Перспективы создания киборгов

СОЕДИНЕНИЕ НЕЙРОНОВ

Разберемся, как группы нейронов в процессе жизнедеятельности соединятся друг с другом. Для этого обратимся к школьному курсу биологии и вспомним опыт Павлова с собакой. Как Павлов вырабатывал рефлексы? Перед кормлением звучал звонок, а после давалась еда. Когда звучал звонок, а пищу не давали, то у собаки наблюдалось повышенное слюноотделение. У нее включились в обработк

у нейроны, отвечающие за переработку пищи, хотя пищи не было. Был выработан рефлекс. Значит, как-то нейроны, реагирующие на звук, стали возбуждать нейроны, отвечающие за пищеварение. Здесь первое, что приходит в голову, аксоны и дендриты этих нейронов соединились. Отсюда можно предположить нейроны после своего возбуждения соединяются друг с другом. И не надо вычислять веса этих связей, как-то соединились ну и хорошо. Что с чем соединилось аксон с дендритом, дендрит с дендритом не важно, главное соединение (рис.1).

Рис.1

И нельзя не согласиться с Павловым, что мышление человека это рефлексы. Просто к этому нужно добавить чувства. Рассмотрим этот опыт со стороны науки логики. Что для собаки Павлова еда? Это возбуждение групп нейронов: вкусовых рецепторов, некоторых групп рецепторов зрения и запаха, нейронов реагирующих на звук звонка. Что следует после того, как не дали еду специально обученной этому собаке? Группы нейронов реагирующих на звук начинают возбуждать группы нейронов вкуса, зрения и всех других групп, которые с ней связаны. Вот оно и представление! У собаки возбудились группы нейронов реагирующих на пищу, при ее отсутствии.

ЛЕСТНИЦА ПРИОРИТЕТОВ. ВЗАИМНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ ГРУПП НЕЙРОНОВ

Попробуем создать простейший искусственный интеллект. Для этого создадим простейшего жука. Вначале определим, на что в окружающем мире должен обращать внимание наш жучок, для того, что бы выжить. Самое главное, конечно же, самосохранение, поэтому блок нейронов боли должен обладать наивысшим приоритетом (Приоритет-1). При его возбуждении должны блокироваться все остальные блоки. Следующим, конечно потребность в питании (Приоритет-2). Что бы жучок радовался жизни, добавим ему блок удовольствия (Приоритет-3), в реальных организмах это могут быть нейроны реагирующие на сладкое. Еще дадим ему чувство обоняния, пусть он может различать два запаха (Приоритет-4). Пусть он видит, различает три цвета зеленый, красный, синий (Приоритет-5). Для простейшей модели этого достаточно. Теперь объединим все эти блоки нейронов в схему и назовем ее лестница приоритетов (рис.2).

Рис.2

Линии между блоками - это тормозящие связи между блоками нейронов. Блок Запах-1 блокирует блок Запах-2, на схеме они объединены воедино для наглядности. Из рис. 2 видно, что при одновременном возбуждении блока Запах-1 и Боли, блок Боли заблокирует блок Запах-1. Также и с другими блоками. Для нормальной работы схемы тормозные нейромедиаторы должны обладать следующими свойствами: очень быстро распадаться и при активации какого-либо блока они должны постоянно выделяться. Иначе схема будет в стопоре, она не заработает, пока тормозные нейромедиаторы не распадутся. Забегая вперед, следует сказать, что почти все возбуждающие нейромедиаторы должны обладать противоположными свойствами: выделяться порциями, медленно распадаться до возбуждения и быстро распадаться после возбуждения, но нужны и нейромедиаторы обладающими такими же свойствами как тормозные нейромедиаторы. В этой схеме есть недостаток. При слабой боли и сильном Запахе-1 будет возбужден блок Боли, что мало приемлемо для выживания организма. Поэтому эту схему необходимо дополнить. Более сложная и подробная схема лестницы приоритетов с обратной блокировкой, показана на рис. 3, для легкости восприятия она состоит из трех чувствительных блоков. Большее количество блоков соединяется по этому же принципу.

Рис.3

Для работы схемы важно подобрать порог возбуждения блоков нейронов. Блоки торможения БТ1, БТ2, БТ4 должны иметь высокий порог возбуждения. Они должны активироваться, только если большое количество соответствующих им рецепторов активировано. Блоки БТ3, БТ5, должны всегда активироваться, когда активировался их чувствительный блок (должен быть низкий порог возбуждения). Рассмотрим основные варианты, которые могут возникнуть при работе схемы.

· Все рецепторы сильно возбуждены. Возбуждаются: блок Боли, БТ1, БТ2. Блок БТ1 заблокирует блок БТ2 и попытается заблокировать блок Боли. Но так как рецепторы сильно возбуждены, то тормозящих связей блока БТ1 не хватит для блокировки блока Боли. В результате будет активирован блок Боли.

· Рецепторы 2 и рецепторы 3 сильно возбуждены, а рецепторы 1 слабо. Блок БТ1 заблокирует БТ2 и блок Боли. Активируется блок Потребности в пищи.

· Рецепторы 3 сильно возбуждены, а рецепторы 1 и рецепторы 2 слабо. Блок БТ2 заблокирует блок Боли и блок Потребности пищи. Активируется блок Удовольствия.

Есть еще варианты, но в любом случае всегда будет возбужден блок, у которого рецепторы возбуждены сильнее, а при сильном возбуждении нескольких групп рецепторов будет возбужден чувствительный блок, приоритет которого выше.

Полная схема простейшего искусственного интеллекта и описание его мышления.

Наделим нашего жука блоком Хватания пищи (аналогия рта человека, но сильно упрощенный), Желудком, где будет находиться пища и откуда будут идти сигналы в блок Потребности пищи и блокам Движения, пусть это будет жгутик, как у амебы. Блок Удовольствия расположим во рту, пусть это будут вкусовые рецепторы. Изобразим все это на схеме представленной, на рис. 4.

Рис.4

Эта схема новорожденного жука. В ней уже установлены некоторые соединения между блоками. Красные линии указывают возбуждающее соединение между нейронами, а черные линии тормозящее. Опишем безусловные рефлексы, которыми обладает наш жучок при рождении. Если желудок пуст, то начинает двигаться жгутик (возбуждается блок нейронов движения), жучок начинает искать пищу. Блок Движений не наделен чувствительными нейронами, хотя в более сложных моделях на нем можно расположить нейроны боли, а то жук не почувствует воздействия на жгутик и останется инвалидом. Если желудок полный, то блок Движения блокируется, зачем бессмысленно тратить силы. При возбуждении блока Боли, активизируется блок Движения, жучок должен избегать боли, его главная задача жить. На блоке Хватания пищи расположим нейроны боли и удовольствия. При попадании в этот блок невкусной пищи будет возбуждаться блок Движения и жучок будет пытаться уйти от невкусного. При попадании в рот вкусной пищи, будут возбуждаться нейроны удовольствия, и блок Движения будет блокироваться. Жучок постарается продлить свое наслаждение. Блоки Запаха и Цвета не соединены, они пока ни с чем не ассоциируются. У жука нет органов глотания, пища сразу попадает в желудок. Смоделируем для жука окружающую обстановку и посмотрим, как будут устанавливаться связи между блоками нейронов по мере познания окружающего мира. Пусть у нас будет 6 видов пищи. Та пища, которая будет обладать запахом -1, будет всегда вкусная вне зависимости от цвета, а с запахом - 2 в зависимости от цвета то вкусная то нет. 1. Запах-1, Цвет-1 - вкусная пища (З1-Ц1). 2. Запах-1, Цвет-2 - вкусная пища (З1-Ц2). 3. Запах-1, Цвет-3 - вкусная пища (З1-Ц3). 4. Запах-2, Цвет-1 - невкусная пища (З2-Ц1). 5. Запах-2, Цвет-2 - вкусная пища (З2-Ц2). 6. Запах-2, Цвет-3 - невкусная пища (З2-Ц3). Выпускаем жука. Что происходит? Желудок пустой он начинает работать жгутиком. Рот совершает хватательные движения постоянно. Жук же младенец, все тащит в рот. Рот активируется при помощи двигательных нейронов, не участвующих в мышлении. Даем ему пищу З1-Ц1. Возбуждается блок Запах-1, как только нейроны этого блока начнут восстанавливаться после возбуждения, возбудятся нейроны блока Цвет-1. В это время срабатывает рот, пища попадает в желудок, где расположены рецепторы блока Удовольствия и Боли. У жука возбуждаются нейроны удовольствия, в результате жгутик блокируется, желудок наполняется и жук переходит в сытое состояние. Рассмотрим на рис. 5 связи, появившиеся в результате первого познания мира.

 Скачать реферат