаточно выбрать режим возбуждения некоторого образа. Должна быть возможность ещё и задать этот режим, т.е. возбудить метаэлемент-контроллер. Облают ли ДПО, в среде которых преимущественно протекают процессы СМГВ-П, таким возможностями? Или это управление могут выполнять только мыслительные сценарии? Процессы в памяти, которыми необходимо управлять в ходе сознательного мышления. В ходе сознательного мышления ДПО или мыслительные сценарии должны выполнять управление, по крайней мере, следующими процессами.
1. Маршрутизация волны СМГВ. При этом выполняется активизация того или иного АМ, из которого извлекаются и обрабатываются его элементы. По результатам анализа элементов этого АМ осуществляется выбор ЭЗ, подлежащего возбуждению на следующем шаге мыслительного процесса.
2. Возбуждение элемента знаний, выбранного по результатам анализа некоторой альтернативы, в том или ином режиме. Режим возбуждения передаётся этому ЭЗ в момент инициации возбуждения ЭЗ новой волны возбуждения. Напомним, что этот ЭЗ мы условились называть головным для данной волны возбуждения. В дальнейшем эта волна возбуждения несет в себе признак заданного режима возбуждения. Приходя в очередной ЭЗ эта волна инициирует в нём процессы, релевантные заданному режиму возбуждения. Головным ЭЗ волны возбуждения того или иного типа может быть практически каждый ЭЗ в памяти системы. Выполнимые сценарии действий и мышления возбуждаются либо в операционном, либо в мыслительном режиме.
3. Управление глубиной мыслительного эфферентного возбуждения, что позволяет вовлекать или не вовлекать в процесс СМГВ мультипериферийные, сенсорные образы.
4. Управление интенсивностью, скоростью или темпом пошагового выполнения действий, в первую очередь вербализации процессов мышления, вспомогательных действий, сопровождающих этих процессов, а также любых других действий.
Общие соображения. С одной стороны, казалось бы, ребёнок должен уметь сознательно мыслить даже тогда, когда он ещё не приобрёл мыслительных сценариев. Кроме того, в жизни и взрослого человека могут возникать ситуации, когда нет готового мыслительного сценария для данной задачи. С другой стороны, мышление ребёнка в этом возрасте крайне примитивно. Да и взрослые в таких ситуациях попадают в затруднительное положение. В таком случае мы говорим, что не знаем, с какого конца взяться за решение стоящей перед нами задачи. Мы можем пытаться применить какие-либо имеющиеся мыслительные сценарии, которые, кажется, хоть в какой-то степени подходят для её решения. Развитый мозг пытается синтезировать сценарий на базе имеющихся в памяти сценариев.
Тем не менее, можно привести множество примеров того, что задачи, решение которых явно не описывается никакими мыслительными сценариями, успешно решались. Рассмотрим, что для этого необходимо.
Управление процессами в памяти системы со стороны процесса СМГВ-П. Предположим, что в ПОП имеются понятия и ДПО, которые опираются, помимо прочего, на метаэлементы-индикаторы и метаэлементы-контроллеры. Примером понятия, опирающегося на метаэлемент-индикатор, может служить понятие типа <ОАМ/Оценки не пусто>. Вербально это понятие можно обозначить как [есть альтернатива], [есть опасности] или [есть благоприятные шансы]. Афферентное возбуждение метаэлементов-индикаторов вызывает возбуждение понятий и ДПО. Напротив, эфферентное возбуждение понятия типа <подключить зрительный ЧОП> (вербальное обозначение – [представь себе зрительный образ] или [вспомни, как выглядит]) вызовет эфферентное возбуждение контроллера эфферентного клапана (открытие этого клапана) на рубеже «ПОП – зрительный ЧОП». Для инициации МГВ некоторого ЭЗ, например, выбранного из какого-либо АМ, необходимо возбудить понятие типа <буду обдумывать эту тему>, от которого будет возбуждён метаэлент- контроллер, возбуждающий выбранный ЭЗ в режиме ПМГВ-П или СМГВ-П. Примерами таких понятий являются также <активизировать определённое АМ> ([какие приоритетные вопросы у меня есть?]), <инициировать обзор ассоциативных окрестностей элементов АМ/УВАВ> ([чем это чревато?[, [к чему это может привести?]), <выбрать элемент ОАМ/Оценки с максимальной оценкой> ([какова наибольшая опасность, угроза?], [каков самый благоприятный шанс?]).
Декларативные понятийные образы, компонентами которых являются такие понятия, может выглядеть так: <100>(И) <ОАМ/Оценки не пусто>, <если-то>, <выбрать элемент ПАМ/Оценки>.
Но почему эту операцию должен описывать ДПО, а не мыслительный сценарий? Это может быть сценарий вида <101>(КР) <ОАМ/Оценки не пусто>, <выбрать элемент ПАМ/Оценки> или <101’>(КР) {метаэлемент-индикатор «ОАМ/Оценки не пусто»}, {{метаэлемент- контроллер «выбрать элемент ПАМ/Оценки»}}.
Впрочем, могут формироваться и ДПО, и сценарии параллельно .
В ходе выполнения СМГВ-П возникают альтернативы. Неразвитая система может осуществлять выбор альтернативы одним из следующих способов: а) средствами ПМГВ, как это делается в режиме подсознательного мышления, в том числе, с использованием ДПО, опирающихся на метаэлементы; б) декларативными понятийными образами, функционально аналогичными процессам, выполняемым в таких случаях диспетчером; в) атомарными приобретёнными мыслительными сценариями; Атомарными эти сценарии являются в том смысле, что выполняют какую-либо одну очень ограниченную функцию, например анализ элементов АМ/УВАВ. Одним из способов их формирования является регистрация в открытом мыслительном сценарии последовательности действий, выполняемых диспетчером.
Выводы. Итак, из сказанного выше можно заключить, что средствами исключительно СМГВ-П сознательное мышление, в принципе, выполняться может. Правда, вызывает серьёзные сомнения существование ДПО типа <100>(И) <ОАМ/Оценки не пусто>, <если-то>, <выбрать элемент ПАМ/Оценки>.
На самых ранних стадиях обучения системы, дефицит таких ДПО и/или мыслительных сценариев возмещает диспетчер. По мере приобретения системой знаний формируются эти ДПО и/или атомарные мыслительные сценарии, а затем более сложные мыслительные сценарии, каждый из которых ориентирован на решение определённого класса задач. Способы формирования мыслительных сценариев перечислены в разделе Приобретение сценариев действий и мышления .
Общие сведения. Реальное выполнение мыслительных сценариев протекает под управлением метапроцедуры операционного горизонтального возбуждения мыслительных сценариев (ОГВ-СМ). Эта метапроцедура во многом аналогична метапроцедуре ОГВ-СД. Разделение этих метапроцедур обусловлено спецификой мыслительных сценариев по сравнению со сценариями действий.
Структура мыслительных сценариев. Выполнимые мыслительные сценарии содержат в качестве своих компонентов а) управляющие метаэлементы-индикаторы и метаэлементы-контроллеры (см. раздел Метаэлементы управления процессами, притекающими в памяти системы), которые позволяют мыслительному сценарию управлять процессами, протекающими в памяти системы;
б) декларативные понятийные образы; в) терминальные понятия; г) идентификаторы компонентных мыслительных сценариев.
Мыслительные сценарии, так же как и сценарии действий, реализуются конструкциями типа «КР». Компоненты мыслительного сценарии возбуждаются в порядке их следования в компонентной ассоциации. Мыслительный сценарий может управлять порядком возбуждения собственных ветвей. На выполнение возбуждения каждого компонента мыслительного сценария отводится неопределённое число макротактов, поскольку длительность процесса, инициируемого при его возбуждении в режиме СМГВ-П, зависит от текущего наполнения памяти системы.
Инициация мыслительных сценариев. Инициацию мыслительных сценариев выполняют диспетчер памяти, процессы СМГВ-П и другие мыслительные сценарии.
Диспетчер инициирует выполнение того или иного мыслительного сценария в ситуации, которая не требует немедленной или экстренной реакции системы. Выбор мыслительного сценарии, выполнение которого следует инициировать, диспетчер памяти осуществляет на основе текущей входной информации, информации, содержащейся в памяти системы, а также на основе текущего состояния метаэлементов-индикаторов, характеризующих текущую ситуацию в памяти системы, в первую очередь, текущее состояние альтернативных множеств .
Мыслительные сценарии могут также возбуждаться волнами МАВ, которые возникают в ходе выполнения мыслительного процесса, реализуемого средствами СМГВ-П. Мыслительный сценарий может инициировать выполнение другого мыслительного сценария двумя способами. Во-первых, мыслительный сценарий может инициировать процесс СМГВ-П, в ходе которого волна МАВ может вызвать выполнение другого сценария. Во-вторых, мыслительный сценарий может иметь в качестве своего компонента идентификатор другого мыслительного сценария, который может быть инициирован сигналом ОЭВ-СМ.
Выполнение мыслительного сценария начинается, как правило, с начала, т.е. с его первого компонента. Более детально эти процессы рассмотрены в Части VI «Мышление, поиск решений и выполнение действий».
Схема ОГВ-СМ. Метапроцедура ОГВ-СМ осуществляет последовательное возбуждение компонентов мыслительного сценария. Ветви, не содержащие метаэлементов-контроллеров и эффекторов, возбуждается эфферентно в режиме СМГВ-П. Ветви, содержащие операционные элементы, могут эфферентно возбуждаться как в операционном, так и мыслительном режиме. Выбор режима возбуждения таких ветвей выполняет сам мыслительный сценарий по результатам выполнения возбуждения предыдущих своих вервей. При возбуждении такой ветви в операционном режиме метаэлементы-контроллеры и эффекторы возбуждаются в режиме ОГВ, что позволяет выполнять различные операции в памяти системы, а также выполнять некоторые действия. Возбуждение некоторых компонентов сценария в режиме СМГВ-П сопровождается вербализацией этого процесса. Действия, выполнение которых инициирует мыслительный сценарий, могут быть направлены на поддержку процессов мышления (написание формул, рисование графиков, схем, чертежей, заполнение таблиц, а также жестикуляцию), а также на выполнение действий, к целесообразности которых система пришла в результате размышлений.
Мыслительный сценарий может реализовывать процесс, имеющий условные переходы.
Выбор той или иной ветви такого сценария выполняет сам сценарий по результатам возбуждения предыдущих ветвей сценария.
При помощи метаэлементов-контроллеров мыслительные сценарии инициируют выполнение метапроцедур подсознательного мышления. Так же как и в процессе СМГВ-П, при выполнении мыслительных сценариев они используются для идентификации и сопоставления возникающих альтернатив, в первую очередь – для маршрутизации волны ОГВ-СМ, т.е. для выбора ветви сценария, подлежащей возбуждению на следующем шаге мыслительного процесса .
Роль диспетчера памяти в процессах сознательного мышления минимальна. По существу, она сводится к инициации либо метапроцедуры СМГВ-П и задания для неё отправной точки, либо инициации выполнения выбранного диспетчером мыслительного сценария в режиме ОГВ-СМ. Всё остальное управление этими процессами выполняют ДПО и мыслительные сценарии. Диспетчер памяти может лишь прервать эти процессы в случае необходимости выработки и реализации немедленной или экстренной реакции системы.
Мыслительные сценарии делают ненужным управление этими процессами со стороны диспетчера. Число мыслительных сценариев, которыми располагает система, определяет уровень обученности и, в значительной степени, уровень умственного развития данной ОС .
Инициацию возбуждения метапроцедуры СМГВ-П выполняют либо диспетчер памяти, либо процесс СМГВ. В обоих случаях эта метапроцедура выполняет горизонтальное возбуждение цепочки образов. Возбуждаются ДПО, в том числе те, которые являются компонентами мыслительных сценариев. Если процесс СМГВ-П был инициирован мыслительным сценарием, то этот процесс может возбуждать компоненты этого же, либо другого сценария. В первом случае сигналы МАВ могут быть сигналами обратной связи для этого сценария. Во втором случае может иметь место мыслительное или операционное возбуждение нового сценария .
выполняемого под управлением метапроцедуры СМГВ-П, от процесса, выполняемого под управлением мыслительного сценария. Мыслительный процесс, выполняемый под управлением СМГВ-П, отличается от процесса, выполняемого под управлением мыслительного сценария тем, что ход этого процесса перед началом его выполнения совершенно не алгоритмизирован. Ход этого процесса всецело определяется наполняющими память системы образами. Мыслительный сценарий представляет собой алгоритм некоторого процесса. Мыслительные сценарии формируются и используются для решения типовых задач.
Но при их выполнении возможны отходы от этого алгоритма, поскольку в ходе выполнения сценария выполняется процессы СМГВ-П и ПМГВ-П .
Сознательное мышление, реализуемое процессами СМГВ-П и ОГВ-СМ, образуют непрерывную последовательность процессов возбуждения образов в памяти системы. Эта последовательность продолжается до тех пор, пока она либо не будет прервана диспетчером, либо она не прекратится в силу низкой дисциплины мышления системы .
Метапроцедуры ПМГВ-О и ПМГВ-Ц имеют серьёзную специфику по сравнению с метапроцедурами ВАВ, ОЭВ, ОГВ, ПМГВ-П и СМГВ-П.
В ходе прохождения волн возбуждения ПМГВ-О элементы знаний возбуждаются сигналами МАВ или МЭВ. При этом возбуждаются образы, которым не приписаны или приписаны оценки. На следующем макротакте эти ЭЗ становятся элементами афферентного или эфферентного отражения. Специфика этих режимов возбуждения заключается, во-первых, в том, что образы, которым не приписаны оценки, на следующем макротакте не переходят в ПВС, а тормозятся принудительно. Образы, которым приписаны оценки, тормозятся, как и в прочих режимах, свободно. Такой режим торможения ЭЗ обусловлен тем, что в результате прохождения мультиволны этого вида по некоторой области памяти возбуждёнными оказываются практически все ЭЗ этой области. Оставаясь в течение некоторого времени в ПВС, эти ЭЗ будут оказывать влияние на процессы возобновления ранее прерванных и выполненных процессов, чего быть не должно. Образы, которым приписаны оценки, остаются в ПВС потому, что они являются целью выполнения возбуждения в режиме ПМГВ-О. По возбуждённой оценке в общем случае невозможно определенно идентифицировать образ, возбудивший эту оценку.
По той же причине в ходе ПМГВ-Ц все возбуждаемые элементы знаний тормозятся принудительно после выдачи ими сигналов возбуждения на следующем макротакте.
При прохождении волны ПМГВ-О в элементах знаний, по которым она проходит, могут проставляться признаки, позволяющие избежать повторного возбуждения этих ЭЗ одной волной ПМГВ-О.
Второе отличие этих режимов возбуждения заключается в том, что не выполняется модификация приоритетов этих ЭЗ, поскольку это значительно снизило бы селективные свойства этого параметра .
Общее управление процессами мышления выполняет диспетчер памяти. Он реализует алгоритмы, совокупность которых будем называть метапроцедурой общего управления мыслительными процессами. Она осуществляет инициацию и прекращение метароцедур ПМГВ, управление последовательностью их инициации и анализ результатов выполнения каждой из них. Эта же метапроцедура инициирует процессы сознательного мышления. При наличии необходимости и возможности выполнения процессов сознательного мышления эта метапоцедура выбирает идентификатор деклараттивного понятийного образа или мыслительного сценария и инициирует выполнение метапроцедур СМГВ-П или ОГВ-СМ, соответственно. Далее процессы сознательного функционирования протекают независимо от диспетчера памяти. Одновременно с процессами сознательного мышления могут протекать процессы ПОГВ-СД, которые инициируются диспетчером памяти или процессами сознательного мышления. Процессы сознательного мышления могут инициировать также возбуждение сценариев действий в режиме СОГВ-СД. Диспетчер памяти может только прервать процессы сознательного функционирования системы. Это происходит при выявлении диспетчером во входном потоке информации побуждений, требующих немедленной или экстренной реакции системы .
В разделе Макрокадры было высказано предположение о том, что функционирование
ОС, в целом, и ввод/вывод информации, в частности, имеют квантованный во времени характер. Квантуются также процессы, протекающие в узлах памяти. Квантование этих процессов выполняется тактовыми сигналами, следующими через равные промежутки времени. Тактирование работы обучающейся системы позволяет синхронизировать работу узлов памяти, подсистем, отделов памяти и памяти ОС в целом.
Тактирование и синхронизация процессов функционирования обучающихся систем включают в себя следующие вопросы: - тактирование работы сенсорных и эффекторных подсистем, отделов памяти и памяти ОС в целом; - синхронизация процессов при афферентном, эфферентном и горизонтальном возбуждении образов; - параллелизм работы отделов памяти ОС.
Напомним, что МПЗ АПС-2010 не является нейроподобной моделью. Предложенная здесь схема синхронизации процессов возбуждения, вероятно, значительно отличается от аналогичных механизмов, функционирующих в нейронных сетях .
Будем полагать, что тактирование осуществляется тактовыми сигналами трех видов: макротактами, микротактами и нанотактами. Макротакты разбиваются на микротакты, а микротакты – на нанотакты.
В течение макротакта выполняется работа большого объёма. Для её выполнения макротакты разбиваются на микротакты, число которых в макротакте (и, следовательно, их частота) может быть различной для разных подсистем и отделов памяти. Назначение микротактов и их частоты в разных подсистемах и отделах памяти определяется не только спецификой этих подсистем и ОП, но принятой в них схемой обработки информации.
Работа, выполняемая в течение каждого микротакта, также весьма сложна и трудоёмка.
Это требует разбиения микротактов на более короткие отрезки времени, называемые нанотактами. Их назначение и частоты определяются теми же факторами, что и в случае микротактов .
Квантование процессов функционирования сенсорных подсистем. Необходимость квантования процессов функционирования ОС вытекает из необходимости квантования функционирования сенсорных подсистем. Она обусловлена следующими причинами. Сенсорные подсистемы выполняют преобразование внешней входной сенсорной информации в форму, в которой эта информация хранится в памяти системы. Обработка каждого кванта внешней входной информации требует некоторого времени, на которое приём этой информации должен прекращаться. Длительность этого отрезка времени для разных сенсорных подсистем может быть большей или меньшей в зависимости от специфики сенсорных подсистем и способов реализации средств обработки входной информации, но она не может быть нулевой. Это означает, что считывание внешней входной информации осуществляется в дискретные моменты времени с некоторой периодичностью.
Сигналы, разбивающие процессы функционирования сенсорных подсистем на равные отрезки времени, а также сами эти отрезки времени ранее были названы макротактами. Квант внешней информации, поступающий в память системы в течение одного макротакта, представляет собой макрокадры различного вида (см. раздел Макрокадры).
Отметим, что на одном макротакте в разных сенсорных подсистемах полное афферентное возбуждение элементов знаний может завершаться не одновременно. Тем не менее, попадания фрагментов процессов в один и тот же макротакт вполне достаточно для того, чтобы считать эти процессы синхронными. Вследствие этого процессы, обрабатываемые разными сенсорными подсистемами, воспринимаются как синхронно протекающие. Примером может служить синхронное восприятие зрительного и акустического образов взлетающего самолёта.
Квантование процессов функционирования МПОП и ПОП. Разбиения работы сенсорных подсистем и их отделов памяти на макротакты обусловливает целесообразность тактирования работы мультипериферийного и понятийного отделов памяти. Мультипериферийный и понятийный ОП получают информацию от сенсорных ОП в виде макрокадров. Частота макротактов в МПОП и ПОП должна быть не ниже их частоты в сенсорных подсистемах. В противном случае будет иметь место потеря информации при обработке входного потока информации.
Строгая синхронизация работы всех подсистем и отделов памяти системы необходима также для корректного выполнения процессов мышления. Тактирование и синхронизация процессов возбуждения не различаются для внешнего и мыслительного афферентного возбуждения. Мыслительное возбуждение имеет значительную специфику по сравнению внешним афферентным возбуждением, а также операционным эфферентным и горизонтальным возбуждением. Однако с точки зрения тактирования процессов возбуждения эти виды возбуждения серьёзных различий не имеют.
Квантование процессов функционирования эффекторных подсистем. Работа МПОП и ПОП должна быть строго синхронизирована также с работой эффекторных подсистем для обеспечения корректного выполнения системой действий. Квантование процесса функционирования мультипериферийного и понятийного ОП требует разбиение процесса функционирования эффекторных подсистем на макротакты, поскольку функционирование последних всецело определяется мультипериферийными и понятийными образами. Информация из МПОП и ПОП в эффекторные подсистемы поступает также в виде макрокадров. Каждый эффекторный макрокадр представляет собой описание некоторого атомарного действия, которое система в состоянии выполнить в течение одного макротакта.
Частота макротактов в эффекторных подсистемах должна быть не меньше частоты макротактов в ПОП и МПОП, поскольку иначе эффекторные подсистемы не будут успевать выполнять команды, исходящие от ПОП и МПОП .
Общий подход к тактированию процессов в памяти системы в АПС-2010 заключается в следующем. Декомпозиция образов не должна изменять временных соотношений возбуждения компонентов образа и его идентификатора до декомпозиции этого образа. После декомпозиции образа эти соотношения должны оставаться теми же, какими они были до декомпозиции. Это утверждение следует уточнить. Очевидно, что полностью сохранить неизменными временные соотношения невозможно .
Поэтому речь может идти только о том, чтобы эти временные соотношения оставались неизменными в рамках одного макротакта. Это означает, что волна афферентного или эфферентного возбуждения должна проходить, по крайней мере, каждый отдел памяти насквозь за один и тот же отрезок времени, независимо от числа ярусов содержащихся в этом отделе памяти .
Рассмотрение последовательной и параллельной схем обработки компонентов мультипериферийного макрокадров начнём с рассмотрения этих схем в сенсорных подсистемах при внешнем афферентном возбуждении.
В течение одного макротакта при внешнем афферентном возбуждении в зрительной сенсорной подсистеме выполняется следующая работа.
1. Считывание значений сигналов, выдаваемых сенсорами.
2. Кодировка сигналов, принятых от сенсоров, и возбуждение терминальных ЭЗ сенсорных ЧОП.
3. Сквозное афферентное возбуждение в сенсорных ЧОП, в ходе которого осуществляется композиция сенсорных образов и распознавание СРМ на сенсорном уровне представления знаний.
4. Формирование моносенсорных и мультисенсорных макрокадров Моносенсорные макрокадры формируются в сенсорных ЧОП, а мультисенсорные макрокадры – в общей части сенсорного ОП.
5. Передача мультисенсорного макрокадра и сенсорных образов отдельных СРМ на вход мультипериферийного и понятийного отделов памяти, которая вызывает сквозное афферентное возбуждение в этих отделах памяти.
На каждом макротакте в каждой сенсорной подсистеме выполняется некоторая работа по формированию мультипериферийного макрокадра и его компонентов. Обработка информации в течение макротакта в каждом отделе памяти специфична для этого отдела памяти. Тем не менее, можно выделить два основных подхода к обработке информации в каждом частном сенсорном отделе памяти, которые обозначим как последовательная и параллельная схема обработки компонентов макрокадров.
Последовательная и параллельная схемы различаются числом микротактов в макротакте, а также содержанием работ, выполняемых на каждом микротакте .
Компонентные микротакты. При последовательной обработке компонентов моносенсорного макрокадра его компоненты обрабатываются последовательно, один за другим. При этом возможно совмещение обработки некоторых компонентов макрокадра.
На обработку каждого последовательно обрабатываемого компонента отводится один микротакт. Эти микротакты будем называть компонентными.
Количество компонентных микротактов в частной сенсорной подсистеме при последовательной обработке компонентов моносенсорного макрокадра определяется в основном числом последовательно обрабатываемых компонентов в моносенсорном макрокадре данной сенсорной подсистемы. Точнее, число компонентных микротактов в макротакте определяет число компонентов моносенсорного макрокадра, которые могут быть обработаны за один макротакт.
Ярусные микротакты. По завершению кодировки каждого компонента кодировщики возбуждают афферентно один или несколько терминальных ЭЗ в сенсорном ЧОП данной сенсорной подсистемы, инициируя тем самым волну сквозного афферентного возбуждения в памяти системы. На каждом компонентном микротакте афферентно возбуждается одна или несколько ветвей сети данного отдела памяти. Волна внешнего афферентного возбуждения проходит каждый ярус сети (т.е. один ЭЗ) за один микротакт, который будем называть ярусным.
Наиболее удобной конструкцией для представления образов в моносенсорном ЧОП при использовании последовательной схемы обработки компонентов макрокадра является конструкция типа «К».
Распознавание СРМ и композиция образов. В результате прохождения последовательности волн ВАВ в памяти системы осуществляется распознавание СРМ и порождение новых конкретных образов. При последовательной обработке компонентов в сенсорных ЧОП распознавание СРМ (т.е. полное афферентное возбуждение сенсорных образов) происходит далеко не на каждом микротакте.
Последние из них идентифицируются только в конце макротакта .
Предварительные замечания. Параллельная обработка компонентов сенсорного макрокадра выполняется в несколько этапов. На каждом этапе все его компоненты, допускающие параллельную обработку, обрабатываются одновременно.
Можно предположить, что параллельная схема применяется для обработки зрительного макрокадра в нейронной сети человека. При этом все аппроксимирующие линии контуров (АЛК) всех входящих в зрительный макрокадр объектов обрабатываются одновременно, на одном макротакте или их короткой последовательности.
Параллельная схема обработки зрительной информации позволяет в реальном времени обработать колоссальный объём информации при частоте срабатывания нейронов, равной всего лишь 103 гц [Захарченко В.М., 1984].
Можно предположить, что аналогичным образом обрабатывается и акустическая информация. Иначе, как, используя те же 103 гц, обеспечить восприятие звуков на частотах до 18 – 24 × 103 гц? А изысканное ухо улавливает нюансы и на частотах до 70 – 80 × 103 гц! Этапные микротакты. Процесс обработки макрокадра представляет собой последовательность этапов обработки, на выполнение каждого из которых отводится один или несколько микротактов. Эти микротакты будем называть этапными.
Длительности компонентного и этапного микротактов примерно равны, поскольку в рамках этих микротактов выполняется примерно одна и та же работа. Различие заключается лишь в том, что на компонентном макротакте выполняется некоторый этап обработки одного компонента макрокадра, а на этапном микротакте – та же обработка всех компонентов одного вида, составляющих макрокадр.
Число этапных микротактов в макротакте равно числу этапов обработки компонентов макрокадра с учетом того, что некоторые этапы могут требовать нескольких микротактов, а некоторые, напротив, могут совмещаться.
Ярусные микротакты. По завершении кодировки внешней сенсорной информации выполняется афферентное возбуждение терминальных ЭЗ данного моносенсорного ЧОП, которые фигурируют в описании моносенсорного макрокадра, полученного в результате его кодировки. При использовании параллельной схемы наиболее удобной конструкцией для представления образов в моносенсорном ЧОП является конструкция типа «И». Это позволяет возбудить все терминальные ЭЗ одновременно, на одном ярусном микротакте. При этом возможно возникновение коллизий, вызванных тем, что один и тот же терминальный ЭЗ фигурирует в нескольких фрагментах кодированного описания моносенсорного макрокадра. Для разрешения этих коллизий должны принимаются специальные меры.
На прохождение каждого яруса сети отводится один микротакт, который будем называть ярусным микротактом.
Сквозное афферентное возбуждение в данном сенсорном ЧОП выполняется в течение части микротакта, оставшейся от кодировки снятой с сенсоров информации.
Распознавание СРМ и композиция образов. В результате прохождения последовательности волн ВАВ в памяти системы осуществляется распознавание СРМ и порождение новых образов. При параллельной обработке компонентов в моносенсорных ЧОП распознавание СРМ (т.е. полное афферентное возбуждение сенсорных образов) происходит по мере продвижения волны ВАВ по сети вверх. Последние из них идентифицируются, так же как и при последовательной схеме, только в конце макротакта .
Применение параллельной схемы обработки компонентов сенсорного макрокадра, с одной стороны, позволяет значительно снизить требования к частоте тактирующих сигналов, но, с другой стороны, требует гигантских аппаратных затрат. Если при последовательной схеме на кодировку, например, аппроксимирующих линий контура (АЛК) требуется всего один кодировщик, то при параллельной схеме либо их число должно быть равно числу АЛК в зрительном макрокадре, либо число обрабатываемых АЛК ограничивается числом имеющихся кодировщиков.
При одной и той же частоте следования макротактов, последовательная схема требует несравненно более высоких частот для кодировки информации, заключённой в сенсорном кадре, но реализуется значительно более скромными аппаратными средствами.
Последовательная схема в плане требующихся для её реализации частот тактовых сигналов плохо согласуются с данными современной нейрофизиологии. Но в ИЛБС может использоваться и последовательная схема .
Каждая частная сенсорная подсистема может строиться в соответствии либо с последовательной, либо параллельной схемой обработки компонентов моносенсорного макрокадра независимо от схемы обработки, принятой в других сенсорных подсистемах.
Обработка информации в каждой сенсорной подсистеме в рамках макротакта при эфферентном возбуждении также строятся в соответствии либо с последовательной, либо с параллельной схемой обработки компонентов моносенсорного макрокадра.
При этом все процессы возбуждения протекают аналогично процессам при афферентном возбуждении с точностью до направления распространения волны возбуждения.
Обработка компонентов мультипериферийного макрокадра в каждой частной эффекторной подсистеме, в МПОП и ПОП может строиться в соответствии либо с последовательной, либо параллельной схемой обработки компонентов моносенсорного макрокадра. Очевидно, что обработка потока (последовательности) мультипериферийных макрокадров в МПОП и ПОП осуществляется в соответствии с последовательной схемой обработки компонентов этого потока .
Основанием для грубой оценки частоты следования макротактов может служить частота следования кинокадров и телекадров, которая равна 24 и 25 гц, соответственно. Нетрудно видеть, что для «гладкого» восприятия кинофильма или телевизионного изображения частота восприятия зрительных образов, т.е. частота следования зрительных макротактов, должна заметно превышать указанную частоту.
Иначе, система будет терять отдельные кино- или телекадры. Незначительное превышение частоты следования макротактов будет приводить к систематическому попаданию межкадровых промежутков кинофильма в сенсорные зрительные макрокадры. Повышение частоты макротактов приводит к тому, что межкадровые промежутки будут попадать в зрительные макрокадры относительно редко, что позволяет подавлять их, т.е. отфильтровывать их как значительно отличающиеся от предыдущих и последующих макрокадров.
В качестве рабочей гипотезы примем частоту следования зрительных макротактов равной 100 гц. Частота макротактов в других сенсорных подсистемах может отличаться от частоты зрительных макротактов. Но не видно оснований полагать, что какие-то сенсорные подсистемы человека требуют бОльшую частоту макротактов .
Они могут использовать только меньшую частоту. В этом случае частота зрительных макротактов должна быть кратной частоте всех прочих сенсорных подсистем.
Очевидно, что частота макротактов в МПОП и ПОП должна быть не меньше самой высокой частоты макротактов в сенсорных подсистемах.
С частотой макротактов в эффекторных подсистемах дело обстоит сложнее. Очевидно, что частота макротактов в них должна быть не ниже частоты в МПОП и ПОП. Иначе эффекторные подсистемы не будут успевать выполнять компоненты действий, описываемые компонентами мультипериферийных и понятийных сценариев действий. Но некоторые фокусы, которые демонстрируют иллюзионисты, дают основания полагать, что частота в некоторых эффекторных подсистемах заметно превышает частоту макротактов зрительной сенсорной подсистеме. Это позволяет иллюзионисту выполнять некоторые действия, которые просто не могут быть зарегистрированные зрением человека.
Можно предположить, что процессы ПМГВ, особенно в экстремальных ситуациях, выполняются при повышенных частотах следования макротактов. Но это порождает серьёзные проблемы, связанные с регистрацией этих процессов в открытых сценариях. Впрочем, процессы ПМГВ-О и ПМГВ-Ц в этих сценариях не регистрируются.
В использовании этой повышенной частоты в ординарных ситуациях просто нет необходимости. Нет также никаких оснований выполнять процессы сознательного мышления на частоте, отличной от ординарной .
При использовании либо последовательной, либо параллельной схемы обработки компонентов макрокадра назначение составляющих макротакт микротактов и перечень выполняемых в их рамках функций существенно различаются. Различается и их число в одном макротакте при прочих равных условиях. То же можно сказать и о нанотактах, составляющих микротакты.
В каждой подсистеме, периферийном ОП, МПОП и ПОП может использоваться та или иная схема обработки компонентов в рамках макрокадра. Это означает, что каждая периферийная подсистема, МПОП и ПОП могут иметь собственную частоту следования микротактов и нанотактов. Использование макротактов, общих для всех сенсорных и эффекторных частных подсистем и ОП позволяет осуществлять строгую синхронную регистрацию в памяти ОС внешней сенсорной информации, выполняемых системой действий и процессов мышления.
Поскольку для дальнейшего обзорного изложения более подробной информации по этому вопросу не потребуется, в специфику микротактов и нанотактов при использовании указанных выше схем здесь углубляться не будем .
Синхронизацию работы отделов памяти ИЛБС осуществляет главный тактовый генератор. Тактовую частоту главного генератора будем называть основной. Частота следования мультисенсорных, мультиэффекторных и мультипериферийных макрокадров равна частоте главного тактового генератора.
Может оказаться целесообразным устанавливать частоты следования микротактов и нанотактов в разных подсистемах и ОП для каждого отдела памяти независимо от этих величин в других отделах памяти. Эти специфичные частоты могут порождаться путем умножения или деления частоты главного тактового генератора. С другой стороны, поскольку частоты следования микротактов и нанотактов никак не связаны с частотой следования макротактов, можно допустить, что каждый отдел памяти имеет автономные тактовые генераторы. Частоты микротактов и нанотактов также никак не связаны с основной тактовой частотой .
Из утверждения о том, что сквозное афферентное и эфферентное возбуждение выполняется в памяти системы в течение одного макротакта, не следует делать вывод о том, что в памяти системы на каждом макротакте выполняется либо афферентное, либо эфферентное возбуждение. В памяти одновременно могут распространяться несколько волн возбуждения, каждая из которых на данном макротакте может иметь либо то, либо иное направление. Определённый порядок следования волн афферентного и эфферентного возбуждения имеет место только в рамках одной волны возбуждения. Так, на одном макротакте может проходить волна внешнего афферентного возбуждения, одновременно с которой может проходить волна мыслительного афферентного или мыслительного эфферентного возбуждения в рамках ПМГВ-О, а также одна или несколько волн операционного эфферентного возбуждения .
Каждый узел в МПЗ АПС-2010 является не только носителем информации, возможно пустым, но и процессором, осуществляющим обработку информации, заключенном в нем и смежных узлах. Он функционирует в значительной мере независимо от прочих узлов сети. Это создаёт возможность одновременного распространения в памяти системы нескольких волн возбуждения различного вида .
Параллелизм функционирования отделов памяти. Все отделы памяти также функционируют в значительной степени независимо один от другого. Они образуют иерархическую конструкцию. Это позволяет совмещать во времени процессы афферентного и эфферентного возбуждения в сенсорных и эффекторных частных ОП. Параллельно с этим функционирует мультипериферийный ОП, в котором могут одновременно выполняться несколько сценариев, а также понятийный ОП, в котом в это время может протекать мыслительный процесс.
Конвейерная обработка информации. Конвейерная обработка информации на уровне узлов сети, бесспорно, имеет место. На последовательных ярусных микротактах выполняется возбуждение ЭЗ одной ветви. Выходная информация одного ЭЗ является входной информацией для ЭЗ смежного яруса.
Вопрос о целесообразности организации конвейерной обработки информации на уровне отделов памяти столь однозначного ответа не имеет.
Иерархическая структура взаимосвязи ОП и независимость функционирования каждого ОП создают предпосылки для организации конвейерной обработки информации на уровне отделов памяти. Так, если на t-м макротакте осуществляется афферентная обработка текущего сенсорного макрокадра всеми сенсорными ЧОП, то в МПОП на этом макротакте может осуществляться афферентная обработка (t-1)-го макрокадра, а в ПОП – обработка (t-2)-го макрокадра. Аналогично может быть организована работа отделов памяти при эфферентном возбуждении.
Вопрос о применимости конвейерной обработки информации в памяти системы заслуживает внимания потому, что использование конвейерной обработки позволяет сократить число ярусов сети, которые должны проходить волны сквозного афферентного и эфферентного возбуждения за один макротакт. Это, в свою очередь, позволяет несколько снизить тактовые частоты.
В настоящее время нет достоверных данных, подтверждающими наличие конвейерной обработки в нейронных сетях. Но, поскольку конвейерная организация обработки на уровне отделов памяти, несомненно, целесообразна, её вполне можно применять при построении ИЛБС. Предлагаемая здесь версия АПС не отрицает использования этого метода обработки информации. Однако применение конвейерной обработки информации порождает ряд проблем. Укажем их .
Во-первых, значительно усложняется формирование единых для отделов памяти всех уровней вложенности альтернативных множеств по результатам одной волны внешнего афферентного возбуждения. Эта проблема может быть разрешена алгоритмическими средствами. В частности, альтернативные множества могут формироваться постепенно, по мере продвижения волны афферентного возбуждения к понятийному ОП. Завершаться их формирование будет по завершении афферентного возбуждения в ПОП.
Во-вторых, конвейерная организация обработки информации предельно усложняет выполнение мыслительного горизонтального возбуждения. Сказанное выше справедливо для ВАВ и ОЭВ. А в случае МАВ и МЭВ происходит разрыв волн возбуждения, поскольку ПОП, выдав волну МЭВ, будет ожидать отражённую волну МАВ, вследствие чего процесс мышления будет простаивать в течение времени этого ожидания. Отсюда следует, что конвейерная обработка в режиме МГВ нерациональна, в отличие от ВАВ, ОЭВ и МЭВ.
Наконец, применение конвейерной обработки значительно усложняет изложение и понимание материала данной работы. Исходя из этого, в дальнейшем изложении не станем утруждать себя рассмотрением этого реализационного, и потому второстепенного, вопроса. В дальнейшем будем полагать, что методы конвейерной обработки не используются – волны сквозного афферентного или эфферентного возбуждения приходят все ярусы памяти за один макротакт.