Наука и техника Наука и техника - Конечное число состояний
  15.12.2018 г.  
Главная arrow Кибернетика arrow Рассуждения конца 60-х arrow Конечное число состояний
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Контакты
Поиск
Карта сайта
Философия
Сознание
Материализм
Лингво
Эволюция
Кибернетика
Био
Эмоции
Живое
Психика
Конечное число состояний
Рейтинг: / 0
ХудшаяЛучшая 
16.10.2010 г.
Когда в кибернетике речь идет о мозге или о нервной системе в целом, то они обычно сопоставляются с так называемыми автоматами с конечным числом состояний (к их числу принадлежит и цифровая вычислительная машина). Речь идет о машинах, которые могут находиться в конечном числе состояний: в них вводится конечное число входных символов и они дают конечное же число выходных символов.
При этом до сих пор сопоставление осуществлялось чаще с машинами с жестко (т. е. не статистически) детерминированными связями, т. е. такими машинами, состояние которых в каждый данный момент определяется полностью: во-первых, состоянием самой машины в предшествующий момент и, во-вторых, входными данными в этот предшествующий момент. Выходные же данные машины зависят от ее состояния в данный момент.
Для таких систем в кибернетической теории исследуется ряд проблем. Например, в проблеме представления событий (т. е. исследование соотношения между событием, воздействующим на автомат посредством входных данных, выраженных конечным числом входных символов, и его представлением в автомате в виде определенных его состояний) выясняется, какого рода события могут быть представлены состоянием такого автомата; что можно сказать о состоянии автомата и его принципе действия, если известны лишь входные и выходные данные, а сам он, как принято говорить, представляет собою черный ящик, Аналогия с центральной нервной системой здесь заключается в том, что состояние последней в каждый момент времени тоже определено ее предшествующим состоянием и внешними воздействиями, а реакция организма определяется его состоянием в данный момент. Чем сложнее та или иная исследуемая система, чем большую роль играют в ней ее внутренние взаимосвязи, тем меньше возможностей познать ее через изолированное исследование отдельных ее элементов и тем большую роль приобретают кибернетические методы анализа такой системы как целого.
Возникает вопрос, в чем может заключаться научная ценность подобных аналогий, сопоставляющих относительно простые процессы в автоматах с чрезвычайно сложными процессами в мозгу человека?
На наш взгляд, такие аналогии могут представлять ценность в основном в двух направлениях: во-первых, в возможности создания и обработки математических гипотез о структуре нервной системы или тех или иных отдельных частей ее и, во-вторых, в моделировании различных нервных процессов.
Путем абстрагирования от реальной нервной системы, т. е. путем заведомого ее упрощения, получают идеализированную нервную сеть (Мак-Каллок и Питтс). Поскольку она подчинена закону все или ничего, постольку определенную сторону нейронных событий и соотношений между ними можно исследовать на основе так называемого исчисления высказываний. Последнее представляет собою наиболее элементарный раздел математической логики, в котором исследуется истинность или ложность сложных высказываний. Об этих последних известно, что каждое из них истинно или ложно, причем обладает лишь одной из этих характеристик, т. е. они подчинены логическому закону исключенного третьего. Здесь исследуются средства, при использовании которых из определенного запаса элементарных высказываний образуются новые высказывания, также подчиненные закону исключенного третьего, т. е. альтернативе: либо истинные, либо ложные. При этом исчисление высказываний абстрагируется от всех различий между высказываниями, кроме их истинности или ложности.
Как каждое высказывание может быть истинным или ложным, так каждое реле может быть либо замкнуто, либо разомкнуто. Как истинность сложных высказываний есть функция от истинности входящих в него элементарных высказываний, так состояние контактно-релейной схемы есть функция от состояния образующих его элементов.
В соответствии с этим для каждого логического выражения (удовлетворяющего некоторым условиям) можно найти (синтезировать) определенную соответствующую ему релейную схему. Таким образом, создается возможность исследования и синтеза релейных схем с помощью аппарата математической логики (обычно более сложного, чем исчисление высказываний).
Но нервная система в известных пределах подчинена закону все или ничего. Это значит, что величина ответа нервной клетки, а также скорость нервного импульса не зависят от силы раздражения, т. е. в каждый момент времени они максимальные. Нерв либо проводит импульс с максимальной скоростью, либо не проводит вовсе, и притом возможно одно из двух явлений (речь идет здесь о распространяющемся процессе возбуждения: местное возбуждение, возникающее в месте раздражения, закону все или ничего не подчинено), В этом отношении нервная сеть в определенной степени аналогична контактно-релейной схеме и соответствует высказываниям в логике. Для всякого логического выражения (удовлетворяющего некоторым условиям) можно найти сеть, поведение которой описано этим выражением в терминах исчисления высказываний или других логических счислений.
Таким образом, возникает возможность различных гипотез относительно нейрофизиологического содержания нервных сетей. Оказывается, что при одних нейрофизиологических предпосылках одна сеть, а при других - другая определенная сеть реализует один и тот же логический результат. Тем самым экспериментальное установление определенных нейрофизиологических предпосылок позволяет теоретически путем логико-математического развертывания исходных данных определить или предсказать нервную сеть, реализующую данный результат, и обратно. Сети эквивалентные (по результату) могут приводить к этому результату за различное время, что опять открывает возможности для математической и экспериментальной проверки гипотез относительно структуры той или иной нервной сети.
Таким образом, высокая степень абстрагирования от материального субстрата, т.е. выделение общих мордентов, свойственных нервным системам и автоматам (как действительным, так и гипотетическим), создала возможность многостороннего использования современного математического аппарата (теории множеств, математической логики, теории вероятностей) для исследования саморегулирующихся систем. Причем в данном случае в отличие от теорий информации и обратной связи, пожалуй, трудно сказать, в технике или в физиологии лежит исходный пункт рассматриваемого круга идей. Он возник именно из сопоставления того и другого, из абстрагирования от конкретных особенностей и концентрирования внимания на общих чертах.
Далее, проведение параллелей между нервной системой и автоматами создало благоприятную почву для моделирования определенных физиологических процессов или отдельных их сторон. Уже использование одного и того же математического аппарата создает возможности моделирования, поскольку математические описания допускают многочисленные интерпретации. Некоторые из них относительно легко реализуются технически и могут служить, таким образом, моделью для изучения тех сторон более сложного процесса, которые имеют одинаковое математическое выражение с определенными сторонами более простого процесса.
 

Добавить комментарий

« Пред.   След. »
Техника
Техтворчество
Машины
Курьезы
История техники
Непознанное
НЛО
   
designed by sportmam