СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Все о человеке    Об индивидуальных особенностях природы человека Н. ВИНЕР И БИОЛОГИЯ

Н. ВИНЕР И БИОЛОГИЯ

© Бечин Сергей Вениаминович

164524, г. Северодвинск, ул. Мира, д. 40, кв. 78.

тел.: (818-42) 526622

E-mail: ygim@atnet.ru или kondr@atnet.ru

Когда математикам и инженерам удалось впервые создать технические устройства, которые могли моделировать некоторые функции мозга, встал закономерный вопрос – как же в действительности работает наш главный орган? В настоящее время известен только один вид программирования – математическое. Именно на его основе работают все вычислительные устройства – от бытовых калькуляторов до современных суперкомпьютеров.

Суть математического программирования в том, что в вычислительное устройство (процессор) вводится информация, представленная как набор чисел, а также набор команд – в виде программы. Подчиняясь правилам алгебры логики и командам программы, процессор производит вычисления, и на выходе мы имеем те же цифры, но уже в другой комбинации. Так как окружающий нас мир представлен не цифрами, а физическими и химическими явлениями, то реальный сигнал перед обработкой должен быть “оцифрован”, то есть получить математический символ.

Таким образом, математическим называется программирование, при котором сигналу первоначально присваивается цифровой код, а затем он подвергается преобразованиям в вычислительном устройстве в соответствии с командами программы. Команда – это математическое действие, либо совокупность таких действий. Для “машинного удобства” вычисления совершаются в двоичной системе. Поскольку вся информация проходит через процессор, то естественно, что его быстродействие является важнейшей характеристикой любой машины.

Преобразуя сигналы от реальных и воображаемых объектов в наборы цифр, и производя с ними вычисления по правилам алгебры логики, удается задавать требуемые параметры и алгоритмы для получения ожидаемых результатов.

В 1943 г. американский физиолог У Маккаллок из группы Н Винера выдвинул идею формального нейрона. Было высказано предположение, что нейрон – это пороговый элемент, имеющий на входе несколько тормозных или возбудимых синапсов, а на выходе, в зависимости от суммы поступающих воздействий – сигнал или его отсутствие, то есть ноль или единицу. А как только появляются нули и единицы, появляются и математики и, соответственно, пытаются построить математическое программирование. Таким образом, “технари” уже более полувека пытаются по-своему истолковать принципы работы нервной системы и головного мозга.

Однако, хотя и были построены нейронные сети различного типа (бинарные, аналоговые и др.), выполняющие широкий класс математических операций, понимания работы мозга это не принесло. Все-таки мозг – не калькулятор и даже не компьютер.

Тем не менее, отдавая должное вычислительной технике, нужно признать, что именно она позволяет на сегодняшний день наиболее полно моделировать наши некоторые функции мозга. А работы в области искусственного интеллекта рассматриваются как новый уровень программирования. И такое явление, естественно, не случайно. Мозг – это орган, созданный природой для управления всем телом. И он действительно имеет различные программы восприятия и поведения. Программирование – ключевое понятие, позволяющее разобраться в принципах работы нервной системы. Но вот основа создания и реализации программ в животном мире совершенно иная, чем та, что применяется в машине. Это обусловлено одним простым правилом, которое соблюдается в биологии всегда – соответствие структуры и функции. Определенная заданная структура задает только одну функцию. Это вызвано тем, что жизнь в своей основе – это совокупность химических реакций. Все физиологические функции организма реализуются посредством тех или иных химических реакций. А химические реакции, как известно, явления специфические. Нейронный импульс – основа работы нервной системы – есть физиологическая функция клетки.

Если вся вычислительная техника работает на основе математического программирования, при котором функция процессора определяется заданной в данный момент времени программой и при этом между программой и процессором нет никакой жесткой связи, то во всех животных системах реализуется принцип структурного программирования.

Под структурным программированием автором понимается способ записей программ восприятия и поведения (и мышления в том числе) на нейронных цепочках различной конфигурации. Эти цепочки образованы не формальными, а реальными, то есть специализированными нейронами.

Использование нейронных цепей различной конфигурации в качестве носителей сенсорно - двигательных программ – единственно доступный способ в живых системах. И это сближает их с генетическими программами, в которых информация обо всех химических реакциях организма, (а соответственно и физиологических), записана цепочками повторяющихся участков молекул в различных сочетаниях. В этом - главное отличие мозга от вычислительных машин, работающих на основе цифровых манипуляций.

Построение нейронных сетей и их работа по законам структурного программирования в корне отличны от тех правил, по которым построены и работают цифровые программные устройства.


Представление нейронных цепей как носителей программных единиц позволяет понять формирование мозга в филогенезе и объяснить развитие основных его функций вплоть до сознания. При этом существует жесткая связь между структурой нейронной цепи и определяемым ею двигательным ответом или воспринимаемым сигналом.

Основные принципы структурного программирования и филогенез мозга как процесс совершенствования и взаимодействия регуляторных программ различных направлений автор изложил в своей работе; “Эволюция нейронных систем”. (Вышлю по запросу электронной почтой, укажите адрес).

(Первичные недифференцированные нейроны в процессе эволюции разделились на две функциональные группы. Клетки первой группы – рецепторы – преобразуют воздействия среды в нейронный импульс - сигнал. Клетки второй группы – двигательные нейроны (процессоры) – преобразуют сигнал с рецепторов в набор команд, поступающих на мышцы и другие исполнительные органы. В ходе эволюции шла расходящаяся специализация нейронов в каждой из этих групп, но первоначальное деление на рецепторы и процессоры сохранилось. Все наши самые сложные органы чувств и все самые сложные регуляторы двигательных комплексов есть не что иное, как усложненные одноклеточные рецепторы и двигательные нейроны. При этом принципиальная схема нервной системы и головного мозга всех животных в процессе эволюции не изменилась).

Специфичность функции рецепторов и процессоров определяется, во первых, индивидуальностью конфигурации (структуры) нейронной сети, а во вторых, функциональной принадлежностью входящих в нейронную цепь нейронов.

Особенности регуляторных систем, построенных на основе структурного программирования, заключаются в следующем;

  1. Прямое (без “оцифровки”) преобразование воздействий среды в сигнал. Разряд любого нейрона в сенсорных отделах мозга – это и есть специфический сигнал. Рецепторы качества преобразуют в сигнал химико-механические воздействия среды на нейрон. Рецепторы последующих слоёв в рецепторных системах преобразуют в сигнал совместное воздействие двух и более предшествующих нейронов. Говорить о сигнальном значении нейронного импульса можно лишь с указанием конкретного местоположения нейрона в нейронной цепи. Вне цепи нейронный импульс теряет всякий сигнальный смысл.
  2. Увеличение количества нейронов в рецепторных отделах мозга позволяет усложнять воспринимаемый сигнал (“видеть” более сложный объект). Тоже самое в двигательных отделах мозга позволяет усложнить комплекс врожденных или приобретенных действий.
  3. Прямое участие любого воспринимаемого сигнала в формировании двигательного ответа. Функциональная готовность любой программы (не требуется загрузки) и, как следствие, – высокая скорость работы нервной системы.
  4. Изменение конфигурации нейронной цепи, как в рецепторных, так и в процессорных отделах мозга изменяет как воспринимаемый сигнал, так и двигательный ответ.

Сравним – в компьютерах сигнал представлен, во первых, в виде электрического импульса, а во вторых, и это самое главное, из импульсов формируется цифровой код (наборы нулей и единиц в различных сочетаниях), что позволяет один сигнал отличить от другого. В нервной же системе сигнал представлен нейронным импульсом и при этом все нейронные импульсы по форме эквивалентны друг другу. Собственно же значение сигнала определяется местоположением нейрона в нейронной сети и его функциональной принадлежностью. Частота и количество импульсов для кодировки сигнала значения не имеют, а определяют лишь интенсивность сигнала, да и то лишь приблизительно.

Процессор – это также нейронная цепь различной конфигурации. Длина цепи и скорость нейронного импульса определяют время реализации программы, а конфигурация цепи – набор выдаваемых команд. Для нервной системы понятия “программное обеспечение” и “структура процессора”, “структура рецептора” - эквивалентны.


Главное отличие мозга любого животного, включая человека, от компьютера состоит в том, что в мозгу совершаются лишь два процесса – формирование сигнала и двигательного ответа. Никаких вычислений мозг не производит, даже когда мы занимаемся математикой. В компьютере же, какую бы задачу он не выполнял, кроме счетных операций ничего не происходит.


В чем заведомо проигрывают нейронные системы регуляции цифровым – так это по сложности формируемых двигательных программ. Ни один нейропроцессор не может содержать столько команд, сколько можно разместить в одной компьютерной программе. Все сложные действия животного составлены как цепь коротких рецепторно - процессорных комплексов, – то есть программных фрагментов, согласованных с сигналами внешней среды или положениями тела. Впрочем, природа уже провела эксперимент по усложнению двигательных программ без рецепторного сопровождения. Речь идет о насекомых. Эти животные способны выполнить сложный “комплекс фиксированных действий” при активации его адекватным сигналом. Но насколько беспомощными, а то и просто вредными становятся инстинкты при измененных условиях среды, наверное, знают многие. Так что генеральная линия в развитии регуляторных систем, выбранная природой – ведущая роль сигнального фактора.

Отсюда следует вывод, что системы математического программирования – это всего лишь вспомогательный инструмент для систем структурного программирования. Такое положение существует сейчас и, скорее всего, сохранится в будущем. Скорость счета и наборы команд никакого значения для зарождения интеллекта не имеют.

Вероятнее всего, будущее за автомобилями и самолетами, способными “видеть и слышать” примерно так же, как это происходит у животных. Тогда ошибку пилота или невнимание водителя машина сможет исправить сама, спасая при этом многие человеческие жизни. Из статистики известно, что в мире ежегодно происходит один миллион автокатастроф, а 85% всех авиакатастроф случаются по вине пилотов.

Автор надеется, что изложенные в статье соображения заинтересуют специалистов по бионике и информатике. Начало практических работ по созданию регуляторных систем на основе структурного программирования будет означать открытие нового направления в информатике. Исследования именно в этом направлении позволят в полной мере воплотить в технических устройствах все функции человеческого мозга, а также помогут человеку понять многие тайны его психики.

Проработанность данной темы у автора такова, что позволяет приступить к реализации систем структурного программирования в технических устройствах.

Дата публикации: 7 октября 2002
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.