Н.М.Амосов - основоположник биокибернетических информационных технологий Николай Михайлович Амосов о своей жизни и творчестве Иллюстрации. Литература. Дополнительные материалы

Н.М.Амосов - основоположник биокибернетических информационных технологий

Весь раздел целиком, кб
Материал подготовлен к.т.н.А.М.Касаткиным и к.т.н.Л.М.Касаткиной, сотрудниками отдела "Нейросетевые технологии обработки информации" Международного научно-учебного центра информационных технологий и систем НАН Украины, (первыми аспирантами Н.М.Амосова в области кибернетики).
"Библия" отдела биокибернетики
Специфика школы Н.М.Амосова
Сеть информационных моделей (М-сеть)
Робототехнический период
Нейрокомпьютеры
Учитель
Моделирование в социологии
Иллюстрации. Литература. Дополнительные материалы.

Сеть информационных моделей (М-сеть)

Теоретические положения Н.М.Амосова о механизмах переработки информации мозгом и принципах порождения сложных психических функций были использованы при создании особого класса нейроподобной сети, получившей название М-сеть. М-сеть как инструмент моделирования механизмов переработки информации была предложена А.Касаткиным и Л.Касаткиной в 1966 г. Элементы М-сети соответствуют целостным нейронным ансамблям и описываются как нелинейные преобразователи аналоговой информации. Каждому элементу ставится в соответствие определенное понятие; связи между элементами отображают взаимосвязь и взаимовлияние связанных с такими понятиями реальных или виртуальных объектов, явлений, действий, состояний и т.п. Таким образом, М-сеть расширяет возможности нейронных сетей за счет привнесения ряда свойств семантических сетей.

Основная особенность М-сети состоит в том, что на множестве ее узлов и связей определены операции передачи возбуждения - численной величины, характеризующей текущее значение актуальности или ценности представленных узлами сети информационных дискретов. В каждый момент времени состояние М-сети может быть описано распределением возбуждений ее узлов. Специальная процедура осуществляет трансформацию и передачу возбуждений от одних узлов к другим по существующим между узлами направленным связям. Каждая связь имеет вес и может быть усиливающей или тормозной. За частью узлов М-сети фиксируется статус входных (рецепторных) и выходных (эффекторных). Центральная часть М- сети, в которой происходит собственно обработка поступающей по рецепторным входам информации, отображает знания и рассуждения человека-специалиста в рамках моделируемой предметной области. Существенную роль в работе М-сети играет система усиления-торможения - СУТ. В каждый момент времени СУТ выделяет наиболее активный узел, т.е. наиболее актуальную информацию, усиливая ее влияние на последующие процессы в сети. Выбор СУТ одного из выходных узлов интерпретируется как принятие решения, соответствующего семантике этого узла.

Разработанные в этот период компьютерные модели интеллектуального поведения РЭМ (1965-1967 г.) и МОД (1968-1971 г.) позволили продемонстрировать принципиальную возможность создания нейросетей, которые имитируют механизмы, порождающие сложные психические функции. В частности, были промоделированы механизмы порождения и влияния эмоций на формирование поведенческих актов. РЭМ и МОД создавались как прообразы интегральных роботов, способных самостоятельно оценивать собственное состояние (состояние своего "тела") и состояние окружающей среды, планировать свое поведение и принимать необходимые решения для реализации или коррекции плана. Модели РЭМ и МОД были первыми серьезными попытками отобразить средствами нейросети психологические аспекты поведения высших животных и человека.

Структура М-сети РЭМа состояла из взаимосвязанных подструктур, реализующих функции восприятия, понятийных обобщений, эмоциональных оценок и принятия решений. Это была первая попытка модельной реализации гипотезы Н.М.Амосова. Не было ясно, удастся ли вообще нужным образом организовать М-сеть, насколько сложна будет задача ее "настройки" для получения сколько-нибудь разумного поведения, даст ли нужный эффект работа СУТ. Ответы на эти вопросы можно было получить только путем создания функционально не специализированной модели. Именно поэтому и был выбран "роботный" сюжет - передвижение в условной клеточной среде, содержащей "опасные" и "полезные" для РЭМа объекты, т.е. "бытовое" поведение. Оценка соответствия модели гипотезе Н.М.Амосова производилась по двум критериям: целесообразность внешних проявлений поведения (собственно передвижения) и целесообразность "внутренних" реакций, т.е. побудительных мотивов выбора того или иного действия. Изменением структуры М-сети (или только весов отдельных связей) создавались разные типы "личности" РЭМа - агрессивный, спокойный, трусливый. В ходе эксперимента структура М-сети не изменялась. Экспериментов было проведено довольно много, что в то время (1966-1967 гг.) было непросто - М-220 была единственной "большой" вычислительной машиной в Институте кибернетики и "получить" машинное время было достаточно сложно. Но после РЭМа стало уже ясно, что на основе гипотезы Н.М.Амосова действительно можно создавать нейросетевые структуры, порождающие разумное поведение, и, что более интересно, разумную мотивацию этого поведения.

Следующая модель (МОД) была уже реализована на более мощной и быстродействующей ЦВМ БЭСМ-6, но поскольку и сама модель была более сложной, даже сравнительно простые эксперименты с ней по-прежнему требовали от 1.5 до 2 часов машинного времени. Основное отличие от РЭМа состояло в способности МОД планировать свое передвижение и обучаться в процессе взаимодействия со средой.


Робототехнический период