Array Коллектив авторов - Многомерный образ человека: на пути к созданию единой науки о человеке

Активные исследования адаптивного поведения проходят в ряде зарубежных лабораторий, таких, как:

– AnimatLab (Париж, руководитель – один из инициаторов данного направления Ж.-А. Мейер) [21, 22], в этой лаборатории ведется широкий спектр исследований адаптивных роботов и адаптивного поведения животных. Подход AnimatLab предполагает, что система управления анимата может формироваться и модифицироваться посредством: 1) обучения , 2) индивидуального развития (онтогенеза) и 3) эволюции.

– Лаборатория искусственного интеллекта в университете Цюриха (руководитель Рольф Пфейфер) [23, 24]. Основной подход этой лаборатории – познание природы интеллекта путем его создания («understanding by building»). Он включает в себя: 1) построение моделей биологических систем, 2) исследование общих принципов естественного интеллекта животных и человека, 3) использование этих принципов при конструировании роботов и других искусственных интеллектуальных систем.

– Лаборатория искусственной жизни и роботики в Институте когнитивных наук и технологий (Рим, руководитель Стефано Нолфи) [25, 26], ведущая исследования в области эволюционной роботики и принципов формирования адаптивного поведения.

– Лаборатория искусственного интеллекта в Массачусетском технологическом институте (руководитель Родни Брукс) [27, 28], которая ведет исследования широкого спектра интеллектуальных и адаптивных систем, включая создание интеллектуальных роботов.

Итак, в настоящее время ведутся (к сожалению, в основном за рубежом) активные исследования адаптивного поведения, при этом задача-максимум этого направления работ – именно исследование когнитивной эволюции.

Каково же общее состояние моделей адаптивного поведения в контексте исследования когнитивной эволюции? Общая ситуация примерно такова. Есть множество математических и компьютерных моделей, характеризующих «интеллектуальные» изобретения: модель возникновения безусловного рефлекса на молекулярно-генетическом уровне [29], модели привыкания [13, 30], большое количество моделей условных рефлексов [31–35]. Однако эти модели очень фрагментарны, слабо разработаны и пока не формируют общую картину эволюционного происхождения мышления, логики, интеллекта.

Для осмысления многообразия форм адаптивного поведения необходимо не только исследование конкретных моделей, но и разработка общих концепций и схем, позволяющих взглянуть сверху, «с высоты птичьего полета» на эти исследования.

Одной из таких концептуальных теорий может служить теория функциональных систем, предложенная и развитая в 30—70-х годах известным советским нейрофизиологом П.К. Анохиным [36–38].

Функциональная система по П.К. Анохину – схема управления, нацеленного на достижение полезных для организма результатов.

Рис. 4. Структура функциональной системы. ОА – обстановочная афферентация, ПА – пусковая афферентация.

Работа функциональной системы (рис. 4) может быть описана следующим образом.

Сначала происходит афферентный синтез, который включает в себя нейронные возбуждения, обусловленные: 1) доминирующей мотивацией, 2) обстановочной и пусковой афферентацией, 3) врожденной и приобретаемой памятью.

За афферентным синтезом следует принятие решения, при котором происходит уменьшение степеней свободы для эфферентного синтеза и выбор конкретного действия в соответствии с доминирующей потребностью животного и с другими составляющими афферентного синтеза.

Затем следует формирование акцептора результата действия, то есть прогноза результата. Прогноз включает в себя оценку параметров ожидаемого результата.

Эфферентный синтез — подготовка к выполнению действия. При эфферентном синтезе происходит генерация определенных нейронных возбуждений перед подачей команды на выполнение действия.

Все этапы достижения результата сопровождаются обратной афферентацией. Если параметры фактического результата отличаются от параметров акцептора результата действия, то действие прерывается и происходит новый афферентный синтез. В этом случае все операции повторяются до тех пор, пока не будет достигнут конечный потребный результат.

Таким образом, функциональная система имеет циклическую (с обратными афферентными связями) саморегулирующуюся архитектонику.

Теория П.К. Анохина подразумевает динамизм функциональных систем. Для каждого конкретного поведенческого акта может быть сформирована своя функциональная система.

Функциональные системы формируются в процессе системогенеза. Теория системогенеза, которая исследует закономерности формирования функциональных систем в эволюции, индивидуальном развитии и обучении [39], может рассматриваться как отдельная ветвь теории функциональных систем.

Каждая функциональная система ориентирована на достижение конечного потребного результата .

Необходимо подчеркнуть, что теория функциональных систем была разработана в первую очередь для интерпретации нейробиологических данных и зачастую сформулирована в очень интуитивных терминах. Поэтому, хотя она и хорошо известна, она не общепризнана и практически не использовалась при разработке серьезных моделей адаптивного поведения. Можно сказать, что попытки формализации теории функциональных систем только начинаются [40–42]. Тем не менее эта теория базируется на многочисленных биологических экспериментальных данных и представляет собой хорошую концептуальную основу для исследования широкого спектра проблем адаптивного поведения.

Что же можно делать сразу сейчас? Какие интересные задачи можно исследовать, отталкиваясь от теории функциональных систем?

Важное понятие функциональной системы – мотивация. Роль мотивации состоит в формировании цели и поддержке целенаправленных форм поведения. Мотивация может рассматриваться как активная движущая сила, которая стимулирует нахождение такого решения, которое адекватно потребностям организма в рассматриваемой ситуации. И имеет смысл провести моделирование эволюционного возникновения целенаправленного адаптивного поведения и анализ роли мотиваций в формировании целенаправленного поведения. Также следует отметить, что целенаправленность могла возникнуть на очень ранних стадиях эволюции, до появления каких-либо форм индивидуально приобретаемой памяти [43], поэтому, следуя пути, пройденному эволюцией, разумно начать с анализа этого свойства. Кроме того, свойство целенаправленности важно само по себе – это существенная особенность поведения именно живых существ.