Партнеры

Счетчики








7.2.2. Устройство объекта класса 3.2

Интегральная теория создания ИИ

                        Общая схема объекта класса 3.2
                               ┌---------------┐
╔═══╗                          | ┌─┐  ╔═╗  ┌─┐ |                        ╔═══╗
║AU1╟<─────────────────────────┼─┤A├─>╢X╟─>┤B├─┼───────────────────────>╢BU2║
╚╤══╝                          | └─┘  ╚═╝  └─┘ |                        ╚══╤╝
 │                             |      Цель     |                           │
 │  ┌──┐                       └---------------┘                     ┌──┐  │
 └>─┤  │                            ╔═════╗                          │  ├<─┘
    │U1├───────────────────────────>╢U1U2U╟<─────────────────────────┤U2│
 ┌>─┤  │                            ╚══╤══╝                          │  ├<─┐
 │  └──┘                               _                             └──┘  │
 │                                     └──────┐                            │
 │┌---------------------------------------─┐  │  ┌------------------------┐│
 │|             Модуль M2.1                |  │  |    Объект класса 3.1   |│
 │| ┌─────────────────────────────┐        |┌─┴─┐|                        |│
 │| │ ┌────────────────────────┐  │        |│ U │|                        |│
 │| │ │ ┌-------------------┐  _  _        |└┬─┬┘| ╔═════════════════════╗|│
 │| │ │ |Ячейки памяти 4 шт.| ╔╧══╧╗       | _ _ | ║      Модуль M1      ║|│
 │| │ │ |      ┌─────────┐  | ║    ╟───────┼─┘ └─┼─╢                     ║|│
 │| │ │ |      │E1,R1,dU1├<─┼>╢    ║       |     | ╚═════╤══════╤═╤══╤══╤╝|│
 │| │ │ |      └────────┬┘  | ║    ║       |     |       _      _ _  _  _ |│
 │| │ │ |    ┌─────────┐│   | ║    ║       |     |       │      │ │  │  │ |│
 │| │ │ |    │E2,R2,dU2├│─<─┼>╢    ║       |     |       _      _ _  │┌─┴┐|│
 │| │ │ |    └────────┬┘│   | ║M2.1║       |     | ┌─────┴─────┐│ │  ││ГС│|│
 │| │ │ |  ┌─────────┐│ │   | ║    ╟─<─────┼─────┼─┤Uпредыдущее││ │  │└──┘|│
 │| │ │ |  │E3,R3,dU3├│─│─<─┼>╢    ║       |     | └───────────┘│ │  │    |│
 │| │ │ |  └────────┬┘│ │   | ║    ║       |     |   ┌──────────┴┐│  │    |│
 │| │ │ |┌─────────┐│ │ │   | ║    ║       |     |   │Eпредыдущее││  │    |│
 │| │ │ |│E4,R4,dU4├│─│─│─<─┼>╢    ║       |     |   └───────────┘│  │    |│
 │| │ │ |└────────┬┘│ │ │   | ╚════╝       |     |     ┌──────────┴┐ │    |│
 │| │ │ └---------┼-┼-┼-┼---┘              |     |     │ Eтекущее  │ │    |│
 │| │ │           │ │ │ │                  |     |     └─────┬─────┘ │    |│
 │└-┼-┼-----------┼-┼-┼-┼------------------┘     └-----------┼-------┼----┘│
 │  │ │           │ │ │ │                                    │       │     │
 │  │ │    ┌------┼-┼-┼-┼------------------------------------┼-┐     │     │
 │  │ │    |      │ │ │ │                                    _ |     │     │
 │  │ │    |      │ │ │ │      Модуль M2.2                   │ |     │     │
 │  │ │    |      _ _ _ _                                    │ |     │     │
 │  │ │    |╔═════╧═╧═╧═╧════════════════════════════════════╧╗|     │     │
 │  │ │    |║                       M2.2                      ║|     │     │
 │  │ │    |╚═════════════════╤═══════╤═══════════════════════╝|     │     │
 │  │ │    |                  _       _                        |     │     │
 │  │ │    |                  │     ┌─┴─┐                      |     │     │
 │  │ │    |                  │     │Em │                      |     │     │
 │  │ │    |                  │     └─┬─┘                      |     │     │
 │  │ │    └------------------┼-------┼------------------------┘     │     │
 │  │ │                       │       └──────────┐                   │     │
 │  │ └───────────────────────│─────────────────┐│┌──────────────────┘     │
 │  └───────────────────────┐ │                 │_│                        │
 │                       ┌--┼-┼-----------------┼┼┼--┐                     │
 │                       | ┌┴─┴┐               ┌┴┴┴┐ |                     │
 │                       | │ R │               │ E │ |                     │
 │                       | └───┘  Внешний мир  └───┘ |                     │
 │                       |     ┌---------------┐     |                     │
 │       ╔═══╗           |     | ┌─┐  ╔═╗  ┌─┐ |     |       ╔═══╗         │
 └──────<╢CU1╟<──────────┼─────┼─┤C├─>╢Y╟─>┤D├─┼─────┼──────>╢DU2╟>────────┘
         ╚═══╝           |     | └─┘  ╚═╝  └─┘ |     |       ╚═══╝
                         |     └---------------┘     |
                         └---------------------------┘
Приведем упрощенный (просто показывающий суть идеи и неоптимизированный)
алгоритм работы объекта 3.2, полагая что имеется 2 эффектора, 3 рецептора, и
4 ячейки памяти, содержащие такие значения:
((E11, E12), dU1, (R11, R12, R13))
((E21, E22), dU2, (R21, R22, R23))
((E31, E32), dU3, (R31, R32, R33))
((E41, E42), dU4, (R41, R42, R43))
--------> Начало алгоритма:
0. Инициализация:
    а) Получение значения U
    б) Uпредыдущее := U
    в) Eтекущее := ГС
    г) Eпредыдущее := Eтекущее
1. Получение значений U, R, E
2. Если U=0, то цель достигнута. Перейти на пункт 1.
---------------------------логика работы 3.1----------------------------------
3. Если U<=Uпредыдущее, то сделанный шаг оказался удачным (или нейтральным),
   3.1 делает новый шаг:
    а) Получает значение Eтекущее: Eтекущее := E
    б) Запоминается состояние U: Uпредыдущее := U
    в) Запоминается состояние Eпредыдущее: Eпредыдущее := Eтекущее
    г) Случайно генерируется новое состояние Eтекущее: Eтекущее := ГС
4. Если U>Uпредыдущее, то сделанный шаг оказался неудачным - привел к
   увеличению значения U, 3.1 возвращается назад:
    а) Запоминается состояние U: Uпредыдущее := U
    б) Осуществляется возврат к состоянию Eпредыдущее: Eтекущее := Eпредыдущее
    в) Так как в случае если и этот шаг окажется неудачным смысла
       возвращаться уже нет, поэтому 3.1 не сохраняет Eпредыдущее, а
       присваивает ему случайное значение: Eпредыдущее := ГС
---------------------------логика работы M2.1---------------------------------
5. dU := Uпредыдущее-U
6. Если имеются свободные ячейки памяти и dU>0, то записать в первую
   свободную ячейку (с номером i):
    Ei := E
    Ri := R
    dUi := dU
   Перейти на пункт 8.
7. Если dU>0, то шаг удачный, M2.1 производит заполнение памяти:
    а) Рассчитываются коэффициенты Ki по формуле:
       (1) Ki=sqrt((Ri1-R1)^2+(Ri2-R2)^2+(Ri3-R3)^2)),
       где i=1..4, sqrt - функция извлечения квадратного корня, значок ^ -
       знак возведения в степень (в данном случае в квадрат).
    б) Произвести уменьшение значения dUi у всех ячеек памяти по формуле:
                         Ki+1
       (2) dUi=dUi*(1- ────────),
                        H*Ki+1
        где H - большое положительное число (В принципе H можно рассчитать
        как произведение мощностей множества состояний рецепторов:
        H=|R1|*|R2|*...|Rm|).
    в) Если dU>=min(dUi), то записать в ячейку с наименьшим dUi текущее
       состояние рецепторно-эффекторных матриц (R, E) и dU.
       min(dUi) - минимальное значение dUi
8. M2.2 проводит подготовку к очередному шагу:
    а) Рассчитывает коэффициенты влияния Qi каждой ячейки памяти на будущий
       облик эффекторной матрицы. Чем больше Qi, тем меньше образ матриц
       запечатленный в i-й ячейке памяти похож на текущее состояние
       рецепторно-эффекторных матриц. Если Qi=0, то различия отсутствуют.
       (3) Qi=Ki/sqrt(3*dUi)=sqrt(((Ri1-R1)^2+(Ri2-R2)^2+(Ri3-R3)^2)/(3*Ui))
    б) Учитывает информацию поступающую из 3.1. Для этого рассчитывается
       коэффициент влияния массива Eтекущее на будущий облик эффекторной
       матрицы. Он рассчитывается как среднее арифметическое значений
       коэффициентов Qi ячеек памяти:
                Q1+Q2+Q3+Q4
       (4) Q0=──────────────
                     4
       Это позволяет вносить в процесс формирования матрицы эффекторов
       необходимый компонент случайности.
    в) Формируется образ эффекторной матрицы Em - расчет каждого компонента,
       j=1..3:
       (5) Emj=( (Eтекущееj)/Q0+(E1j)/Q1+(E2j)/Q2+(E3j)/Q3+(E4j)/Q4 )*
               *( 1/Q0+1/Q1+1/Q2+1/Q3+1/Q4 )^(-1)=
             ┌   4       ┐ ┌   4       ┐^(-1)
             │ ____      │ │ ____      │
             │ \     Eij │ │ \      1  │
           = │  >   ─────│*│  >   ─────│ =
             │ /___   Qi │ │ /___   Qi │
             │  i=0      │ │  i=0      │
             └           ┘ └           ┘
                    E0j*Q1*Q2*Q3*Q4+E1j*Q0*Q2*Q3*Q4+E2j*Q0*Q1*Q3*Q4
           = ──────────────────────────────────────────────────────────── +
              Q1*Q2*Q3*Q4+Q0*Q2*Q3*Q4+Q0*Q1*Q3*Q4+Q0*Q1*Q2*Q4+Q0*Q1*Q2*Q3
                             E3j*Q0*Q1*Q2*Q4+E4j*Q1*Q2*Q3
           + ────────────────────────────────────────────────────────────
              Q1*Q2*Q3*Q4+Q0*Q2*Q3*Q4+Q0*Q1*Q3*Q4+Q0*Q1*Q2*Q4+Q0*Q1*Q2*Q3
       Видно что если, например Q4=0, то Ej=Ej4, т.е. на матрицу эффекторов
       будет передано без изменения состояние образа эффекторной матрицы из
       4-й ячейки памяти.
    г) Чтобы избежать появления коллизий с 3.1, нужно перезаписать Eтекущее
       значением Em: Eтекущее := Em
------------------------------Производство шага-------------------------------
9. Производится шаг - матрица эффекторов переводится в состояние Em. Перейти
   на пункт 1.
--------> Конец алгоритма
Комментарии к алгоритму:
 - формула (2) реализует функцию т.н. ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ЗАБЫВАНИЯ. В среде
   функционирования 3.2 может быть множество логических доменов, поэтому
   при переходе в область другого логического домена зависимость E=M(R,F)
   претерпит изменения: реальная взаимосвязь U=M(R,F) будет другой, чем
   образы эффекторно-рецепторных матриц в памяти, оставшиеся со старого
   домена - может случиться так, что Ri будет примерно равным R, а при попытке
   скопировать Ei в E, dU станет совсем другим чем dU. Поэтому при переходе в
   новый домен желательно побыстрее заполнить память новой информацией.
   Поскольку заполнение памяти происходит путем записи информации в ячейки с
   минимальным dUi, то процесс забывания должен обеспечить в уменьшение dUi в
   зависимости от степени похожести текущего состояния рецепторно-эффекторных
   матриц с i-й ячейкой. В пределе получается такая зависимость:
   dUi=dUi/H, при Ki=бесконечность (т.е. когда вообще нет никакого сходства)
   dUi=0, при Ki=0 (100%-е сходство)
 - в памяти отсутствуют значения с dUi<=0, запоминаются только удачные шаги
 - так же как и в случае с объектом класса 3.1, приведенные схемы и алгоритм
   работы не являются описание способа достижения цели. Они говорят лишь о
   последовательности срабатывания блоков и только. Объект 3.2 фактически
   проводит интерполяцию/экстраполяцию поведения внешнего мира по узловым
   точкам - ячейкам памяти.
 - Из (5) очевидно что в памяти не должно быть 2-х или более ячеек памяти с
   Qi=0, поскольку возникает деление на 0.
 - ГС формирует E0 по принципу: каждому физически элементарному объекту,
   слагающему E0, приписывается случайное значение.
 - Описанный алгоритм является упрощенным и неоптимизированным. Он лишь
   показывает принцип работы. В нем не учитываются многие возможные варианты
   (например когда в памяти присутствует образ с Qi=0 и ГС тоже сформировал
   E0 с Q0=0). Поскольку учет всех возможных вариантов сделал бы алгоритм
   сложным, непонятным и нечитабельным, было решено ограничиться простым.
 - Так же как и в случае с объектом класса 3.1 приведенный алгоритм работы -
   это не алгоритм достижения цели. Он просто отражает последовательность
   срабатывания блоков. Точно так же как не существует у животных жесткого
   детального алгоритма их повседневного поведения, но есть логика общего
   стремления к цели (например выживаемости вида, борьбы за существование).
   Если убрать из среду существования 3.2 логические домены и универсальный
   интерфейс, то цель не будет достигнута, несмотря на оставшийся неизменным
   алгоритм работы.
В конце пункта "Треугольная схема объекта класса 3.1" мы поднимали вопрос
управления объектами Z, Zтекущее и Zпредыдущее. В случае если они
представляют собой логические домены, процедура их копирования несколько
упрощается. Рассмотрим два похожих логических домена A и B. Изменение
глобальных параметров логического домена A вызывает соответствующие изменения
в слагающих его более мелких доменах Ai. Если теперь произвести примерно
такие же изменения глобальных параметров домена B, то можно утверждать что
возникшие в результате этого изменения составляющих его доменов Bi будут
аналогичны изменениям Ai. Таким образом благодаря схожести логических
доменов A и B, для приближенного управления ими необязательно иметь в
формальных моделях полную картину. Следовательно, создателю объекта 3-го
порядка нужно лишь чтобы Z, Zтекущее и Zпредыдущее были похожими логическими
доменами.
Кроме этого в объекте класса 3.2 возможно считывать состояния объектов 1-го
порядка эффекторной матрицы (что и происходит в пунктах "1", "3.1 а)", "6"
рассмотренного алгоритма). Это имеет смысл, поскольку: во-первых в отличие от
объекта Z каждый их слагающих эффекторную матрицу объект 1-го порядка связан
с средой функционирования достаточно слабо; во-вторых заполнение памяти также
требует наличия возможности считывать состояние E.
Таково устройство наиболее простой разновидности объекта 3.2. Однако в таком
виде он малопригоден для практического использования.

newpoisk.narod.ru, 21 марта 2005 года