Самообучаемость

Почему сетчатка глаза не воспринимает неподвижное? Как человек воспринимает движущееся?

Механизмы зрения работают с рефлексиями. Человеческий мозг – это не просто большой перцептрон, он является самообучающейся системой. Причём на всех уровнях, начиная с самого нижнего: чувственного восприятия.

В обучаемых системах управления В. Антонова (ОСУ) предусмотрен Обучатель. Это человек, который в прямом смысле водит робота за руку, то есть за его манипулятор, и таким образом вырабатывается своего рода условный рефлекс.

Однако человеческий разум устроен подобным образом, но не так. Человек – потомок динозавров. А динозавра не обучают. Он вылупливается из яйца уже с готовыми безусловными рефлексами. Как они зашиты в его геноме? Где хранится информация? Гипотеза: информация не передаётся потомку через геном в виде набора алгоритмов, типа компьютерных. Безусловные рефлексы как бы есть, но при этом их нет.

Живые организмы организованы по принципу автомата в автомате и программирования без программирования. А может ли быть информация без информации, или информация в информации? Если под информацией понимать некий комбинаторный массив сигналов ретрансляции или репликации, то информация без информации – это абстрактное соответствие всей ситуации (ситуативной системе, фрагменту мира). Это нечто ситуативно производное: то, что есть, так как появляется, но всё же его нет, так как оно появляется как бы ниоткуда. Это нечто предварительно не передаётся в виде конкретного информационного «кода». Можно предположить, что безусловный рефлекс – это не более чем способность к ситуативному обучению. (Ричард Докинз придерживается подобной точки зрения.)

В некоторых книгах как пример безусловного рефлекса приводят ситуацию, когда человек автоматически отдёргивает руку, если случайно прикоснётся к горячему предмету. Однако это неверный пример: новорожденные не проявляют в такой же ситуации такой же реакции. У них движения хаотичны, а плач от боли появляется с задержкой. К тому же сила плача не соотносится пропорционально с силой ощущений.

Правда, у новорожденных есть другие рефлексы, например, хватательный, а также такие автоматическое процессы как дыхание и сердцебиение. И всё же, природа этих явлений не до конца понятна. Например, является ли хватательный рефлекс действительно предопределённой каким-то образом программой, или это ситуативная попытка самообучения?

Физиологически способность видения у человека возможна благодаря ситуативному обучению сетчатки. Принцип распознавания реализован таким образом, что сетчатка не видит неподвижное. Она видит подвижное, вернее относительное смещение изображения. Если изображение смещается относительно сетчатки, то сетчатка, сравнивая два или более смещений изображения, имеет две или более рефлексий. Первый каскад визуальной перцепции осуществляется в сетчатке. Говорят, что сетчатка – это часть мозга, вынесенная на периферию. Глаз совершает микродвижения хаотически, им не руководит Обучатель. Он самообучается, его собственные хаотические движения выполняют функцию Обучателя. При этом процессы обучения и распознавания всегда совмещены. Они не являются последовательными раздельными этапами работы устройства, как в устройствах В. Антонова или перцептронах.

Матрица распознавания низкого уровня восприятия (сама сетчатка) не сохраняет всех возможных образов на всех возможных фонах. Такая организация невозможна. Число вариантов гигантски велико, а возможное количество дискретных значений на выходе перцептрона ограничено.

Глаз выделяет объект ситуативно: он как объект воспринимает только изображение, смещающееся относительно сетчатки. Изображение «само» отделяется от фона: ситуативно. Движущийся объект проецирует на сетчатку несколько рефлексий, смещённых относительно фона. Произвольное движение изображения объекта относительно сетчатки заменяет Обучателя.

Сравним с техническими перцепронами. Для технического перцептрона ситуация предварительно значительно упрощена. В ОСУ Обучатель, предъявляя системе ограниченное количество объектов в разных ракурсах, видах и позициях на контрастном фоне, может добиться того, что в матрице формируются дискретные значения нескольких конкретных образов. Аналогично, компьютерные системы распознавания текста («программные перцептроны») действуют в условиях значительных технологических ограничений. Практически число символов, которые необходимо распознавать, невелико. В матрице достаточно сформировать всего около 250-ти дискретных значений для распознавания всех символов.

У человека иная ситуация. Если бы он был простым программируемым или обучаемым перцептроном, то в связи с многочисленностью вариантов восприятия дискретные значения на выходе его аппарата зрения смешались бы. Видимый мир для разума превратился бы в одну унылую фигуру «звёздное небо». Поэтому на более высокие уровни восприятия попадают не точные, подробные и навсегда определённые, а относительные образы-репликаторы.

Глаз (сетчатка) и мозг вынуждены мгновенно забывать большинство текущих образов, чтобы освободить модельное пространство для следующих матриц-образов. Дискретные выходные данные и матрицы-образы в человеческом разуме – это строительные кирпичики, из которых строятся конструкции, но тут же разбираются, и из тех же самых кирпичей опять собираются временные конструкции, но уже совсем другого назначения.

Но как же при хаотичном самообучении и «забывчивости» мозг становится таким умным и хорошо организованным? Человек как многоуровневый самообучающийся перцептрон на всех уровнях использует метод метаэвристики. (Аналогия метаэвристической модели: насыпаем крупу и соль в блюдце; потрясём; кажется, что крупа «всплывает» в соли; но можно сказать и наоборот, что соль как бы просеивается через более крупную крупу вниз.)

Человек на самом деле, не осознавая этого, забывает большую часть того чему обучается, но каждый раз переобучается заново в момент действия, так как процессы восприятия и самообучения у него объединены. Он непрерывно самообучается на всех уровнях в любом процессе, в котором он участвует. Как ни удивительно, но даже в самых рутинных. При этом большая часть ресурсов интеллекта тратится на то, чтобы опять заново научиться тому же, чему он уже ранее учился множество раз.

Этот странный принцип одноразового обучения, кажется, противоречит генеральной методической предпосылке в психологии: ведь психология опирается на то, что интеллект имеет некоторую заученность, инерцию. Личность имеет историзм. Характер и привычки сохраняются или очень медленно изменяются в течении длительных периодов, сложные навыки требуют длительного обучения и многократных тренировок, и т. п.

Действительно, интеллект – это машина условных рефлексов, а рефлексы – это то, что хранится в памяти долго или остаётся навсегда. Этот парадокс в первом приближении можно объяснить тем, что разум не забывает всё глобально, а минимизирует затраты пространства памяти и освобождает место для вариантов репликаторов в матрице различений, разделяя рефлекс на «задачу» и «работу». (Аналогия: если землекопу ставят задачу прокопать траншею определённой протяжённости, и он выполнил эту работу, то это не значит, что на следующий день ему уже нечего делать. Задача будет той же на следующем участке работы, а работу придётся опять повторить.)

Фактом, подтверждающим справедливость этой гипотезы, служит известный феномен, отмеченный Павловым и Бехтеровым: условный рефлекс у подопытным собак в определённых случаях вырабатывался с одного предъявления, то есть без повторений. Малоизвестное для широкой публики открытие заключается в том, что минимально возможное число предъявлений раздражителя равно одному. Для выработки условного рефлекса повторы необязательны. Что же и как вырабатывается? Запоминается некая ситуативная «задача». А одного предъявления достаточно потому, что в любом случае самообучение «одноразово».

Второй довод, объясняющий парадокс одноразового обучения (переобучения заново в момент каждого действия) заключается в том, что рутинность повторяющихся действий – это только иллюзия. На самом деле не бывает даже в самых рутинных действиях и ситуациях точного повторения. В сущности, интеллект в биологических организмах существует именно потому, что он может гибко подстраиваться и перестраиваться в реальных условиях существования (чего не хватает современным простым автоматам, роботам и компьютерным программам, которые пока что без постоянной технической поддержки своего создателя-человека, самостоятельно существовать не могут).

Что касается сложных навыков, то они являются комплексными рефлексами. Например, разучивание исполнения музыкального произведения или выучивание стихотворения. При этом ассоциативные модели соединяются в К-lines (см. выше). Комплексы строятся по принципу «от общего к частному». Сначала создаётся общая задача, потом она «деталируется». Стихотворение разучивается по строфам. В процессе запоминания некоторые слова в произвольных частях текста приходится «подсматривать». Забывание протекает в обратной последовательности: сначала забываются некоторые слова, потом большая часть текста. Музыканты разучивают сначала мелодию, потом аккомпанемент, потом нюансы. Тоже от общего к частному. Так где же здесь одноразовость? Музыканты при исполнении никогда не повторяют в точности своё предыдущее исполнение. Зайдите в Youtube и почувствуйте разницу. А она бывает порой очень велика.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.