Предложение простое: поработать совместно над созданием простой модели интеллектуальной системы, с возможностью ее постепенного усложнения.
Ниже публикую пару статей, нуждающихся в доработке. Но в них есть, что обсудить.
Структура искусственной нервной системы.У живых организмов нервная система, в том числе и мозг, имеет сложную структуру. Причем, эта структура оказывается тем сложнее, чем больше мы ее изучаем. Ни у какого животного не наблюдается ничего похожего на однородные сети, состоящие из миллионов одинаковых элементов, которые выполняют сложные функции только благодаря постоянным или временным связям.
Попытки моделирования сложной нервной системы в виде однородной сети любого типа с настраиваемыми и изменяемыми связями между ее элементами обречены на неудачу. Какую бы вычислительную мощность мы не задействовали, такая сеть не сможет смоделировать нервную систему, так как не обладает правильной структурой.
Соответственно, проблема моделирования искусственного интеллекта заключается не только в описании базовых элементов (нейронов) с их свойствами, но и в разработке правильной структуры, в которую эти элементы организованы.
Предлагаемая структура пока не претендует на моделирование интеллекта человека. Эта структура может помочь создать машины, достаточно «разумные» для выполнения практических задач в автономном режиме.
Такие машины могут быть использованы для исследования планет и других небесных тел, для решения оборонных задач, для исследования малодоступных районов Земли, для патрулирования океанов, пустынь, лесных и горных массивов с целью спасения терпящих бедствие людей и попутного исследования геологии, атмосферы, флоры и фауны.
Искусственная нервная система (ИНС) состоит из компонентов следующих базовых типов.
1. Рецепторы.
Вся информация в ИНС поступает через рецепторы - датчики. В природе этой структуре соответствуют нервные окончания, интегрированные в органы чувств. Задача рецептора - преобразование раздражителей в сигналы того типа, которым оперирует ИНС. Если мы строим электронную цифровую ИНС, рецептор должен преобразовывать воздействия среды в электрические сигналы и производить их оцифровку. Конечно, можно попробовать возложить задачу оцифровки сигналов на анализаторы (работа анализаторов описана в статье «Центральная нервная система»). Но в таком случае мы столкнемся с проблемой передачи аналоговых сигналов от рецепторов к анализаторам. Это может вызвать технологические трудности при передаче данных большого объема за ограниченное время, требующих высокочастотной модуляции.
Впрочем, все зависит от вида рецепторов, от решаемых задач и конкретной технологической реализации. Так, сигналы от простых тактильных датчиков, датчиков положения органов движения можно передать без обработки, уменьшив тем самым стоимость рецепторов. В то же время видеорецепторы (зрение) и акустические рецепторы (слух) могут потребовать оцифровки «на месте».
Говоря о рецепторах, следует напомнить, что они могут быть, по аналогии с рецепторами живых организмов, внешними и внутренними. Внешние рецепторы фиксируют воздействие окружающей среды. Внутренние - фиксируют сигналы, генерируемые организмом.
Термины «внешние» и «внутренние» рецепторы, позаимствованные из биологии, в контексте искусственной системы (робот) не обязательно должны быть снаружи или внутри «тела». Так, датчик уровня топлива может находиться во внешнем подвесном топливном баке, но его в структуре ИНС следует отнести ко внутренним рецепторам. В то время как датчик уровня радиации может быть скрыт в корпусе системы, но считать его следует внешним рецептором.
Главный критерий разделения на внешние и внутренние рецепторы - источник происхождения воздействия, фиксируемого датчиками. Внешние рецепторы фиксируют воздействие внешней среды, внутренние - воздействия составных частей самого робота.
Набор внешних рецепторов живого организма ограничен. Это зрение, слух, осязание, обоняние, вкус. В отдельных случаях - чувствительность к электромагнитному полю или магнитному полю Земли. Если же мы говорим о роботе, то набор рецепторов может быть расширен, в зависимости от задач, которые требуется решить. Так, ничто не мешает оснастить систему рецепторами, фиксирующими электромагнитное излучение, уровень радиационного фона, инфракрасное излучение, ультра- и инфразвуки. Интересные перспективы открывает возможность интеграции в ИНС приемников излучения лазерных дальномеров и целеуказателей, радиосканеров, GPS/ГЛОНАСС приемников, приемников воздушного давления, химических и спектральных анализаторов. Не следует забывать также о простых, но таких нужных датчиках, как измерители параметров аккумуляторных и солнечных батарей, гироскопические датчики, датчики положения манипуляторов, конечностей и приводов, а также счетчики количества боеприпасов.
2. Чувствительные пути.
Чувствительный путь обеспечивает передачу от рецепторов к центральной нервной системе. Чувствительный путь однонаправлен, то есть сигнал от рецептора передается только в одну сторону.
На практике чувствительные пути могут быть не обязательно электрическими проводниками. Это может быть и оптоволокно, могут быть и беспроводные радиоинтерфейсы. Будет ли это единая шина, или отдельные проводники – не важно. Важно, что сигнал от конкретного рецептора должен быть передан на конкретный, предназначенный для него вход анализатора центральной нервной системы.
3. Центральная нервная система.
Структура ЦНС рассмотрена в отдельной статье.
4. Двигательные пути.
Это однонаправленная система передачи сигналов, по которой управляющие сигналы от моторных центров (входят в состав ЦНС) передаются к эффекторам. Как правило, эти сигналы содержат меньше информации, чем сигналы, передаваемые по чувствительным путям. Поэтому двигательные пути могут быть проще и дешевле, чем чувствительные пути.
5. Эффекторы.
Эффекторами являются исполняющие органы. Это могут быть органы управления двигателями, трансмиссией, рулями, несущими винтами. Это могут быть приводы механизмов, обеспечивающих работу частей и механизмов робота (такими как масляный насос, например). Это могут быть также радиопередатчики, фары, специальные исследовательские инструменты, дальномеры и прицелы, системы наведения оружия и стрельбы, излучатели радиолокационных, ультразвуковых, акустических и инфракрасных сигналов, и так далее.
Отдельно следует остановиться на стандартных интерфейсах передачи данных. Они прекрасно вписываются в данную концепцию. Более того, благодаря наличию данной структуры это интерфейсы могут быть доступны для апгрейда и настройки.
Искусственная Центральная Нервная Система (ЦНС).ЦНС состоит из нервных центров и отделов формирования поведения.
составные части НЦ.
1. Чувствительные нервные центры.
2. Моторные нервные центры.
отделы формирования поведения:
3. Отдел рефлексов.
4. Отдел реакций поведения.
5. Отдел инстинктов.
6. Отдел решения высших задач.
Чувствительные нервные центры связаны с рецепторами через чувствительные пути. Вся информация, поступающая в ЦНС, поступает в чувствительные центры и проходит в них обработку.
Моторные центры связаны с эффекторами через двигательные пути. Любая активность любого эффектора возможна только через моторные центры. Активность моторных центров есть результат деятельности всей ЦНС.
Чувствительные центры можно сравнить со входами ЦНС, моторные - с выходами.
Все отделы формирования поведения имеют четкую вертикальную иерархическую структуру. Базовым отделом является рефлекторный. В этот отдел поступает информация от чувствительных центров, из этого отдела уходит информация для моторных центров. В рефлекторном отделе происходит формирование динамических стереотипов. В этом отделе записаны инструкции рефлекторных актов. Каждый рефлекторный акт однозначным образом активизирует определенное действие моторных центров. Все поведение робота описывается последовательностью рефлекторных актов: любое движение манипуляторов, работа двигателей, включение и выключение фотокамер.
Динамический стереотип является выработанной последовательностью рефлекторных актов, проявляемой в определенном режиме времени в ответ на сигнальные образы и их последовательности.
Надстройкой над рефлекторным отделом является отдел реакций поведения. Информация сюда поступает из рефлекторного отдела. Здесь записаны инструкции мотиваций, здесь создаются модели реализации мотиваций. Результат реализации мотиваций передается как раздражители для рефлекторного отдела, таким образом происходит управление нижестоящей системой.
Важный момент - в отделе мотиваций не может быть сгенерировано раздражителей для нижестоящего отдела, которые не могли бы поступить из чувствительных центров. То есть, для рефлекторного отдела нет разницы, формируются и инициируются динамические стереотипы под воздействием сигналов от чувствительных центров, или под воздействием сигналов от вышестоящего отдела.
Выше в иерархии расположен отдел инстинктов. Здесь содержатся инструкции инстинктов, формируются модели их реализации. Результат работы отдела - воздействие на мотивации нижестоящего отдела (усиление или их ослабление).
Отдел решения высших задач является надстройкой над отделом инстинктов. Здесь содержатся и формируются долгосрочные программы поведения. Результатом работы отдела являются воздействие на программы инстинктов нижестоящего отдела.
В статье сознательно опущены такие термины как условные и безусловные рефлексы, а вместо самого понятия рефлексов используются уточненные названия их разновидностей. Так как условные рефлексы являются устойчивой последовательностью рефлекторных актов в ответ на сигнальные раздражители (устойчивость последовательности при этом варьируется); а разновидности рефлексов позволяют точнее описывать их свойства и место в структуре поведения.
Подробная схема нервных центров, схема формирования программ поведения на каждом уровне (рефлексы, реакции поведения, инстинкты, высшие задачи), схема формата информации, схема распределения памяти - в отдельных статьях.
Добавлено 13.01.11 в 14.56:
