Алексей Редозубов - Цветные эмоции холодного разума. Книга первая. Логика эмоций.

- Вы оба неправы, – сказал третий мудрец, державший слона за хвост. - Слон – это змея!

Эмоциональный компьютер

Начнем издалека. Представим себе, что ученые девятнадцатого века неким волшебным образом получили современный компьютер. Они стали бы изучать его работу, создали бы целую науку, описывающую свойства операционной системы и установленных программ. Затем они вскрыли бы этот компьютер и попытались описать его основные узлы, понять их назначение. Потом они стали бы измерять напряжение в различных точках. Возникли бы многообразные теории о циркулирующих внутри компьютера потоках информации. Кто-нибудь, рано или поздно, распилил бы одну из микросхем и сформулировал учение о его «кремниевой основе». Возникло бы множество наук, каждая из которых описывала бы свою уникальную область. Но самое важное, что сложность устройства современного компьютера затруднила бы ученым понимание достаточно простых принципов, лежащих в основе любой вычислительной техники. Эти принципы называются архитектурой фон Неймана и практически не изменились с 1946 года, когда была опубликована статья «Предварительное рассмотрение логического конструирования электронного вычислительного устройства». И неважно, собран ли компьютер на лампах, транзисторах или микросхемах, базовые принципы остаются те же. Любой компьютер имеет память, систему команд, процессор, который умеет эти команды выполнять, программы, состоящие из последовательности команд и устройства ввода-вывода, позволяющие взаимодействовать с внешним миром. Остальные «навороты», возникшие в результате эволюции вычислительной техники, хотя и многократно увеличивают возможности компьютера, не отменяют эти принципы.

Изучение человеческого мозга во многом напоминает изучение сложной системы без понимания ее основных «конструкторских идей». Мы знаем многое о его внутренней структуре, глубоко изучены процессы, протекающие в нейронах, но для многих исследователей обилие разнообразных знаний заслоняет понимание достаточно простых принципов, лежащих в самой основе.

Для иллюстрации того базового принципа, что отвечает за формирование человеческого поведения, покажем, как может выглядеть простейший мозг, например, для робота с лампочками (Рисунок 10).

Рисунок 10. Простейший мозг для робота, способного радоваться и страдать

Обычно нейронные сети конструируют используя формальные нейроны, которые имеют несколько входов и один выход. Эти нейроны выполняют функцию взвешенного суммирования сигналов входов. Они активируются, если сумма превышает определенное пороговое значение. Чтобы упростить схему, мы воспользуемся более сложными нестандартными нейронами. Будем считать, что их связи обеспечивают передачу информации в обе стороны, а то, как они ее обрабатывают, определяется типом нейрона. Из схемы видно, что она состоит из нейронов шести различных типов. Опишем особенности каждого из них:

Устройство с таким мозгом, которое, кстати, несложно реализовать на практике, отчасти ведет себя как живой организм. Сначала его поведение полностью определяется рефлексами и представляет собой реакцию на состояние датчиков. В рефлексы прошиты образы, узнавание которых вызывает ответные реакции. По мере накопления опыта возникает способность узнавать новые изначально неизвестные образы и реагировать на них. В условиях, когда датчиков, отображающих внешний мир, не так много, в памяти могут фиксироваться противоречивые воспоминания. При одной и той же картине одни и те же действия могут вести к разным результатам. Это означает, что либо из-за недостаточности информации были отождествлены две разные внешние ситуации, либо само явление носит случайный характер. Но в любом случае устройство начинает следовать такому поведению, которое с наибольшей вероятностью сулит положительное изменение состояния «хорошо – плохо».

Уместный вопрос: как задать изначальные безусловные рефлексы и рефлексы оценочного восприятия? Природа ответила на этот вопрос, запустив процесс естественного отбора и свойственный ему метод проб и ошибок. Для робота можно попытаться задать рефлексы экспертно, руководствуясь определенной логикой. А можно попытаться повторить путь природы, но тогда придется задать среду, естественный отбор и условия выживания и наследования.

Вся описанная конструкция – это одна из разновидностей персептрона. Персептрон — это нейронная сеть, состоящая из входных (S), ассоциативных (A) и реагирующих элементов (R), с переменной матрицей взаимодействия, определяемой последовательностью прошлых состояний активности сети. Термин был введен Фрэнком Розенблаттом в 1957 году. Ему же принадлежит первая реализация в виде электронной машины «Марк-1» в 1960 году. Персептрон стал одной из первых моделей нейросетей, а «Марк-1» — первым в мире нейрокомпьютером (Rosenblatt, 1962).