Сигнал о некоторых понятиях кибернетики - Полетаев И.А.
Скачать (прямая ссылка):
кание которого представляет собой цель путешествия мыши. Сыр — мышиное лакомство — может быть заменен выходом из лабиринта или, если хотите, другой целью хождения по лабиринту, например Минотавром — чудовищем с головой быка и телом человека, которого древнегреческий легендарный герой Тезей — тезка мыши Клода Шэннона — отыскивал в лабиринте Миноса, царя Крита. Независимо от литературного оформления цели путешествия такая цель существует, находится в определенном квадра-
Рис. 8.11. Внешний вид искусственной обучающейся мыши Тезея Клода Шэннона. Видны колесики, магнитная пластинка, усик, ощущающий препятствие, и нижний контакт, ощущающий приход к цели.
те, и мышь отправляется на поиски ее, начиная с того квадрата, куда ее пустили.
Механизм ведет мышь наугад, переводя ее в соседний квадрат ло «горизонтали» или по «вертикали». Решение о направлении движения дается некоторым механизмом, «бросающим жребий», т. е. имитирующим случайный процесс. Если мышь встречает на своем пути из квадрата в квадрат перегородку и не может пройти, специальное устройство сигнализирует об этом в решающее устройство, где замыкается соответствующее этой границе квадрата реле и, таким образом, «запоминается» частичка плана лабиринта. Мышь поворачивается под прямым углом вправо или влево (случайно) и продолжает свой путь, испытывая успехи и неудачи, наугад продвигаясь все дальше и запоминая по пути все больше сведений о расположении перегородок лабиринта. Наконец, совершенно случайно мышь добирается до цели своего странствования (Тезей убивает Минотавра или мышь съедает сыр,— как Вам
239
угодно). При этом все замкнутые реле остаются замкнутыми и исследованная мышью часть лабиринта *— зафиксированной в памяти решающего устройства.
Если мышь снова вернуть в исходное положение, она будет вести себя совершенно иначе, чем в первый раз. Она уже не движется наугад, не ищет, не ошибается. Она движется к цели кратчайшим путем по той части лабиринта, которая ею уже исследована.
Рис. 8.12. Клод Шэннон пускает искусственную мышь Тезея
в лабиринт.
Если теперь мышь поместить в один из квадратов, в котором она еще ни разу не побывала и который она, следовательно, «не знает», мышь снова начнет бродить наугад, запоминая путь, как и в первый раз, пока случайно не попадет в один из знакомых квадратов, откуда она уже сразу находит кратчайший путь к цели.
«Мышь» Клода Шэннона демонстрирует нам, так сказать, «машинный вариант» способности к запоминанию предыдущего опыта и к рациональному его использованию в дальнейшем. Это не что иное, как «обучение», понимаемое в самом широком смысле. Недаром внешнее оформление машины Шэннона нарочито пародирует «лабиринтовые эксперименты» Лешли и других зоопсихологов и физиологов, проводившиеся в очень больших количествах и заключавшиеся в наблюдениях главным образом над 240
крысами и определении времени, в течение которого животное находит выход из лабиринта при последовательно проводимых попытках. Это время обычно закономерно уменьшается, образуя так называемую «кривую научения». «Мышь» Шэннона, в отличие от живых мышей или крыс, идеально «обучается» за один эксперимент, без повторных попыток.
Правда, искусственная мышь ничему, кроме выхода из лабиринта, не может больше научиться, но это и не суще-
Рис. 8.13. Путь мыши Тезея в лабиринте.
а) при первом запуске (мышь бродит наугад), б) прн втором запуске (мышь сразу находит кратчайший путь к цели).
ственно. Дело в том, что эксперимент Шэннона преследовал не столько цель имитировать некоторую отдельно взятую черту поведения животного, сколько совсем другую и гораздо более существенную для технических приложений цель, а именно: создать такую систему коммутации телефонных линий, которая автоматически избирала бы для соединений (например, междугородных) кратчайшие пути с наименьшим числом обходных петель в зависимости от наличной загрузки кабелей.
В последнее время экспериментальные модели типа черепахи и мыши построены в Советском Союзе в ходе экспериментальных работ по кибернетике.
Кроме мыши Шэннона, было сделано много других более или менее простых роботов, имитирующих отдельные черты поведения животных. Так, например, неоднократно демонстрировался условный рефлекс как на машине
16 И. А. Полетаев 241
Дискретного счета, так и на простых электрических игрушках. В этих случаях, как и всегда при сравнениях поведения животных и роботов, следует помнить, что робот обычно имеет в своем распоряжении лишь ничтожное количество возможных «раздражений» или входных сигналов, в то время как животное может воспринимать необозримое разнообразие 'внешних воздействий.
Условным рефлексом называется выработанная в результате тренировки реакция животного на безразличный
Рис. 8.14. Возможные схемы для имитации условных рефлексов в игрушечных роботах.
? — контакт, замыкаемый при появлении безусловного раздражителя, У — контакт, замыкаемый при появлении условного раздражителя, Р| — исполнительное реле, включающее реакцию иа безусловное раздражение.
