Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Структура нейро-экрана для отображения и анализа зрительной и звуковой информации




Как же будут формироваться и сохраняться знания в эмоционально-ориентированных суперкомпьютерах искусственного Интеллекта будущих поколений, не желающих уступить Человеку в оперативности и содержательной логике использования знаний? Прежде всего проследим как работает аналитический механизм головного мозга Человека при обработке основных зрительных и звуковых образов, представляющих наши индивидуальные знания. Предварительный анализ и построение таких образов выполняется автоматически без мысленного сопровождения отдельных этапов восприятия образов.

Теперь уже нельзя сослаться на рефлекторные дуги, поскольку и зрительная и звуковая информация предварительно обрабатывается, а в последующем и осознается головным мозгом, состоящим из: левого и правого больших полушарий коры, промежуточного, среднего, заднего и продолговатого мозга, соединенного со спинным мозгом. Функции каждого из них недостаточно ясны, но имеются предположения о их назначении, которые мы уточним на основе методов структурного и метапсихоанализа. Для последующего пояснения места и роли зрительного и слухового анализаторов приведем обобщенную структурную схему головного мозга Человека, которая представлена на Рис. 2-7.

Каждая из представленных подсистем головного мозга симметричны, т.е. имеют левую и правую стороны и половины, и соответственно, левые и правые видео (глаза) и аудио (уши) рецепторы. Обратимся прежде всего к зрительной информации, которая передает Интеллекту более 80% всех накапливаемых Человеком знаний. В анализе, построении и коррекции зрительной информации, по некоторым клиническим сведениям, принимают участие промежуточный мозг (зрительные бугры), средний мозг и затылочная часть больших полушарий головного мозга. Зрительная информация воспринимается Человеком в форме:

- пространственных зрительных образов;

- плоско рисованных зрительных образов.

- знаковых символических зрительных образов;

- темновых наведенных зрительных образов (видений, сновидений).

Наиболее интенсивный поток информации поступает в мозг Человека в форме пространственных динамически изменяющихся зрительных образов внешнего Мира. Но увы! Сознательно воспринимаются лишь сотые или тысячные доли этой информации.

"Казалось видят все одно и тоже.
Но, все увы не так! Похоже,
Что каждый видит то, что может
Или таким, как кто-нибудь поможет!
Все в механизмах зрения дробится
И если диво в страхе нам явится,
То видим мы лишь то, что знаем
Или хотя бы как-то представляем".
[ZodiaC+, Баллада о Луне, Стих 6]

Обратимся кратко к анализу того, что и как дробится в зрительных образах.

Изображение воспринимается от двух органов зрения, которые надо буквально: "беречь как зеницу ока". Два глаза - видеорецептора являются предпосылкой построения и восприятия пространственных трехмерных изображений, но первоначальные "младенческие" образы оказываются размытыми и плоскими. Не будем вдаваться в подробности оптического построения изображений глазами - это известно. Однако отметим некоторые важные особенности. Основой видеорецептора является сетчатка, покрывающая дно глазных яблок, с химико-электро-механическими преобразователями двух типов: около 7 млн "колбочек" -фотонейронов на основе светочувствительного йода - йодопсина восприятия цветных точек - пиксель изображений, которые расположены в круговой центральной области (желтом пятне) с высоким разрешением и соответственно высокой плотностью размещения, и примерно 130 млн. высокочувствительных "палочек"- фотонейронов на основе светочувствительного родона - родопсина восприятия черно-белых пиксель зрительных образов. "Палочки" образуют значительную периферийную горизонтально-эллиптическую область бокового обзора, которая дает возможность даже в темное время отслеживать перемещающиеся объекты.

Мозг работает в основном с центральной областью высокого разрешения, но быстро фиксирует резкие смещения в области бокового обзора как опасные, рефлекторно порождающие Страх. Судя по плотности восприятия зрительных образов в одной центральной области, которая составляет примерно 3000 * 2500 пиксель, глаза превосходят даже очень хорошую видеокамеру, а если учесть все видео окно нейро-экрана, то оно впечатляет: 45000 * 30000 пиксель. Однако среди них присутствуют очень много не контролируемых сознанием пиксель - почти 95%. Этот недостаток компенсируется рефлекторной подвижностью самой нейро-видеокамеры, но общей проблемой зрения Человека остается слишком большой процент того, что можно определить как: "показалось!"

Как же работает микровибрационная нейро-видеокамера? Немного о структуре. Оба глаза - видеорецептора непрерывно координируют свои области обзора и фокусировку на объекты наблюдения, которые при этом всегда оказываются в центре системы координат сведенной воедино пространственной области обзора. Этим занимается соматическая нервная система и ее рефлекторные дуги. От видеорецепторов сигналы возбуждения передаются по зрительным нервам - многомиллионным магистралям нейрофибрилл от каждого фотонейрона к нейронам серого вещества затылочной части головного мозга, причем пиксели, формируемые левым и правым глазами взаимно смешиваются путем переброса половины нейрофибрилл левого глаза, например, четных концентрических окружностей, считая от центра глаза, в правую магистраль, а половины нейрофибрил четных окружностей правого глаза в левую магистраль, такой же "перекрест" можно сделать в оптоволоконных системах отображения информации, как это показано на Рис. 2-8.

Формирование изображений выполняется одновременно в затылочной части правого и левого полушария на соответствующих многослойных нейро-экранах со многими миллионами пиксель. Непрерывные микровибрации от каждого фотонейрона несут в себе информацию об освещенности (амплитуда микровибраций), о цветности (частота микровибраций) и о пространственном положении освещенных точек объекта (фаза микровибраций). Уровень освещенности сетчатки глаз регулируется путем аккомодации (сужения-расширения) зрачков-диафрагм, а восполнение энергии для фотонейронов сетчатки реализуется за счет периодического моргания век с интервалом 2-3 сек. Необходимо отметить, что непрерывные микровибрации при передаче зрительных изображений используют более 80% энергетических можностей головного мозга, что требует обязательного пребывания с закрытыми глазами не менее 8 часов в сутки. Непрерывно возбужденные магистрали фотонейронов для передачи изображений на нейро-экран являются открытыми визуальными каналами в мозг Человека!

Собственно кора (серое вещество) головного мозга состоит из многих "выделенных слоев" нейронных структур с пространственным распределением в каждом слое возбуждения - микровибраций от свето- или других чувствительных нейронов, воспринимающих конкретную точку-пиксель возбуждения того или иного типа образа. Выделенные слои - это достаточно независимые, отделенные друг от друга разделительной тканью, многопленочные нейронные структуры, представляющие собой сильно связанные многоуровневые нейронные сети. Можно с высокой вероятностью утверждать, что удаление одного, двух или даже нескольких выделенных слоев коры головного мозга Человека не приведет к катастрофической потере работоспособности всей системы анализа и распознавания образов и принятия решений.

Восприятие тех или иных типов образов обеспечивается возбуждением соответстующих чувствительных (рецепторных) нейронов, невриты-аксоны которых, объединенные в магистрали рецепторных нервов, пронизывают все слои головного мозга и имеют непосредственные связи-переплетения в узлах-синапсах с теми или иными пленками соответствующих выделенных слоев. От большей или меньшей амплитуды, частоты и/или временной фазы микровибраций невритов-аксонов рецепторных нейронов глаза или уха зависит интенсивность возбуждений передаваемых в узлах-синапсах на дендриты воспринимающих нейронов первого уровня соответствующих пленок выделенных слоев головного мозга, которые в совокупности и образуют так называемый рецепторный слой нейронов (не путать с выделенными слоями) или нейро-экран головного мозга. В отличие от регистрирующих нейронов рецепторного слоя, нейроны второго и более высоких уровней нейросетей могут выполнять определенные преобразования возбуждаемых образов и называются эффекторными, а соответсвующие уровни нейросетей называются эффекторными слоями.

Зрительное видео-окно нейро-экрана состоит из первых воспринимающих нейронов рецепторного слоя многих пленок выделенных слоев затылочной части головного мозга, непосредственно связанных с фотонейронами глаз и обеспечивающих непосредственное восприятие в каждой "тонкой пленке" амплитуды, частоты и/или временной фазы возбуждений-микровибраций, представляющих конкретный пиксель зрительного образа.

Одной из задач, навыки решения которой приобретает ребенок в первый год жизни, является задача сведения изображений от левого и правого глаза и получение стереоэффекта в нейросетях-пленках каждого выделенного слоя на нейро-экранах левого и правого полушарий коры головного мозга (см. ранее Рис.2-8). Решение ее достигается за счет управления мышцами сведения глаз специальной рефлекторной дугой среднего мозга. Для приобретения навыков фиксации зрения (сведения изображений) необходима информация о дальности, которую ребенок получает путем прикосновений к погремушкам, наблюдения и прикосновений к лицу говорящего, т.е. путем включения и использования других органов чувств и ,в первую очередь, осязания. Сведение обеспечивает совпадение областей одинаковых возбуждений в цветовоспринимающих пленках каждого из выделенных слоев нейро-экранов в каждом полушарии и формирование четкой (не размытой) картины контуров возбуждений. Организационная структура анализатора и построителя многоцветных объемных изображений, воспринимаемых мозгом Человека, например, может иметь вид, представленный на Рис. 2-9.

Совпадение частот и фаз опорных микровибраций, например, трех цветов: "к" - красного, "с" - синего и "ж" - желтого, с частотой и фазой микровибраций конкретного пикселя позволяет локализовать пик возбуждения в конкретной пленке и в конкретном слое по глубине, что обеспечивает построение трехмерных цветных картин, одинаковых в каждом полушарии головного млзга. В случае дальтонизма у Человека нарушаются либо функции пленок или связей в нейронных слоях головного мозга, либо функции фоточувствительных нейронов глаз, например, при формировании нервных возбуждений (частотной модуляции). Отсутствие фазовой настройки нервных возбуждений в отдельных пленках и выделенных слоях приведет к "плоскому" восприятию зрительных образов, вследствие чего Человек не будет способен к пространственному видению и инженерной конструкторской деятельности.

Количество пленок-нейросетей и нейросетевых выделенных слоев в коре головного мозга превышает потребности "пространственного видения" и при хорошей освещенности энергия микровибраций фотонейронов достаточна для возбуждения значительного количества выделенных слоев-регистраторов зрительных образов, причем "глубинные" выделенные слои обладают более стабильными настройками-следами образов при "запоминании" и распознавании образов, которые становятся все более "четкими" при многократных восприятиях одного и того же образа (в процессе обучения или трудовой деятельности) и "стираются" со временем, если следы образа не восполняются (не реставрируются) самим Человеком. "Глубинные" выделенные слои коры головного мозга образуют память Человека или так называемый нейро-стек.

Первые несколько выделенных слоев головного мозга, например, до 8-10 выделенных слоев, считая их от внутренних, глубинных, т.е. самых близких к источникам световых, звуковых, вкусовых и др. возбуждений-микровибраций, способны выполнять достаточно сложные линейные и вращательные преобразования настроек-следов образов всех типов в процессе анализа и распознавания воспринимаемых образов. Эти выделенные нейросетевые слои-процессоры выполняют и многие другие преобразования следов образов, в том числе обратные преобразования-возбуждения темнового нейро-экрана (сновидения и грезы), а также реализуют соответствующие логические функции сознания, надсознания и подсознания Человека (разделы 2.5, 2.6 и глава 3).

Собственно запоминание конкрентого зрительного образа в самой простой интерпретации заключается в настройке проводимостей дендритов воспринимающих нейронов нейро-экрана и эффекторных уровней нейросетей в соответствующих пленках на восприятие множества i-тых точек контрастных границ контуров различных элементов-объектов зрительного образа в полярных координатах: ri-модуля вектора i-той точки и qi-угла поворота этого вектора относительно вертикали при совмещении центра системы координат с центром центральной области обзора глаз. Контуры таких элементов отслеживаются и распознаются в некоторой последовательности. Например, при взгляде на лицо встречного Человека мы в первые доли секунды исследуем нижнюю часть лица: подбородок и губы, затем верхнюю треть лица, т.е. прическу, лоб и уши, и уже окончательно устанавливаем признак: "Узнаю!" или "Не знаю!" после внимательного взгляда на центральную часть лица: глаза и нос.

На каждом этапе распознавания подсознательно производится отбор возможных знакомых лиц с подобными типами: подбородка и губ, прически, лба и ушей, носа и глаз. Распознавание не зависит от угла видения объекта и размеров его зрительного образа на нейро-экране, поскольку в процессе распознавания, т.е. сравнения со следами образов, производятся аффинные преобразования "увеличения-уменьшения" и "ограниченные повороты" элементов следов образов всех известных объектов.

Преимущественное совпадение элементов следов образов одного их известных объектов со зрительным образом воспринимаемого объекта на нейро-экране воспринимается как ощущение "Узнаю!". Такие "аффинные и поворотные" преобразования следов образов эквивалентны вычислению круговой свертки-корреляции в полярных координатах точек контуров элементов воспринимаемого зрительного образа и "эталонных" следов образов, сохраняемых за счет настройки нейросетей. Реально наше зрение воспринимает и распознает зрительные образы лишь при их ограниченном повороте относительно следа эталонного образа, например, в пределах от -45 град. до +45 град. при отсчете углов от вертикали. При повороте на 180 град зрительный образ уже не воспринимается как "подобный" и классифицируется как принципиально другой объект, например известные картинки лиц - перевертышей, литер А,Е и их перевернутых изображений для представления кванторов и др.

Особую роль в восприятии информации о внешнем Мире играет распознавание знаковых зрительных образов, с помощью которых представлены коллективные знания всего Человечества. Это символы алфавитов естественных языков общения, математические знаки и условные обозначения, формирование, распознавание и интерпретация комбинаций которых является важной функцией сознания и надсознания Человека.

Кроме видео-окон на нейро-экране, т.е. в рецепторном слое, имеются также звуковые (аудио) окна в правой и левой височных долях коры головного мозга, а также осязательные и двигательные (способов действий) окна в теменной области правого и левого полушарий. В осязательных окнах кроме тактильных образов формируются вкусовые и обонятельные образы, а также образы ощущений от различных органов тела Человека. Особое место в двигательных окнах нейро-экрана занимают восприятия образов способов действий, т.е. фаз движений руками, ногами, речевым механизмом, всем телом или отдельными его органами.

Обратимся к вопросам анализа и восприятия звуковой информации, которая занимает важную роль в выработке и принятии решений. В коре головного мозга Человека звуковая информация также порождает определенные образы, распределенные в многослойных нейронных структурах, составляющих достаточно четко выделенные аудио окна общего нейро-экрана. К звуковым образам относятся:

- интонационный звуковой образ;
- речевой звуковой образ;
- музыкальный звуковой образ.

Звуковые образы воспринимаются с большей эмоциональной реакцией, чем зрительные, однако количество получаемой информации в единицу времени на основе звуковых образов оказывается существенно меньшим. Основные знания накапливаются и представляются в знаковых зрительных образах, а формируются и отображаются в речевых звуковых образах.

"Что зрение?! Наш слух система подревнее
И в жизни ее роль существенно живее.
Весь организм на звук до клеток отзываясь,
За сокращенье мышц в ответе не скрываясь.
Не зря ведь тонкий слух как орган страх-агента
Был так давно учтен в системе комплимента.
И речь становится помощницей-увязкой
И важных сложных дел, и нам в Любви развязкой!"
[ZodiaC+, Баллада о Луне, Стих 18]

Определяющее влияние звуковой информации на поведение и координацию движений Человека очевидно из общей блок-схемы головного мозга, в которой аудиорецепторы непосредственно связаны с продолговатым мозгом пространственной координации и средним мозгом оперативного анализа интонационной окраски звуковых образов и стереофонической ориентации. Содержательная обработка, распознавание и классификация речевых и музыкальных звуковых образов и их конструкций производится височными долями коры головного мозга, т.е. в отдельных окнах единого нейро-экрана, представленного сведением (наложением) нейро-экранов левого и правого полушарий головного мозга. Очевидно единство механизмов восприятия и обработки зрительных и звуковых образов, причем "перекрест" слуховых нервов левого уха в височную долю правого полушария коры головного мозга и наоборот, на наш взгляд, осуществляется в среднем мозге, непосредственно воспринимающим интонационные звуковые образы.

Обратим внимание на значительную сложность аудиорецепторов, содержащих наружное, среднее и внутреннее ухо. Они берут на себя значительную долю задач анализа звуковых образов, и в частности задачу спектрального разложения звуковых сигналов. Специальный кортиев орган улитки внутреннего уха находится в жидкости, так называемой эндолимфе, и имеет вид спиральной арфы, содержащей множество волосков различной длины - дендритов чувствительных нейронов, на которых воспринимаются гармоники соответствующих частот от 500 гц до 20 Кгц. Особое значение для жизнеобеспечения приобретает выделение низкочастотных составляющих звуковых образов, свидетельствующих о силе и свирепости внешнего Мира, в том числе и природных явлений. Частоты от 20 гц до 500 гц воспринимаются непосредственно из воздушной среды окончаниями осязательных высокочувствительных нейронов, расположенных в барабанной перепонке среднего уха . Жидкостная среда улитки с арфой представляет собой спектральный анализатор высокочастотных составляющих звукового образа, которые вместе с низкочастотными составляющими передаются в средний мозг и используются для выделения угрожающих и других эмоциональных иероглифов естественного языка интонаций всего живого Мира.

Микровибрации с амплитудным и, возможно, фазовым представлением отдельных гармоник (обертонов) общего спектра звуковых образов от левого и правого уха по своим слуховым и улитковым нервам через средний и продолговатый мозг и очевидно через ряд коммуникационных узлов с перекрестом передаются в височные отделы коры головного мозга для возбуждения в специальных окнах нейро-экрана многослойных стереофонических картин звуковых образов. Структура анализатора звуковых образов имеет также многопленочную и многослойную организацию, подобную представленной на Рис.2-10.

Прежде всего отметим отличия зрительных и звуковых образов в их общей информативности. Если зрительный образ на нейро-экране представляется примерно 140 млн пиксель, то звуковой образ может представляться спектром, например, в 1 тысячу гармоник-обертонов или 1 тысячу пиксель по отношению к нейро-экрану, принимая во внимание самую низкую гармонику f0 = 20 гц и тысячу обертонов fi до 20 Кгц. Звуковые образы в нейронных структурах головного мозга фактически запоминаются своими спектрами {fi}, причем возбуждения от левого и правого уха создают в каждом выделенном слое стереофонический образ звукового сигнала с возможным выделением громкости (силы давления звука), высоты (частоты foсн основного тона), окраски (тембра), темпа и интервалов музыкальных звуков, а также пространственного расположения (направления) источника звука.

Отдельные пленки нейро-слоев воспринимают "временные фазы" микровибраций обертонов, что обеспечивается задержками в приеме соответствующих составляющих спектра звуковых образов первой и последующими пленками каждого выделенного слоя. В каждой пленке воспринимается спектр "аккорда", как сочетания музыкальных и других звуков, воспринимаемых в один и тот же момент времени, например текущий момент времени tk , а в более глубинных пленках воспринимаются звуки-аккорды, звучавшие в прошлые моменты времени tk-1, tk-2, ... tk-j,... tk-n . Темп передачи "аккордов" из пленки в пленку через некоторые малые интервалы времени d t, возможно с помощью коммуникационных нейронов, зависит от эмоциональной настройки Человека и может отличаться, что обуславливает восприятие и успешное распознавание музыкальных или речевых фраз как в быстром темпе, например "аллегро" или "престо", так и в медленных: "ларго" или "адажио". Очень важно накопить в пленках и сформировать такую последовательность спектральных составляющих звуков fi (tk), ... fi (tk-n), которая соответствовала бы определенной фонеме, те звуковой единице языка речевых образов, для последующего ее распознавания в многопленочных нейросетях соответствующих выделенных слоев звукового окна нейро-экрана.

Височные доли коры не имеют "цветного" деления слоев, но для восприятия звуковых образов как многих аккордов (временных срезов) fi (tk-j) всего спектра звуков или как минимум его основного тона foсн (tk-j), в звуковых окнах нейро-экрана используется существенно большее число пленок в каждом выделенном слое, чем при восприятии зрительных образов. Распознавание речевых звуковых образов, и в частности фонем, выполняется первыми выделенными слоями-процессорами на основе сравнения основного тона foсн(tk-j) возбуждаемого образа с настройками следов спектров эталонных образов fis(tk-j) слов языка общения в эффекторных слоях-уровнях всех пленок нейро-стека в каждом из выделенных слоев, что эквивалентно вычислению взаимной корреляционной функции спектров fis(tk-j ) и foсн (tk-j) при j=0,1,...n, например как:

значимые значения которой ("узнаю") формируются с задержкой на некоторое число тактов Ts= 0, d t, 2d t, 3d t, ...nd t, где Ts (n) - некоторое случайное время распознавания ("узнавания") воспринимаемого спектра звуков (основного тона) foсн (tk-j) относительно сохраняемых в нейро-стеке спектров fs (tk-j) следов эталонных образов фонем слогов или слов конкретного русского, английского и/или других языков.

Тональная и музыкальная настройка отдельных пленок и выделенных слоев головного мозга на запоминание обертонов fi (tk-j) при i=0,1,...m определяется как природными способностями, так и приобретенными настройками в процессе обучения и профессиональной деятельности. Если такие настройки не получены от природы или в процессе обучения, то Человек воспринимает музыкальные звуковые образы лишь эмоционально, не будучи способным отличить, например, звучание отдельных инструментов в оркестре или воспроизвести мелодию.

Процесс возбуждения, сравнения и запоминания тысячи ритмично изменяющихся пиксель спектральных составляющих звуковых образов и их конструкций обеспечивается как природными способностями "фазовой" и "темповой" настройки нейро-сетей звукового окна нейро-экрана, так и многократными мысленными повторениями отдельных фрагментов спектров звуков следов речевых или музыкальных образов до автоматизма в реализации их плавного последовательного вызова на нейро-экран. При воспроизведении речевых звуковых образов этот механизм реализуется в, так называемом процессоре вязания речи, архитектура которого будет исследована в последующих разделах.

В особые моменты отдельные впечатлительные люди могут произвести смещение или перенос звуковых образов в другие окна нейро-экрана и "увидеть" миражное цветное или черно-белое зрительное сопровождение, например, музыкального произведения. Такие видения-грезы в виде эмоциональных и достаточно сильных (ярких) возбуждений отдельных окон нейро-экрана характерны для всего живого Мира. Многим известно появление и продолжительное мысленное звучание навязчивого мотива или какой-нибудь навязчивой фразы, которые не требуют никаких усилий от Человека, поскольку они записаны в глубинных выделенных слоях височных долей головного мозга как фрагменты fis(tk-j) при i=0,...m; j=0,...n.

Мысленное "считывание и проигрывание" любимых мелодий настраивает Человека на ритмическую работу и помогают замедлить наступление усталости. Прекрасным обычаем является мелодичное пение в процессе раздумий или напряженной работы. Удивительно непринужденно текут рассказы и песни многих сказительниц и гусляров, причем слепые могут использовать большую часть нейро-экрана и связанной с ним памяти для хранения и ассоциативной обработки звуковых образов. Совершенно феноменальными оказываются интеллектуальные способности запоминания и мысленного воспроизведения музыкальных и речевых не только конструкций звуковых образов, но и целых произведений, и даже Библиотек произведений.

Важной функцией аудиорецепторов является стабилизация положения тела Человека в пространстве, т.е. определение "верха" и "низа", что реализуется специальными осязательными рецепторами уха, так называемыми цистерной-предверием и тремя взаимно ортогональными полукружными каналами, наполненными жидкостью. "Жидкостные" стабилизаторы вестибулярного аппарата в сочетании со стереофоническими аудиорецепторами пространственной ориентации среднего и продолговатого мозга, непосредственно связанными с двигательно-мышечной системой, под общим управлением многоцветной нейро-видеокамеры головного мозга обеспечивают высокую бое- и дееспособность Человека при реализации достойных Надежд и Планов в соответствии с сознательно, подсознательно и надсознательно поставленными целями и принятыми решениями при участии всех подсистем SoftWare, HardWare и EtherWare Интеллекта Человека.

 

2.4. "Стальная" многослойная организация эффекторной сети нейро-стека для распознавания образов и принятия решений (SteelWare Интеллекта)

Кроме рецепторных слоев различных окон нейро-экрана, которые непосредственно связаны со свето, звуко, вкусо и др. чувствительными нейронами органов чувств, кора головного мозга включает значительное число так называемых эффекторных слоев взаимосвязанных нейронов. Как было уже отмечено, эффекторные слои конструктивно и функционально разделяются на целый ряд "внутренних" нейросетевых выделенных слоев, выполняющих функции процессоров, и "глубинных" выделенных слоев, представляющих собой память или нейро-стек коры головного мозга, которые и составляют важнейшую нейрофизиологическую систему Человека - многослойный (как булатная сталь) и многопроцессорный суперпараллельный и высоконадежный нейросетевой эмоционально-ориентированный суперкомпьютер - SteelWare Интеллекта Человека для распознавания и обработки различного типа образов с целью оперативного анализа ситуаций-представлений о реальном Мире и принятия адекватных решений для обеспечения личных и общественных потребностей, выживания и продолжения рода.

Основной целью данной работы является попытка применения методов метапсихоанализа и системного анализа для исследования на функционально-логическом уровне основных интеллектуальных, морально-этических и логических функций головного мозга Человека, представляющего собой мощный нейросетевой суперкомпьютер, который на физическом уровне реализует настройку и ассоциативное запоминание следов зрительных, звуковых, вкусовых и других образов, а также преобразование и распознавание возбуждаемых в различных окнах нейро-экрана тех или иных типов образов (проекций) наблюдаемых объектов.

Не вдаваясь в подробности описания искусственных схем-моделей нейронов и нейронных сетей, например, таких как персептрон Ф.Розенблатта, когнитрон К.Фукушима или нейросети Дж.Хопфилда, которые конечно лишь приближенно воспроизводят функции биологических нейронов, все же отметим, что на этапах обучения и самообучения нейронная сеть каждой пленки и выделенных слоев коры головного мозга настраивается на восприятие каждого конкретного "эталонного" образа. Всякое распознавание образов включает в себя операцию сравнения воспринимаемого образа с "эталонными" образами, либо генетически представленными в нейро-стеке как в ПЗУ, т.е. постоянной памяти от рождения связанной части нейросетей головного мозга Человека, либо, в подавляющем большинстве случаев, накопленными в процессе обучения и самообучения.

В принципе нейронные структуры и нейрокомпьютеры являются специализированными вычислительными средами для распознавания образов на основе обучения и самообучения. Длительное наблюдение зрительного образа обеспечивает определенную настройку порогов восприятия данного образа по каждому входу-дендриту нейронов не только в окнах на нейро-экране, но и на более "глубоких" эффекторных уровнях нейросетей в определенных пленках соответствующих выделенных слоев.

Каждый образ на нейро-экране представляется огромным количеством точек-параметров. Для зрительных образов в видео окне это 7 млн. четко различимых цветных пиксель и 130 млн полутоновых пиксель зоны бокового обзора. Для оценки количества нейронов в многоуровневой нейросети одного выделенного слоя - нейро-процессора (компьютера) необходимо эти числа разделить на коэффициент интеграции (упаковки) элементов образа одним нейроном и умножить на количество уровней восприятия и упаковки образов в нейросети. Упрощенная структура трех уровней нейросети при обработке одним нейроном матрицы 3x3 элементов (пиксель), воспринимаемых его 9 дендритами с коэффициентом сжатия (упаковки) 9:1 или в общем случае N:1, для распознавания зрительных образов в пределах матрицы размером 27х27 элементов (пиксель), представлена на Рис.2-11.

Связи между нейронами различных уровней нейросетей, по видимому, можно сравнить со связями в графе N-арных деревьев, "листьями" которых являются дендриты нейронов рецепторного слоя, а ветвями и наконец корневыми вершинами являются аксоны промежуточных и конечных нейронов (КН), на выходах которых формируются сигналы Wi-"узнаю" для конкретных зрительных, звуковых и/или других образов.

Настройка на конкретный образ в процессе обучения нейросети, представленной на Рис.2-11, обеспечивается вариациями коэффициентов ak,j, bs,p и cr,i параметров дендритов на первом, втором и других уровнях нейросети. Конечное суммарное возбуждение, например максимум W1 соответствует только определенному образу, представленному некоторым множеством отличительных точек контура в матрице 27х27 пиксель.

Для пояснения схемы коммутации нейронов в нейросети, представленной на Рис. 2-11, и возможностей классификации образов введем понятие отображения общего окна SU нейро-экрана на 1-том уровне нейросети в виде сжатого окна SE1. Очевидно, что выходных сигналов Yj нейронов на первом уровне всего 81, которые будут восприниматься как 81 точка возбуждения - пиксель сжатого отображения зрительного образа, переданных на девять различных SE1-p нейро-экранов первого уровня нейросети.

Выходные возбуждения Zr,p каждого SЕ1-p нейро-экрана отражают дальнейшее сжатие зрительных образов и возможное выделение наиболее существенных признаков отдельных классов образов. На одном SE1-p экране воспринимается один класс образов. На следующем уровне нейросети имеет место сборка признаков элементов различных экземпляров соответствующих классов образов уже на 81 нейро-экране SЕ2-i, каждый их которых будет представлен всего одним для данного примера конечным нейроном с 9 входами и индивидуально настраиваемыми коэффициентами cr,i. Единственные выходные сигналы Wi этих конечных нейронов (КН) эффекторного слоя нейросети соответствуют вполне конкретному экземпляру класса образа-понятия, различаемому за счет настройки коэффициентов ak,j, bs,p и cr,i проводимостей дендритов по входам нейронов на всех уровнях нейросети.

Здесь необходимо сделать важный вывод, что сама структура нейросетей головного мозга Человека ориентирована на решение задачи классификации и "мыслящий Человек" (Homo Sapiens) всегда стремится использовать эти природные возможности. Девять или N различных SE1_p нейро-экранов первого уровня нейросетей отражают наши способности "одновременного" мысленного обзора классов образов и быстрой дифференциации вариантов развития ситуации в процессе принятия решений. Каждый нейрон воспринимает дендритами некоторое количество точечных возбуждений xk в соответствии с амплитудой, частотой или временной фазой микровибраций и формирует суммарное возбуждение Yj, например как это предусматривается в очень упрощенной модели нейрона-персептроне:

или

где: F - некоторая пороговая функция типа "скачок" восприятия "мощности" образа , ak,j и ds,j - настраиваемые в процессе обучения коэффициенты-параметры проводимости дендритов по прямым входам ak,j и входам для обратных связей ds,j, которые, например, устанавливаются максимальными (ak,j<=1), при восприятии граничных точек образа и минимальными (ak,j>=0) для остальных (фоновых) точек с последующей подстройкой порогов ds,j, что обеспечивает максимизацию (минимизацию) одного из суммарных возбуждений Yj при распознавании того или иного образа. Многие модели нейронов уже хорошо изучены и реализованы в виде аналоговых или аналого-цифровых БИС для нейрокомпьютеров. Однако в данной работе мы обойдем "технологию" распознавания образов и обратимся прежде всего к основам и механизмам мысленного принятия решений.

Следы образов в виде "настраиваемых" коэффициентов-параметров проводимости дендритов в нейросети после многократных подтверждений запоминаются на все более "глубоких" уровнях, что обеспечивает последующую быструю дифференциацию и распознавание образов. При коэффициенте сжатия N:1 общее число уровней (m) нейросети воспринимающей и распознающей образы с нейро-экрана размером S = P x P точек приближенно определяется как:

где: S, P и N формируются как целые степени небольших простых чисел, например как N = 2h или N = 3h.

Можно показать преимущества использования в природе троичной системы счисления и, в частности, для представления индексов-координат многоточечных зрительных образов. Использование матриц, размерность которых определяется целой степенью 3, например как S=3(2*m), позволяет четче отмечать координаты в декартовой и полярной системах координат, а коэффициент упаковки 9:1 отражает реальные классификационные способности Человека выделять на каждом очередном уровне формализации или детализации от 7 до 9 классов, признаков, модулей или блоков.

Для обработки и распознавания образов, представленных в центральной области обзора 7 млн. цветных точек при коэффициенте упаковки 9:1 потребуется всего m=8 уровней нейросети с общим количеством (g) нейронов на каждом уровне (g=S/N) примерно 800 тысяч, а всего Q нейронов в m-уровневой нейросети определяется как Q=m*g, т.е. 6,4 млн. нейронов с возможностями четкого выделения на восьмом уровне до 800 тыс. различных зрительных образов. Образы в зоне бокового обзора, хотя и представлены 130 млн. полутоновых точек, не запоминаются в нейросети, а их присутствие или отсутствие распознается меньшим числом нейронов, реагирующих на медленное или быстрое изменение световых пятен, для чего видимо достаточно двухуровневой нейросетевой поддержки с большим коэффициентом сжатия, например 27:1. Это еще 2 уровня по S/N нейронов, т.е. еще 2*130 млн./27, что составляет примерно 10 млн. нейронов или всего 16-17 млн. нейронов в каждой пленке. Если учесть многопленочную и многослойную структуру коры головного мозга и известные оценки общего количества 14-20 миллиардов нейронов, содержащихся в ней, то это дает возможность оценить количество выделенных слоев для обработки зрительной информации. Количество нейронов для обработки зрительных образов в одном шести- или восьми пленочном слое составляет примерно 96-136 млн. нейронов, что с учетом 30-40% выделенных для этой цели всех ресурсов головного мозга, дает оценку в 50-60 выделенных слоев нейро-структур, непосредственно и параллельно обрабатывающих и распознающих зрительные и другие образы.

Как мы уже отмечали в предыдущем разделе, узнавание возбуждаемого зрительного образа на нейро-экране выполняется за счет оценки его влияния на ранее принятые настройки нейросетей сразу во многих выделенных слоях, причем ряд слоев способны оперативно выполнять "масштабные" преобразования образов в полярных координатах и обеспечивать "узнавание" всех подобных образов, независимо от их размеров на нейро-экране, в частности, например, используя для этого "управляемую упаковку" образов в нейросетях. Важными условиями "узнавания" образов являются: их центрирование и ограниченность поворотов относительно зрительных образов, воспринятых в процессе обучения и самообучения.

Количество конечных нейронов (g=S/N) в нейросети, по видимому, определяет предельное число четко различимых зрительных образов, которые могут быть распознаны с нейро-экрана. Отдельные элементы изображений могут быть распознаны нейронами более высоких уровней нейросетей, но при этом резко сокращается поле (матрица) представления элемента образа. Так распознаются, например, символы алфавитов, знаки препинания и другие условные знаки, в том числе математические символы.

Выходные сигналы Wi конечных нейронов нейросетей всех окон нейро-экрана при узнавании соответствующих образов воспринимаются головным мозгом всех представителей живого мира как известные им базовые (независимые) и производные от них понятия в некотором пространстве знаний. Конечные нейроны эффекторных слоев нейро-стеков зрительного и звукового окон, формирующие выходные сигналы Wi-понятия как результат распознавания соответствующих образов, по видимому непосредственно связаны с окном способов действий двигательной зоны в теменной области коры головного мозга, что обеспечивает мгновенные реакции всех представителей живого Мира на известные им особо опасные или полезные (вкусные) образы.

Важным отличием реакций Человека является возможность словесного выражения своего отношения к воспринимаемому образу и понятию на основе воспринятых ранее способов действия и навыков управления (артикуляции) речевым механизмом для выражения "своих" мыслей. Причем отношение к Wi-понятию может быть отражено в речи, т.е. определено слово или семантически связанная цепочка слов, формируемая нейро-стеком окна способов действия, а точнее окна артикуляции, нейросети которого своими конечными нейронами непосредственно связаны с рефлекторными дугами управления мускулатурой речевого механизма: рта, языка, гортани и дыхания, которые и реализуют "вязание" структур звуковых речевых образов, с той или иной степенью достоверности отражающих реальный Мир и позволяющих скоординировать действия групп и коллективов людей. Общая структура связей эффекторных сетей нейро-стеков различных окон нейро-экрана коры головного мозга Человека представлена на Рис. 2-12.

На примере организации эффекторной сети головного мозга появляется возможность четко показать отличия баз данных, например, используемых для распознавания зрительных и звуковых образов, и баз знаний, которые накапливаются в окне способов действий для реализации соответствующих навыков и алгоритмов действий, в том числе способов и алгоритмов "убедительной артикуляции", которые воспринимаются как логическое мышление.

В базах данных для распознавания зрительных или звуковых образов осуществляется накопление и "пассивное" хранение достаточно больших массивов "эталонных" образов, в том числе фонетических звуковых и знаковых зрительных образов слов и словосочетаний, которые обеспечивают распознавание с общим восприятием лишь как: "понял" или "узнал" и возможно породить соответствующие, ассоциированные с этим понятием, действия.

Понимать - это значит накопить некоторое множество "эталонных" звуковых или зрительных образов, которые позволят нейро-стекам распознать подобные им образы и сформировать соответствующие сигналы Wi-"узнаю", которые могут иметь как словесную, так и лишь эмоциональную форму: "понял!".

Знать - это означает накопить некоторое множество способов "правильной" артикуляции, которые позволят "логически" связать и "убедительно" выразить в озвученных речевых образах некоторые понятия и их правильные или желаемые отношения в конкретной обсуждаемой проблемной области. Навыки "убедительной" речи приобретаются в течение всей жизни Человека и, в первую очередь, в процессе общения, воспитания и обучения на более чем пятнадцатилетних общих и высших образовательных школьных и институтских речевых тренировках и соревнованиях.

В базах знаний Wi-понятия связываются с "эталонными" образами способов действий (в речевой или двигательной формах) для обеспечения той или иной эффективности в соответствии с принятыми правилами и/или существующими закономерностями во взаимоотношениях Человека с другими людьми и внешней средой. Знания позволяют сформировать "адекватную", понятную окружающим реакцию в виде соответствующих действий, частным случаем которых является высказывание.

Основные знания Человека в виде синтактико-логических связок образов "правильной" артикуляции накапливаются в нейро-стеках окна способов (навыков) действий в лобных областях двигательной зоны правого и левого полушария коры головного мозга, которые непосредственно связаны нисходящими нервными путями с речевым механизмом (ртом, гортанью, языком и губами), а также со средним, продолговатым и спинным мозгом, а через них с органами и мышцами всего тела Человека. Многие "резкие" непосредственные реакции способов артикуляции или действия на те или иные образы и понятия не реализуются Человеком либо в связи с отсутствием подсознательной эмоциональной (энергетической) поддержки, либо подавляются (блокируются) сознательными и надсознательными волевыми усилиями навыков морально-этического поведения. Умение мыслить "про себя" в форме внутренней речи фактически сводится к привычной блокировке отдельных фаз артикуляции, например, дыхания и шевеления губами, при малозаметной реализации навыков "убедительной" артикуляции для себя, причем иногда в глубоких раздумьях все же звучит некое бормотание или даже тихая речь.

Нейро-стеки окна способов действия, которое подразделяется на окно артикуляции, окно координации и окно управления движением, как это показано на Рис. 2-10, вместе с нейро-стеками осязательного окна в центральной области мозга включают в себя до 50-60% всех нейронов коры головного мозга, что является подтверждением важности движения (способов действий) для всех представителей живого Мира. Отличительной особенностью и бедой Человека является заполнение нейро-стеков окна способов действия (движения) "эталонными" синтактико-логическими связками образов артикуляции вместо навыков координации или движения, что иногда даже опасно при усиленном изучении разговорной речи на иностранных языках в среднем или преклонном возрасте. Известны случаи полной потери навыков координации в пространстве и работоспособности при интенсивной работе в иноязычной среде и слабой языковой подготовке.

В общем случае выходные сигналы Zi нейросетей выделенных слоев окна способов действий являются управляющими сигналами, которые по нисходящим пирамидальным нервным путям передаются в периферическую нервную систему для реализации действий, связанных с зафиксированным понятием и соответствующим зрительным или другим образом. Но Интеллект Человека в том то и заключается, что прежде чем начать действовать он должен "подумать", принять и обосновать (объяснить) окружающим свое решение!

Часто само решение принимается Человеком только интуитивно, т.е. при передаче Wi с выходов нейросетей одного окна на входы рецепторных слоев других окон, и не в последнюю очередь окна способов действий, выходные управляющие сигналы Zi нейро-стека которого, "пропущенные через себя", т.е. по нисходящим и восходящим нервным путям с блокировкой выполнения в спинном мозге, позволяют на уровне образов ощущений от тела "представить" возможность выполнения принимаемого решения. И только затем правильно или неправильно подобранные связки слов в процессе внешней или внутренней артикуляции (раздумий) позволяют формально обосновать решение и озвучить его в речи для координации коллективных действий.

Общая схема умозаключений в любой интеллектуальной нейросети включает в себя несколько этапов преобразований:

распознавание образа ----> понятие ----> оценка ситуации ----> выбор способа действия ----> принятие решения ----> реализация способа действия.

Схема умозаключений в эмоционально-ориентированных интеллектуальных нейросетях включают также дополнительную сдерживающе-побуждающую цепочку эмоциональных реакций и корректирующих воздействий на реализацию привычных или необычных способов действий, которая базируется на известном для нейросети понятии и включает в себя:

понятие----> эмоциональная реакция (страхи, любопытство, заботы) ----> выбор природных или приобретенных навыков действий ----> усилительно-корректирующее воздействие на принятие решения (страсть, голод, холод) ----> управления и реализация навыков действий.

В интеллектуальных эмоционально-ориентированных нейросетях Человека схема умозаключений включает также параллельную цепочку словесного сопровождения для "глубокого" сознательного анализа ситуации и логического обоснования принятия решений, остро необходимую при координации коллективных действий, но не всегда используемую в бытовых условиях, как это показано на Рис.2-13.

Каждый из этапов в схеме умозаключений - это передача сигналов Wi-понятий с выходов КН нейросетей одних окон и нейро-стеков на входы нейросетей в других окнах с последующей обработкой понятия и сопутствующих факторов (других типов образов) в их эффекторных слоях и формированием новых Wi-понятий-ощущений и Zi-управлений-способов действий. Не редко люди используют Wi-эмоции без анализа понятий или Wi-слова без формирования соответствующих понятий, что практически исключает возможность принятия решений и приводит либо к импульсивным неадекватным действиям, либо к бесконечным и беспредметным разговорам.

В принципе схема умозаключений в обыденной жизни часто обходится без словесной поддержки, причем заметно опережение подсознательных эмоций даже по сравнению с надсознательной интуитивной оценкой ситуации и тем более с ее сознательным анализом на основе привлечения всей известной Человеку логики или хотя бы этики, которая заменяет логику во многих случаях и, в частности, в связи с ее отсутствием как таковой. Мы не будем подробно исследовать схему, приведенную на Рис. 2-13, поскольку методы и средства умозаключений и определяют логическую организацию и архитектуру Интеллекта Человека, которые будут рассмотрены более детально в последующих разделах.

Словесное сопровождение существенно замедляет процесс сознательного принятия решений, поскольку речевые образы слов и фраз сопоставляются со многими типами образов соответствующих понятий и их отношений в нейро-стеках различных окон нейро-экрана и в первую очередь с речевыми образами в нейро-стеке звукового окна и речевыми образами нейро-стека окна способов действий при артикуляции, в которых накапливаются базы знаний Человека в виде соответствующих типов речевых образов фрагментов "готовых умозаключений" по поводу принятия "правильных" или "неправильных" решений в тех или иных ситуациях, воспринимаемые в процессе всей жизни и трудовой деятельности Человека в результате общения, воспитания, обучения и самообучения. Нетрудно заметить, что первые две цепочки схемы умозаключений, реализуемые подсознанием и надсознанием в той или иной мере свойственны всем представителям живого Мира.

Особую сложность представляет концептуальный (содержательный) анализ функций нейросетей для надсознательной оценки ситуации на основе "прославленной" интуиции. В способностях интуитивного предвидения определенную роль играют возможности пространственных преобразований зрительных образов в некоторых выделенных слоях - процессорах

головного мозга и использования "эталонных" зрительных и ассоциированных с ними других типов образов в нейро-стеках всех окон нейро-экрана. Распознавание наиболее важных понятий и проблем в надсознательно мелькающих картинах и целых сценариях развития ситуаций при случайном или направленном переборе приемлемых вариантов способов действий обеспечивают возможность появления особо удачных решений, которые интуитивно приводят к совершенно удивительным невысказанным, но желаемым результатам. Такие "чудесные" предвидения и соответствующие редкие, но удачные совпадения обстоятельств, действительно имеют место и рассматриваются многими как Чудо.

Головной мозг Человека как нейросетевой суперпараллельный и высоконадежный интеллектуальный и эмоционально-ориентированный суперкомпьютер является совершенным творением Природы, но его логическая организация и архитектура могут быть реализованы не только на нейронах, но и на любой другой элементной или технологической базе в недалеком и даже обозримом Будущем.

 


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 582. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.072 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7