Более 68,7% генов человека ответственны за мозг.
В результате эволюции нервная система организмов последовательно приобретала новые свойства, приведенные ниже в списке.
Первые три свойства довольно просты, понятны и обыденны. С последним мы постоянно живем и пользуемся, но все еще не знаем, как устроено. Что же касается троеточия, то да, мы не знаем как от условного рефлекса перейти к мышлению, так как там в действительности добавляется множество новых свойств, которые сложны и по отдельности, а в сумме не обязательно достаточны для мышления.
Первым свойством после условного рефлекса, на мой взгляд, должен был возникнуть принцип доминанты. Этот принцип позволяет обладать несколькими моделями поведения и рефлексами, и при этом сохранять единство действий целого организма, выделяя только один вектор поведения, затормаживая все остальные. Указанные выше черты доминанты можно проследить на примере обнимательного рефлекса у лягушек, который возникает в период спаривания в результате гормональных воздействий. Легчайшее прикосновение к мозолям на больших пальцах передних конечностей самца тотчас вызывает обнимательный рефлекс. Раздражение кожи механическими, химическими или электрическими стимулами приводит к усилению рефлекса. А высокий порог, необходимый для вызова защитных реакций, указывает на сопряженное торможение других моделей поведения.
Следующие свойства нервной системы не дают возможности оценить последовательность их возникновения, так как каждое из них решает свою специфическую задачу. Однако это уже не рефлекторные модели поведения и первый из них обязан появлению необходимости вырабатывать условные модели поведения. Рефлекс дает единственное решение управления организмом, безусловный критерий решения, но если положительный результат решения возникшей проблемы зависит от внешних факторов, то обычный рефлекс теряет свою эффективность. Требуется условный критерий решения. Так, например машинист паровоза из левого окна увидел красный сигнал светофора, запрещающий проезд, рычаг торможения находится в центре кабины, что бы затормозить, его нужно повернуть влево. То есть если машинист был у левого окна, то он должен повернуть рычаг на себя, если у правого от себя.
Вполне возможно, что еще одно свойство работает по тому же принципу что и выработка условного критерия решения, но его выделяют отдельно. Это перенос критерия решения. Условный рефлекс безусловно решает задачу, но благодаря возможности переноса критерия решения можно не дожидаться условного раздражителя, а (попытаться) создать условия равные условному раздражителю. Так наблюдая, что ветер колышет ветки дерева с плодами и в результате чего плоды падают, не нужно ждать, когда ветер подует в следующий раз, что бы поесть, достаточно потрясти ветки самому.
Ну и последнее, с чем не справляется условный рефлекс это комбинации условных раздражителей которые часто встречаются по отдельности. Если приобретенный условный рефлекс использует два одновременных условных раздражителя, то без подтверждения по отдельности они гасятся, и в следующий раз, когда оба раздражителя появляются одновременно, условный рефлекс не сработает. Решает эту проблему и множество других память.
Для простоты описания модель поведения это уже готовое решение, готовый механизм на нейронах заставляющий организм совершать действия. Так ниже приведена огрубленная структура Рис.1б управляющая мышцами плавников-крылышек моллюска ангела Рис.1а и являющаяся генератором ритма.
Рис. 1 Молюск Ангел и управляющая структура его плавниками-крыльями
Нейроны «a» и «b» взаимноподавляющие и продуцируют ритм, «мн» это мотонейроны, а нейрон «с» управляющий.
Природа реализовала множество моделей поведения при помощи нейронов и далее я хочу приблизительно дать вам картину спектра элементарнейших составных частей, которые она использует. Взяв только свойства синапсов и дендритов одного нейрона можно сделать детектор совпадений сигналов, усиление или ослабление входных сигналов, сглаживание высокочастотных входных сигналов, выполнять логические операции над входящими сигналами и это силами только одного нейрона. Сам нейрон может быть генератором ритма – такая активность называется пейсмекером и является трансляцией генетической памяти. Используя два нейрона природа сделала умножители частоты сигналов, конвертер пачки сигналов в одиночный сигнал, опять же детектор совпадений и систему поддержания различных ритмов.
Все ниже написанное является исключительно моими домыслами по поводу местоположения и отношения памяти к рефлексам и принципу доминанты.
Думая как можно прийти к необходимости использовать память в самом простом её виде, я вспомнил про замечательный ориентировочный безусловный рефлекс. Привыкание в системе ориентировочного рефлекса получило название негативного научения, состоящего в том, что стимул по мере его повторения теряет способность вызывать ту реакцию, которую он ранее вызывал. Привыкание или угасание ориентировочного рефлекса связывают с формированием «нервной модели стимула» — его многомерной энграммы, которая и тормозит систему активации ориентировочного рефлекса. Новое свойство нервной системы способное запоминать нервные модели сенсорной информации и выделять новые, ранее не встречавшиеся модели, вполне можно назвать памятью.
Если снова рассмотреть эволюционные причины появления свойств нервной системы, то первым, как известно свойством нервной системы стал рефлекс. Для усложнения поведения добавились новые рефлексы и модели поведения, которые использовали те же сенсоры и эффекторы, и что бы одновременно не срабатывали несколько из моделей поведения, между сенсорной информацией и моделями поведения появился механизм доминанты. Появление ориентировочного рефлекса потребовало появления нового свойства, позволяющего делить сенсорную информацию на встречавшуюся ранее и не встречавшуюся. Этот механизм мы называем памятью. Рационально было бы использовать в механизме доминанты более качественную и обработанную сенсорную информацию, которая получается в результате работы памяти и считается встречавшейся. На мой взгляд, память стала использоваться механизмом доминанты на уровне с сенсорной информацией, для управления поведением. То есть результат работы памяти для механизма доминанты представляется в виде дополнительной и более качественной сенсорной информации.
Если условно разделить обладающую такими свойствами нейросетевую систему управления на составные части, то, на мой взгляд, получится следующая схема.
Рис. 2 Структурная схема нейросистемы управления
Да, память как более качественная сенсорная информация замечательна, но она вполне может сыграть злую шутку, с момента когда начинает работать с последовательностями. А из-за ассоциативного распознавания будет забегать вперед, что вполне будет походить на бред в сенсорном отделе системы. Так распознавание памятью последовательности событий будет восприниматься механизмом доминанты, как будто все эти события происходят одновременно и сейчас. К этому же типу проблем относятся и проблема отличия изображения или копий другого размера от реального предмета. Так, маленькие дети первый раз столкнувшись с качественным изображением их сандалий, пытаются их одеть, или же сесть на игрушечный стул, очень похожий на их домашний стул. Понадобится отдел в нейросетевой системе, который будет сопоставлять реальность и результат работы памяти, а так же разделять настоящие события и объекты от предполагаемых.
Как ни странно, но в результате поиска решения такой проблемы я пришел к выводу, что этот механизм находиться в памяти, и абсолютно не отделим от нее. Если вспомнить то, как мы составляем паттерн из составных частей при непосредственном столкновении с характеризуемым объектом или событием, то в процессе воспоминания добавляется еще несколько неочевидных характеристик в сумме порождающих новый паттерн. В памяти создается новый паттерн, включающий в себя «виртуализирующие» паттерн характеристики и предыдущий реальный паттерн. Достойным примером может служить паттерн, состоящий из ощущения во рту и чувства вкуса от конфеты «Барбариска» или любой другой. Вообразив эти ощущения вы оперируете паттерном мнимой конфеты, так как в нем еще состоят ощущения отсутствия во рту какой либо еды и привычного вкуса от пустой ротовой полости. Если же вы начнете жевать какую либо другую конфету, то вспомнить ощущения от «Барбариски» будет сложней, но очень быстро вы и этому научитесь. Эта мнимость и виртуальность позволяет механизму доминанты четко разделять паттерны, отвечающие за реальность и грезы. Легко видеть, что мы мыслим или даже скорее грезим исключительно «виртуальными» паттернами, а также абсолютно не осознанно прекрасно отделяем непосредственно воспринимаемые сенсорной системой события и объекты от мнимых.
Виртуальные паттерны можно классифицировать на спрогнозированные, мнимые и сымитированные. К спрогнозированным относятся любые паттерны — активированные в результате работы с последовательностями и не ощущаемые непосредственно. Сымитированные – отвечают за не полностью реальные объекты и события: зеркальные отражения, изображения, звуковые и другие имитации реальности, при этом такие паттерны имеют и свои полностью виртуальные паттерны. Мнимые это уже полностью виртуальные паттерны своих реальных собратьев или же состоящие из других виртуальных паттернов, чистое воображение.
Подход, что паттерн нейрона неизменен — дает несколько следствий, а именно: нейрон может иметь только один паттерн, только одна единица информации на нейрон, постоянство паттерна гарантирует неизменность логического каркаса и неизменность последующих порождаемых паттернов, запоминание всей новой информации требует добавления новых нейронов. Но если использовать модель моего гибридного нейрона, где паттерн стабилен и могут быть установлены изменчивые ассоциативные связи, то большинство новой информации можно хранить именно через ассоциации. То есть только редкая новая информация из постоянного сенсорного потока действительно достойна создания нового паттерна, а на преобладающее количество новых данных достаточно ассоциативного запоминания при большой библиотеки уже существующих паттернов. Например, для паттерна яблока добавление новой информации в виде добавления новых цветов окраски (зеленый, бардовый, светло-желтый), новых вкусов, размеров, названий сортов и так далее не требует создания новых паттернов, достаточно добавить новые ассоциативные связи с другими паттернами, каждая из которых несет единицу информации. Как пример преобладания объемов ассоциативной памяти над памятью паттернами можно использовать именно ассоциативные техники для запоминания больших объемов информации. Однако такой способ запоминания не дает полной возможности манипулирования информацией, так как для извлечения запоминаемой информации все равно приходиться использовать те же техники ассоциативного доступа к памяти.
В результате эволюции нервная система организмов последовательно приобретала новые свойства, приведенные ниже в списке.
- Безусловный рефлекс.
- Привыкание.
- Условный рефлекс.
- …
- Мышление (Профит)
Первые три свойства довольно просты, понятны и обыденны. С последним мы постоянно живем и пользуемся, но все еще не знаем, как устроено. Что же касается троеточия, то да, мы не знаем как от условного рефлекса перейти к мышлению, так как там в действительности добавляется множество новых свойств, которые сложны и по отдельности, а в сумме не обязательно достаточны для мышления.
Первым свойством после условного рефлекса, на мой взгляд, должен был возникнуть принцип доминанты. Этот принцип позволяет обладать несколькими моделями поведения и рефлексами, и при этом сохранять единство действий целого организма, выделяя только один вектор поведения, затормаживая все остальные. Указанные выше черты доминанты можно проследить на примере обнимательного рефлекса у лягушек, который возникает в период спаривания в результате гормональных воздействий. Легчайшее прикосновение к мозолям на больших пальцах передних конечностей самца тотчас вызывает обнимательный рефлекс. Раздражение кожи механическими, химическими или электрическими стимулами приводит к усилению рефлекса. А высокий порог, необходимый для вызова защитных реакций, указывает на сопряженное торможение других моделей поведения.
Следующие свойства нервной системы не дают возможности оценить последовательность их возникновения, так как каждое из них решает свою специфическую задачу. Однако это уже не рефлекторные модели поведения и первый из них обязан появлению необходимости вырабатывать условные модели поведения. Рефлекс дает единственное решение управления организмом, безусловный критерий решения, но если положительный результат решения возникшей проблемы зависит от внешних факторов, то обычный рефлекс теряет свою эффективность. Требуется условный критерий решения. Так, например машинист паровоза из левого окна увидел красный сигнал светофора, запрещающий проезд, рычаг торможения находится в центре кабины, что бы затормозить, его нужно повернуть влево. То есть если машинист был у левого окна, то он должен повернуть рычаг на себя, если у правого от себя.
Вполне возможно, что еще одно свойство работает по тому же принципу что и выработка условного критерия решения, но его выделяют отдельно. Это перенос критерия решения. Условный рефлекс безусловно решает задачу, но благодаря возможности переноса критерия решения можно не дожидаться условного раздражителя, а (попытаться) создать условия равные условному раздражителю. Так наблюдая, что ветер колышет ветки дерева с плодами и в результате чего плоды падают, не нужно ждать, когда ветер подует в следующий раз, что бы поесть, достаточно потрясти ветки самому.
Ну и последнее, с чем не справляется условный рефлекс это комбинации условных раздражителей которые часто встречаются по отдельности. Если приобретенный условный рефлекс использует два одновременных условных раздражителя, то без подтверждения по отдельности они гасятся, и в следующий раз, когда оба раздражителя появляются одновременно, условный рефлекс не сработает. Решает эту проблему и множество других память.
Модели поведения
Для простоты описания модель поведения это уже готовое решение, готовый механизм на нейронах заставляющий организм совершать действия. Так ниже приведена огрубленная структура Рис.1б управляющая мышцами плавников-крылышек моллюска ангела Рис.1а и являющаяся генератором ритма.
Рис. 1 Молюск Ангел и управляющая структура его плавниками-крыльями
Нейроны «a» и «b» взаимноподавляющие и продуцируют ритм, «мн» это мотонейроны, а нейрон «с» управляющий.
Природа реализовала множество моделей поведения при помощи нейронов и далее я хочу приблизительно дать вам картину спектра элементарнейших составных частей, которые она использует. Взяв только свойства синапсов и дендритов одного нейрона можно сделать детектор совпадений сигналов, усиление или ослабление входных сигналов, сглаживание высокочастотных входных сигналов, выполнять логические операции над входящими сигналами и это силами только одного нейрона. Сам нейрон может быть генератором ритма – такая активность называется пейсмекером и является трансляцией генетической памяти. Используя два нейрона природа сделала умножители частоты сигналов, конвертер пачки сигналов в одиночный сигнал, опять же детектор совпадений и систему поддержания различных ритмов.
Память
Все ниже написанное является исключительно моими домыслами по поводу местоположения и отношения памяти к рефлексам и принципу доминанты.
Думая как можно прийти к необходимости использовать память в самом простом её виде, я вспомнил про замечательный ориентировочный безусловный рефлекс. Привыкание в системе ориентировочного рефлекса получило название негативного научения, состоящего в том, что стимул по мере его повторения теряет способность вызывать ту реакцию, которую он ранее вызывал. Привыкание или угасание ориентировочного рефлекса связывают с формированием «нервной модели стимула» — его многомерной энграммы, которая и тормозит систему активации ориентировочного рефлекса. Новое свойство нервной системы способное запоминать нервные модели сенсорной информации и выделять новые, ранее не встречавшиеся модели, вполне можно назвать памятью.
Если снова рассмотреть эволюционные причины появления свойств нервной системы, то первым, как известно свойством нервной системы стал рефлекс. Для усложнения поведения добавились новые рефлексы и модели поведения, которые использовали те же сенсоры и эффекторы, и что бы одновременно не срабатывали несколько из моделей поведения, между сенсорной информацией и моделями поведения появился механизм доминанты. Появление ориентировочного рефлекса потребовало появления нового свойства, позволяющего делить сенсорную информацию на встречавшуюся ранее и не встречавшуюся. Этот механизм мы называем памятью. Рационально было бы использовать в механизме доминанты более качественную и обработанную сенсорную информацию, которая получается в результате работы памяти и считается встречавшейся. На мой взгляд, память стала использоваться механизмом доминанты на уровне с сенсорной информацией, для управления поведением. То есть результат работы памяти для механизма доминанты представляется в виде дополнительной и более качественной сенсорной информации.
Если условно разделить обладающую такими свойствами нейросетевую систему управления на составные части, то, на мой взгляд, получится следующая схема.
Рис. 2 Структурная схема нейросистемы управления
Да, память как более качественная сенсорная информация замечательна, но она вполне может сыграть злую шутку, с момента когда начинает работать с последовательностями. А из-за ассоциативного распознавания будет забегать вперед, что вполне будет походить на бред в сенсорном отделе системы. Так распознавание памятью последовательности событий будет восприниматься механизмом доминанты, как будто все эти события происходят одновременно и сейчас. К этому же типу проблем относятся и проблема отличия изображения или копий другого размера от реального предмета. Так, маленькие дети первый раз столкнувшись с качественным изображением их сандалий, пытаются их одеть, или же сесть на игрушечный стул, очень похожий на их домашний стул. Понадобится отдел в нейросетевой системе, который будет сопоставлять реальность и результат работы памяти, а так же разделять настоящие события и объекты от предполагаемых.
Как ни странно, но в результате поиска решения такой проблемы я пришел к выводу, что этот механизм находиться в памяти, и абсолютно не отделим от нее. Если вспомнить то, как мы составляем паттерн из составных частей при непосредственном столкновении с характеризуемым объектом или событием, то в процессе воспоминания добавляется еще несколько неочевидных характеристик в сумме порождающих новый паттерн. В памяти создается новый паттерн, включающий в себя «виртуализирующие» паттерн характеристики и предыдущий реальный паттерн. Достойным примером может служить паттерн, состоящий из ощущения во рту и чувства вкуса от конфеты «Барбариска» или любой другой. Вообразив эти ощущения вы оперируете паттерном мнимой конфеты, так как в нем еще состоят ощущения отсутствия во рту какой либо еды и привычного вкуса от пустой ротовой полости. Если же вы начнете жевать какую либо другую конфету, то вспомнить ощущения от «Барбариски» будет сложней, но очень быстро вы и этому научитесь. Эта мнимость и виртуальность позволяет механизму доминанты четко разделять паттерны, отвечающие за реальность и грезы. Легко видеть, что мы мыслим или даже скорее грезим исключительно «виртуальными» паттернами, а также абсолютно не осознанно прекрасно отделяем непосредственно воспринимаемые сенсорной системой события и объекты от мнимых.
Виртуальные паттерны можно классифицировать на спрогнозированные, мнимые и сымитированные. К спрогнозированным относятся любые паттерны — активированные в результате работы с последовательностями и не ощущаемые непосредственно. Сымитированные – отвечают за не полностью реальные объекты и события: зеркальные отражения, изображения, звуковые и другие имитации реальности, при этом такие паттерны имеют и свои полностью виртуальные паттерны. Мнимые это уже полностью виртуальные паттерны своих реальных собратьев или же состоящие из других виртуальных паттернов, чистое воображение.
Не паттернами едиными сильна память
Подход, что паттерн нейрона неизменен — дает несколько следствий, а именно: нейрон может иметь только один паттерн, только одна единица информации на нейрон, постоянство паттерна гарантирует неизменность логического каркаса и неизменность последующих порождаемых паттернов, запоминание всей новой информации требует добавления новых нейронов. Но если использовать модель моего гибридного нейрона, где паттерн стабилен и могут быть установлены изменчивые ассоциативные связи, то большинство новой информации можно хранить именно через ассоциации. То есть только редкая новая информация из постоянного сенсорного потока действительно достойна создания нового паттерна, а на преобладающее количество новых данных достаточно ассоциативного запоминания при большой библиотеки уже существующих паттернов. Например, для паттерна яблока добавление новой информации в виде добавления новых цветов окраски (зеленый, бардовый, светло-желтый), новых вкусов, размеров, названий сортов и так далее не требует создания новых паттернов, достаточно добавить новые ассоциативные связи с другими паттернами, каждая из которых несет единицу информации. Как пример преобладания объемов ассоциативной памяти над памятью паттернами можно использовать именно ассоциативные техники для запоминания больших объемов информации. Однако такой способ запоминания не дает полной возможности манипулирования информацией, так как для извлечения запоминаемой информации все равно приходиться использовать те же техники ассоциативного доступа к памяти.
