Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
§0. Модели зрения и системы видения на базе Ц1Ш.......................
Литература
ПРЕДИСЛОВИЕ
1. В книге изложены результаты исследований, направленных на выяснение закономерностей переработки информации в нервной системе и выявление новых пригщипов информационных преобразований для использования в искусственных системах переработки информации и управления.
В этой еще чрезвычайно общей формулировке целей исследования звучит, однако, определенность, невозможная лет 20—30 тому назад: во-первых, считается само собой разумеющимся, что процессы, составляющие существо работы нервной системы, суть процессы переработки информации. Исследователи начали подобным образом определять работу мозга сравнительно недавно, переводя тем самым проблему изучения этих процессов из сферы философии в сферу конкретных научных исследований. Предполагается, во-вторых, что современное состояние знаний позволяет рассчитывать па получение результатов, вскрывающих механизмы работы мозга, которые лежат в основе его информационных, управленческих функций. О том, что проблема «созрела» для активного конкретного исследования, говорит.следующее.
Теория управления вплотную подошла к решению задач, аналогичных тем, которые возникают перед живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. В их числе — автоматическое формирование образов разной природы (зрительных, слуховых и других образов, понятий разной степени абстракции), классификация изображений и звуковых сигналов, описание ситуаций, возникающих в окружающей среде. Кроме того, это задачи, связанные с автоматической выработкой целей управления в рамках глобальной задачи, поставленной человеком, и с осуществлением гибкого управления действиями для достижения этих целей при случайных изменениях среды.
Биология я, в частности, нейрофизиология совершила за несколько десятилетий чрезвычайно резкий скачок как в количестве, так и в качестве полученных экспериментальных данных — их детальности, глубине проникновения в механизмы жизнедеятельности. Этот скачок произошел отчасти благодаря быстрому совершенствованию техники эксперимента (электронная микроскопия,
микроэлектродная техника, обработка результатов на ЭВМ и т. д.), отчасти из-за возросшего интереса к биологическим сведениям со стороны технических наук и увеличения ассигнований на биологические изыскания. Следствием скачка оказалось огромное количество данных — зачастую слабо увязанных, но содержащих широкке возможности для анализа и обобщений.
Техника вычислений па ЭВМ достигла той стадии зрелости, которая не только облегчает обработку экспериментальных данных, но и делает возможным анализ моделей сложных биологических систем с большим числом элементов.
В г тоге этих перемен оказалось, что вокруг старой проблемы — выяснения природы и законов оперативного управления организмом, осуществляемого нервной системой,— постепенно стала складываться новая атмосфера. Она характерна ощущением того, что речь идет о реальных, в принципе познаваемых процессах управления, в основе которых лежат многообразные, но вполне конкретные и в ряде случаев уже познанные способы преобразования информация. Что для ведения работ обязательно объединение знаний по теории управления и знаний биологических. Но что путь этот нелегок прежде всего в психологическом отношении, так как требует основательности объединяемых знаний, которые раньше считались мало совместимыми. Что путь этот сложен также и потому, что требует работы целых коллективов, о которых можно было бы сказать, что объединение знаний произошло «в голове (каждого члена коллектива), а не просто в одной комнате».
2. Процессам переработки информации и управления в центральной нервной системе в настоящее время носвящепо достаточно много исследований. Весьма разнообразны представления о цели и методах таких исследований, о роли нейрофизиологических и психологических данных как исходной базы моделирования, о степени гипотетичности разрабатываемых моделей. В методологическом отношении многообразие этих подходов сводится к двум основным, один из которых назовем «искусственным», а другой — «естественным». Выбор подхода главным образом зависит от поставленных целей.
В первом случае цель состоит в том, чтобы достаточно оперативно (в сжатые сроки) найти путь, который позволил бы передать автомату решение задач, составлявших ранее функцию мозга человека или животного (например, тина зрительного узнавания объектов). При такой постановке основпое содержание исследований заключается в разработке алгоритма, позволяющего решать с применением ЭВМ выбранную задачу. Здесь на первом плане пе столько изучение какой-либо системы мозга, сколько имитация ее работы. Этот процесс называют иногда разработкой модели, аналогичной прототипу по своим входо-выходпым отношениям, по-
выполняемой функции. Привлечение данных из наук о строении и функционировании мозга в згой случае часто носит иллюстративный характер. В такой модели сходства с соответствующей системой мозга по ее строению, или по механизмам работы, или даже но используемым самым общим принципам переработки информации может и не быть — в постановке такого требования не содержится. Достоинство этого подхода — в его четкой направленности на рете-пие прикладных задач.
