Возможности мозга
- Почему мы видим кpасный цвет кpасным, 27 ноября 2002 г.
- Re: О чём думает мозг, 18 августа 2002 г.
- Re: Что является носителем мыслей, August 16, 2002
- Есть ли в мозгу логические операции? 30-03-2001
- Re: Hейросеть и звук, April 10, 2000
- Re: Скорость мышления, 20/10/99
- Скорость мышления, 19/10/99
- Re: Резервирование, 23 мая 1999 г.
- Re: Вера и ИИ, 12 марта 1999 г.
- Как устроен нейрон? 8 июня 1998 г.
Почему мы видим кpасный цвет кpасным
Мне кажется, что красный цвет похож на оранжевый и не похож на зелёный. Это естественно, или просто меня так приучили с детства?
Можно нарисовать линейную шкалу, вдоль которой красный цвет плавно переходит в зелёный, не проходя через оранжевый. Может ли быть, что кому-то зелёный цвет кажется ближе к красному, чем оранжевый?
Может ли быть, что кто-то видит радугу со сдвигом по фазе. Видит красный вместо зелёного, зелёный вместо фиолетового, и фиолетовый вместо красного. Можно ли это проверить? К чему это приведёт? Правильно ли поставлен этот вопрос?
Когда речь заходит об "упорядоченных ощущениях", то у большинства из нас подобных вопросов даже не возникает.
Почему мы чувствуем холод именно холодным, а не каким-нибудь другим? Почему мы слышим громкий звук именно громким?
А в чём проблема? Ясно, что звуки можно упорядочить по громкости и по высоте. Видимо, ухо хорошо приспособлено к различению разных громкостей и высот. Следовательно, мозгу не так уж трудно уловить эту упорядоченность. Это приводит к тому, что мы субъективно упорядочиваем громкости и высоты звуков именно так, как они упорядочены по их физическим свойствам.
Кажется, с восприятием цветов дело обстоит сложнее. Используются двумерные и даже трёхмерные (по числу "основных" цветов) шкалы цветов. Существует несколько стандартных цветовых таблиц, в которых соседними оказываются разные цвета. Похоже, что упорядочить цвета не так просто.
Но и не так сложно. Физическая шкала цветов в принципе не отличается от шкалы звуков. Высоты тона и цвета могут быть однозначно связаны с линейной шкалой частот. Громкость и яркость представимы через шкалу потока мощности.
Линейная шкала цветов, вроде радуги, содержит все воспринимаемые цвета. Шкала частот от 20Гц до 20кГц содержит все высоты звуков. Значит, уверенность в одинаковости восприятия звука, и предположение о возможном неодинаковом восприятии цветов основаны не на природе цвета и звука, а на чём-то другом. Наверно, на том, что мы плохо представляем себе устройство органа слуха, зато слышали о трёх видах цветочувствительных колбочек.
Сомнение более конструктивно, чем необоснованная уверенность. Нужны ли вообще разумные пределы сомнению? Нам больно одинаково? Возможен ли сдвиг по фазе в чувстве голода, боли, усталости? Может кто-то воспринимает полную изнурённость, как просто усталость, усталость как бодрость, а бодрость, как полный упадок сил?
И вообще, откуда берётся такое разнообразие ощущений? Знакомы ли нам все принципиально допустимые "конструкцией человека" разновидности ощущений?
Мария полжизни прожила в чёрно-белом мире, где и стала доктором наук по любимой ею теме - восприятию цветов. Со зрением у неё всё в порядке, однако никаких цветов, кроме различных по яркости оттенков серого цвета она пока не видела. И вот она выходит на улицу. Какими она увидит наши цвета? В любом случае, это будет новое ощущение, не сводимое к "книжным знаниям".
Можем ли мы выйти куда-то, и обнаружить, что мы способны воспринимать другие чувства? Допустим, мне дали новый орган - датчик магнитного поля, подсоединённый к нервной системе через вживлённые контакты или через индуктивный канал. На что похож новый спектр ощущений, соответствующий шкале напряжённостей поля?
Может ли кто-то воспринимать зелёный цвет как красный, а красный как зелёный? Допустим, именно вы имеете такой "дефект зрения", не нарушающий информативность цветового восприятия. Нашу радугу (красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый) вы видите несколько иначе: зелёный, оранжевый, жёлтый, красный, голубой, синий, фиолетовый.
Пусть, для простоты рассуждений, в природе нет других цветов, кроме перечисленных. Вы видите розу и считаете её красной. Цвет розы вызывает у вас такое же чувство цвета, какое у меня вызывает цвет зелёного листа. Листья вы воспринимаете красными, такими, как я вижу розу, но вы, как и я, считаете их зелёными. Так вас научили.
Никакие рассуждения и эксперименты не могут доказать, что вы воспринимаете зелёный и красный цвет не так как все. Также и вы не можете установить, что другие люди видят розу в ином цвете. Вы считаете, что все люди в принципе устроены одинаково, и они воспринимают цвет розы таким же "красным", каким её видите вы.
Из этого мысленного эксперимента кроме всего прочего следует вывод о том, что не требуется всем одинаково воспринимать один и тот же цвет радуги. Достаточно различать цвета. Неспособность различать некоторые цвета уже можно обнаружить, и это может привести к ухудшению качества жизни.
Если для выживания достаточно отличать красный цвет от зелёного и не требуется иметь встроенное специфическое восприятие красного цвета, то зачем эволюция дала нам это восприятие?
Вообще-то, зрение устроено не очень совершенно. Мы можем составить зелёный цвет из синего и жёлтого, а можем и из других цветов. К этой неоднозначности зрения приспособлены упомянутые выше таблицы цветов, которые используются не для представления всех возможных цветов, а для смешивания красок.
Слух устроен лучше. Однако вы можете удивиться, узнав, что в улитке уха нет чувствительных элементов, настроенных на определённые высоты тона или громкости звука. Представьте, что на каждую ноту реагировал бы отдельный резонатор. Тогда при повреждении некоторых чувствительных элементов, мы бы вообще не слышали, или очень тихо слышали некоторые ноты. Ухо устроено проще и надёжнее. При всех высотах тона и громкостях работают практически все волосковые рецепторы (). Физически, они реагируют на касание "текториальной" мембраны. Из потока сигналов о "возбуждении" тысяч рецепторов мозг выделяет то, что требуется для узнавания и действия.
Сознание обнаруживает в звуке частоту, громкость, тембр и прочие "культурно обоснованные" признаки, ассоциативно привязанные к другим ощущениям, источником которых тоже является внешний мир.
Для кошки шуршание под полом вообще не "звук", а один из признаков мышки. Кошка различает оттенки запахов и звуков, но, наверно, не отличает "обоняние" и "слух", так как приписывание частей потока восприятия к органам чувств является интерпретацией.
По аналогии с цветом розы, громкий звук вызывается падением большого дерева, а тихий звук - падением маленького деревца. Калибровка шкалы громкости происходит по мере накопления опыта путём ассоциативной привязки к внешним событиям, а не потому, что "громкое" и "тихое" ощущение принципиально отличаются по своему внутреннему субъективному представлению, или по формату нервного информационного потока. При развитии органа слуха эволюции было достаточно, чтобы мы различали громкий и тихий звук, и не требовалось, чтобы восприятия таких звуков были какими-то вполне определёнными.
Калибровка цветового восприятия тоже происходит через ассоциативную привязку к внешнему миру. Красный предмет имеет цвет розы, а зелёный - цвет листьев.
Когда Мария впервые выйдет на улицу, то она увидит, что живой цветок розы и её листья различаются больше, чем на чёрно-белых изображениях. Со временем она обнаружит многие предметы по окраске похожие на розу, и многие другие - похожие на листья. Она научится надёжно различать красный и зелёный цвет, и даже скажет вам, что эти цвета совсем не похожи. Если только будет не слишком поздно. С возрастом способность к обучению ухудшается.
Опыт с очками, взаимозаменяющими красный и зелёный цвет без потери информативности, мог бы подтвердить, что человек способен привыкнуть к таким очкам. Через некоторое время он снова увидит розу красной. А когда снимет очки, то увидит её зелёной, пока опять не приспособится к задаваемой внешним миром карте цветов.
Если опыт даст другой результат, и человек в таких очках всё время будет видеть розу зелёной, то придётся признать, что либо существует "встроенное" специфическое восприятие каждого цвета, либо приучение к различению цветов происходит в раннем детстве, а затем эта способность теряется.
Я думаю, что не полностью теряется. Женщина, ослепшая в результате аварии, в возрасте больше 40 лет снова научилась . Она видит глубину пространства и форму предметов, и иногда даже забывает, что эта информация приходит через слух.
Слепым с детства это способ компенсации зрения мало помогает. Значит есть критический возраст, до которого нужно освоить зрительную ориентацию.
Из этого опыта следует, что первоисточником зрительного восприятия являются не глаза и не зрительная система, а сам внешний мир. Но удачно устроенный орган зрения, конечно, нам здорово облегчает жизнь.
Эксперименты по "цветовой пластичности"
Люди жили 4 часа в день в одноцветной комнате, или весь день носили цветные контактные линзы. Использовалось 2 цвета: красный и зелёный.
Для контроля изменения восприятия применялась шкала от красного до зелёного цвета, полученная, как часть спектра радуги, и отградуированная в единицах длины волны.
Каждый день, и после окончания эксперимента измерялось субъективное положение "чисто жёлтого" цвета (примерно 575 нм) на этой шкале. Отклонение точки жёлтого цвета при одних и тех же условиях для одного человека при повторном тестировании было не более 1 нм.
Те кто проводил время в красной комнате, стали менее чувствительны к красному, а кто в зелёной - к зелёному. Сдвиг точки жёлтого цвета доходил до 4 нм. В итоге "красные" указывали, как на жёлтый, на такой цвет, который для "зелёных" отличался от их "чисто жёлтого" на 8 нм. Это половина интервала между красным и зелёным цветом. Время восстановления нормального восприятия после окончания эксперимента - больше недели.
"Нормальное" восприятие жёлтого цвета у всех довольно одинаково. Оказалось, что у двух человек доля красных колбочек в сетчатке отличалась примерно в 3 раза. При этом точка "жёлтого" у них отличалась всего на 2 нм. Вот этот факт и говорит о настройке цветов не по "внутреннему восприятию", а по согласию с другими людьми.
Удивительно, что мы вообще чётко различаем красный и зелёный цвет. На графике справа приводится чувствительность трёх видов колбочек к разным длинам волн.
Красные и зелёные колбочки отличаются друг от друга очень мало. На уровне -3дБ "красные" колбочки отличаются от "зелёных" на 10-20 нм, а от "синих" на 100 нм.
27 ноября 2002 г.
Источник:
Re: О чём думает мозг
18 августа 2002 г. 12:13
"", конференция на сайте
Ячейки мозга-нейроны, как и ячейки RAM-конденсаторы, "хранят" своё состояние. Не зная правил хранения невозможно установить, что хранимые данные представляют собой bitmap или текст или коды программы. Ни в памяти, ни в компьютере нет этих "правил хранения". Они находятся в голове программиста или в учебнике. Эти правила принадлежат культуре. Они внешние по отношению к компьютеру.
Есть две ступени распаковки данных, хранимых в памяти, как состояния ячеек. Первая ступень - это преобразование состояния ячеек в материальный код, который выводится на экран. Вторая ступень - это понимание того, как этот код вписывается в прочие символы культуры. Первую ступень выполняет компьютер, используя программу, а вторую ступень выполняет пользователь компьютера.
На первой ступени при помощи врождённых и приобретённых правил преобразования нервных импульсов, информация о состоянии мозга, зависящем также и от текущих входящих потоков данных, преобразуется в усилия мышц. На второй ступени человек понимает, как эти движения (и вызываемые ими физические изменения в окружающем мире), вписываются в известные ему культурные символы.
В обоих случаях окончательный смысл данным придаёт один и тот же человек. Отсюда следует, что конкретное устройство компьютера или мозга имеет довольно таки второстепенное значение. Важно только, чтобы эти устройства без особых искажений хранили и воспроизводили свои внутренние
коды. А периферия (принтеры, руки, язык) должны однозначно преобразовывать внутренние коды в материальные символы.
По моему мнению, ни в RAM, ни в мозге не требуется иерархическое хранение данных. Иерархия возникает на уровне интерфейса, а не на уровне памяти.
Мозгу не требуется анализировать и классифицировать окружающий мир, сравнивать предметы или ориентироваться в пространстве. Его пространственное расположение относительно соседних частей человека никогда не меняется.
А вот положение человека изменяется, и ему приходится ориентироваться в пространстве. Для этого в первую очередь используются свойства пространства, во вторую очередь - свойства органов восприятия и движения, и в третью очередь используется свойство мозга запоминать и воспроизводить нужные коды, для управления мышцами.
Мозг, как и память компьютера, не имеет средств для распознавания физической природы источника данных. Этим он тоже похож на центральный процессор. Он принимает, перерабатывает, и выдаёт данные.
Re: Что является носителем мыслей
Friday, August 16, 2002fido7.ru.ai
В некотором смысле, мозг действительно выполняет логические операции и этим похож на компьютер. Отличие в том, что они хранят в памяти и обрабатывают.
Компьютер запоминает, обрабатывает и выводит на экран буквы. Каждую букву он хранит в одной ячейке памяти, и каждой букве соответствует нажатие одной кнопки на клавиатуре. Это очень эффективно для экономии памяти и ускорения обработки. В общем, компьютерное число, или цвет, или звук - это разновидности понятных нам символов. Все эти символы имеют внешнее по отношению к компьютеру материальное представление: изображение буквы или числа, определённые узнаваемые звуки и т.п.
Мозг, как нейронный процессор, хранит, обрабатывает, вводит и выводит нервные сигналы. Ни эти сигналы, ни хранимые в нейронах "данные" не имеют смысла понятных нам материальных символов. Все нервные сигналы являются "внутренними" для организма.
Поэтому, когда используют ассоциативный поиск понятий в базе данных, и представляют результат работы в виде предложения на естественном языке, то неправильно говорить, что такая система моделирует работу мозга. Точнее будет сказать, что она моделирует мышление: логику и способ рассуждений человека.
В работе мозга, конечно, есть своя логика. Но она не имеет отношения к логике мышления. Мышление опирается только на материально представимые символы и понятия. В этом смысле, мышление всегда образное.
Человек наблюдает внешний мир, мысленно играет с его образами, и при этом делает правильные или ошибочные или новые умозаключения, которые представимы в образах, и могут быть материализованы, например, высказаны или записаны на бумаге.
Мозг - это инструмент, похожий на компьютер по принципу работы, но не по характеру обрабатываемой оинформации. Он обрабатывает, хранит и в нужное время воспроизводит нервные сигналы для того, чтобы мы могли "вспомнить" какие-то усилия мышц, движения глаз и сигналы на сетчатке, соответствующие образам из внешнего мира. Мозг обеспечивает нашу возможность пошевелить правильно голосовыми связками, языком, мышцами глаз и рук. Но при этом мозг не хранит и не обрабатывает образов из внешнего мира.
Мы в большой степени используем сам внешний мир для размышлений и для получения верных выводов об устройстве мира. Без использования органов чувств, и без активного действия в этом мире мы не смогли бы рассуждать вообще. Не было бы предмета, то есть образа, для рассуждения.
Чтобы отличить мозг, как биологическое устройство, от сознания, как способности воспринимать и сопоставлять образы внешнего мира, лучше не приписывать мозгу функций сознания. Мозг не имеет мышления, не хранит изображения лиц наших знакомых, не делает логических выводов о том, о чём мы рассуждаем.
Схема и устройство телевизора не имеют никакого отношения к тому, о чём говорит диктор.
Мой , устроен именно так: с внешним миром общаются органы, а мозг, управляющий этими органами, не использует сведений о внешнем мире и об устройстве органов.
Есть ли в мозгу логические операции?
30-03-2001 23:24Очень многие думают, что внутри мозга выполняются логические (и другие) операции. Многие же думают, что операнды, над которыми трудится мозг, - это полноценные символы. Мы только не знаем "язык мозга", а то бы давно создали точно такую же и даже лучшую программу на этом языке.
Более осторожные говорят, что нет доказательств наличия такого языка. Но каждый нейрон уж точно выполняет сравнения и какое-то действие в зависимости от логического результата сравнения.
Первые молятся на базы данных (БД). Вторые - на нейронные сети (НС).
Откуда происходит идея о логике мозга? Мы умеем логично рассуждать и оформлять эти рассуждения в виде логических формул. Мы знаем, что внутри компьютера происходят именно логические операции. Размышляя о построении ИИ путём написания особой программы, мы приходим к выводу "по аналогии": видимо мозг человека похож на компьютер.
Внутри компьютера происходят логические операции, а на дисплее возникает изображение результата этих операций в понятной человеку форме. Так же и внутри мозга происходят логические операции (может быть наше мышление - это они и есть). Их результат выражается в виде понятных другим людям движений руками, ногами и языком.
Обратите внимание, что это не доказательство, а аналогия. И если на основании такого рассуждения вы становитесь убеждены в том, что "мозг думает за вас", то использовать логику в разговоре с вами бесполезно. Вы предпочитаете догматы веры.
Вот точно такая же аналогия. Говорящая голова в телевизоре порой рассуждает здраво и я могу предположить, что внутри телевизора выполняются операции над символами, в результате которых формируются логически обоснованные высказывания, преобразуемые говорящей головой в понятные нам звуки.
Но тут вы встрепенётесь: нет, это надувательство! Голова - сама по себе, а телевизор сам по себе. Даже если бы он был весь насквозь цифровой, то логика телевизионных микросхем не имеет никакого отношения к тому, о чём говорит диктор.
Да? А куда же подевалась ваша идея о логике мозга? Вы не хотите распространять эту аналогию на телевизор просто потому, что знаете, как он устроен. Оказывается, незнание работы мозга является для вас веским аргументом для вывода о присущей мозгу логике.
Рассмотрим теперь другую аналогию. Я знаю, что где-то на входе телевизионной системы действительно находится разумный человек. Понятные нам звук и изображение поступают в электронные каналы переработки информации. Там они могут быть многократно преобразованы в разные формы, оцифрованы или, наоборот, превращены в радиоволны. На выходе телевизионного приёмника вновь создаётся понятное нам изображение и звук, которые не имеют никакого отношения к тому, что происходит с сигналом при передаче. Никакого отношения. Обратите внимание.
Теперь посмотрим, откуда мы узнали, что рассуждаем логически. И как мы научились искусству рассуждения вплоть до программирования.
От рождения мы не были сильны в логике. Одинокий Маугли никогда не заговорит по-русски и не заинтересуется проблемой ИИ.
То, о чём мы сейчас говорим - это повторение уже сказанных слов с очень незначительными вариациями. Эти слова и идеи мы услышали от других людей или прочитали. На входе у нас имеются слова, знания, русский язык, способы правильного рассуждения, а на выходе - они же. Что происходит внутри мозга, не имеет к этому никакого отношения.
Вот почему мозг должен обеспечить нас способностью к обучению, но он вовсе не обязан рассуждать, делать выводы, "извлекать данные и знания". Это наша, а не его забота.
Не обязан, но если это полезно для того, чтобы мы лучше обучались, то пусть рассуждает. Эту полезность надо логически обосновывать, а не принимать на веру.
Как устроен нейрон?
8 июня 1998 г. 7:13fido7.ru.ai
У моллюска Aplysia 20000 нейронов. Они довольно крупные и не слишком плотно расположены. Поэтому бедная Aplysia - жертва науки.
Количество нейронов в мозге можно оценить по его объёму. При этом можно ошибиться не более чем на порядок из-за различия в размерах нейронов. Например, у насекомых они в несколько раз меньше, чем у млекопитающих. У муравья до миллиона нейронов. У осьминога сотни миллионов. Все живые нейронные структуры можно считать сетями.
Уровень интеллекта животного зависит не только от количества нейронов. Осьминог довольно плохо ориентируется в пространстве, так как не имеет жёсткого скелета. Например, когда он догоняет краба и заплывает за ним в трубу, он видит, что краб в конце трубы уплыл в сторону. Осьминог не понимает, в какую сторону уплыл краб. Он статистически равновероятно сворачивает в конце трубы в разные стороны.
Такой же тест, проведённый на воронах, показывает, что они совершенно точно ориентируются и поворачивают всегда в нужную сторону.
Курица в конце трубы останавливается и делает "разгребающие движения лапами".
Между тем у вороны и курицы число нейронов раз в десять меньше, чем у осьминога.
Кроме того, у осьминога, а ещё заметнее у морской звезды, сильно рассредоточенное "Я", так как большая часть нейронов находится вне мозга в других нервных узлах. Бывает, что "ноги" морской звезды разрывают её, потому что у каждой ноги может быть своё мнение, о том куда ползти.
У простейших животных скорость передачи сигнала вдоль нервных волокон порядка 1 м/c, а у млекопитающих она доходит до 100 м/c. Это важно для быстрой реакции. По этому параметру роботы легко обгоняют человека.
Re: Вера и ИИ
12 марта 1999 г. 22:43relcom.sci.philosophy
On Friday, March 12, 1999, Evgenij Barsukov evgen@camd1.kkpcr.re.kr пишет
> Вы хотите сказать что мозг вашей бабочки непрерывно посылает самые разнообразные команды, и только некоторые из них выполняются "переферийными" огранами?
Да. Огран сам решает, как интерпретировать команду.
> Точнее сказать, мозг не знает изначально реакцию от посылания некоего числа?
Точно не знает, но догадывается. Мозг вырабатыват команды не случайно, а на основе предыдущего опыта, так чтобы обеспечить успешное будущее. Я боюсь вас запутать, но, на самом деле, в моём алгоритме мозг не вырабатывает конкретных команд, так как смысл устройства органа ему не доступен. Он вырабатывает нечто вроде "действуй так же, как и 3, 48 или 61 секунду назад, если хочешь".
> в любой конкретной задаче (в том числе тех к-е достаються реальным живым существам) набор возможных действий физически ограничен. Т.к. центр управления живого существа неразделим с его органами, он в принципе не может быть способен на отдачу "несуществующих" команд. Это можно представить как ниточку-нейрон, соединяющий каждый орган и центр управления. Центр не может "дергать" за несуществующие "ниточки".
Верно. Но в живой нервной системе нет и "систематического" перебора вариантов. Движением какой-нибудь мышцы управляет сотня тысяч нейронов. Если попробовать перебирать и взвешивать хоть малую часть из 2^100000 вариантов команд, то никакой самый распараллельный мозг ничего достойного не выберет. Но если нервная система руки сама способна хранить сотню шаблонов поведения, то мозгу достаточно дёргать поочерёдно за одну из 100 ниточек. Это решает все задачи управления рукой и не требует никаких особенных вычислительных ресурсов.
> какие преимущества вы ожидаете от такого руководителя к-й не знает своих подчиненных?
Он приспособлен для управления любыми органами, даже если они имеют собственный мозг, или запоминают историю своего поведения на магнитной ленте, или вообще её не запоминают.
> Но ведь число фактически опробованных вариантов (к-е только и есть смысл запоминать) довольно ограничено? Я не совсем понимаю в чем проблема.
Проблема в "смысле запоминать". Любой привнесённый смысл ограничивает универсальность системы, а заодно её усложняет.
> это потому что у него нет списка существующих органов чувств и команд движения. Иначе бы он мог достаточно быстро установить взаимосвясь между ними
А если этих органов и команд тысячи? А если некоторые из них аналоговые, некоторые символьные, а некоторые пневматические? По-моему, правильный "сознательный мотор" не нужно переписывать при замене, добавлении или усовершенствовании органов.
> список может быть и динамическим. Т.е. в нем может появится "5" и тогда прийдется устанавливать новые взаимосвязи.
Верно. Появление новой команды относится к компетенции органа.
> в разработке ИИ важна универсальность любого метода включаемого внутрь неизменного кернеля, его применимость для "любой" задачи. Все что может быть зависимо от задачи, должно быть адаптируемым.
Re: Резервирование
23 мая 1999 г. 10:34fido7.ru.ai
По-моему, мозг - это случайно сцеплённая миллиардная армия без иерархии. Хотя в нём и находят отдельные зоны, вроде резистора, подавляющего свист, но это разделение на зоны в большой степени кажущееся. Если бы к данной зоне подходил не слуховой нерв, а нерв, управляющий голосом, то она прекрасно освоила бы управление голосом.
Естественная нейронная сеть - это лишь правильно организованная, защищённая от помех, устойчивая к дублированию и разрыву связей среда передачи информации. Интернет - хорошая аналогия.
Иерархия знаний (взводы, роты и батальоны) размещается не в нейронной сети, а в информации, которая по ней циркулирует. Вас накачивают знаниями и при этом никто не перекраивает нейронную сеть. Как хорошо структурированные, так и "анархично-хаотически-плазматические" знания и навыки могут храниться в одной и той же сети.
Среди специалистов по искусственному разуму ещё не достаточно понята идея о том, насколько важна эта правильная универсальная (нейронная) структура. Любая информация, попадающая в такую структуру, начинает обрастать смыслами и организовываться в систематизированные знания уже как идеальный объект, не зависящий от материального носителя, - возникает сознание.
Так что второй задачей после создания среды, поддерживающей сознание, является правильная организация информационных каналов для общения с ним. Не с нейронной сетью, а с сознанием. Информация, оживляющая сознание, может быть любой, но хотелось бы, чтобы нам это было интересно. :)
Скорость мышления
Date: 07:23:13 19/10/99Конференция "Механизмы сознания"
Широко распространён миф об огромной информационной ёмкости и скорости обработки данных, присущих человеческому мозгу. По-моему, эти "сведения" мало обоснованы.
По-моему, обычный компьютер может хранить больше информации, чем мозг человека. Но в компьютере она неудачно организована. Это одна из причин, почему "интеллект" компьютера не может конкурировать с сознанием. Сознание - это активный процесс "поиска смысла", а не просто хранение данных.
Сравнивая мозг с тем вариантом ассоциативного мотора, который я разрабатываю, и который в перспективе ни в чём не должен уступать мозгу в обеспечении функционирования субъективного сознания, я вижу, что мозг - это довольно слабая информационная машина.
Человеческий мозг способен обрабатывать только около 5 фонем речи в секунду. Другое дело, что он способен за эту же секунду понять ассоциативный смысл этих фонем.
На мой взгляд, основные технические проблемы, которые нужно (осталось) освоить в конструкции кибер-мозга - это
- способность к широким, разнообразным ассоциациям, активизирующимся в сознании одновременно, и
- способность к побитовому приближению к решению (например, к правильному моторному навыку) вместо случайного подбора готового решения.
Вычислительная трудность задачи поиска ассоциаций (похожих ситуаций) в том, что она сводится к перебору всего содержимого памяти. Это так называемая проблема N^2 или двойных циклов, так как нужно сравнивать не отдельные "данные", а процессы, то есть последовательности данных.
Трудность постепенного самообучения в том, что привычные для нас "данные" невозможно представить в таком виде, чтобы каждый бит имел независимый смысл. А "многобитовое" информационно ёмкое поведение невозможно найти путём случайного поиска. Эта проблема называется "комбинаторный взрыв": для угадывания числа из 32 бит требуется 2^32 попыток.
Я понимаю, что технические подробности и пути решения этих проблем требуют объяснения. Но это пока выходит за рамки объявленной темы.
Как же оценить вычислительные ресурсы мозга в привычных компьютерных терминах?
Допустим, 5 фонем (то есть 5 известных мозгу команд) в секунду - это входная мощность одного информационного канала. Пусть человек имеет 100 таких каналов, то есть мозг снабжён сотней входных устройств, по эффективности сравнимых с органами слуха. (В мозгу человека имеется около 100 ассоциативно важных зон, каждая из которых обслуживает свой "информационный канал".) Итого, мозг принимает 500 неких "чисел" в секунду. Если это двухбайтовые команды, то в год мозг перерабатывает 30 гигабайт данных. Запоминается очень незначительная часть из этого потока данных, так как они на 99.9% состоят из повторяющихся фрагментов, которые почти не требуют ресурсов для запоминания в ассоциативно устроенной памяти.
Закройте глаза. Обратите внимание, как сильно снижается подробность, того, что вы только что видели. Органы чувств поставляют мозгу большую информацию, чем он может накопить, а также - гораздо большую информацию, чем требуется для выработки поведения. Мозг правильно пользуется информацией, доступной только в данный момент, и может быстро устанавливать ассоциативные связи между наблюдаемым информационно насыщенным образом и хранимыми в памяти "заметками". Хранит он гораздо меньше, чем наблюдает.
Я думаю, что в пересчёте на компьютерную память мозг помнит не более 1 гигабайта данных. Это почти не зависит от возраста человека. С возрастом происходит "специализация" одних данных в ущерб другим.
Широко распространено такое мнение, что человек запоминает всё, что видит и чувствует, но он не умеет это вспомнить. В условиях гипноза или с помощью психолога человек может подробно вспомнить то, что, как ему казалось, он навсегда забыл. Такая точка зрения характерна для неспециалистов и некоторых психологов с недостаточным медицинским и естественнонаучным образованием.
Давайте не будем запоминать все изображения запахи и звуки. Попробуйте точно запомнить только одно изображение. Это примерно 10000х10000 цветных точек. И потом, точно, как фотоаппарат, нарисуйте его. При достаточном мастерстве на бумаге может в принципе получиться очень подробная картина. Но ни одна точка этой картины ни по цвету, ни по координатам не совпадёт с фотографией того же изображения. Будут нарисованы несколько обобщённые деревья, дома, люди. Кроме того, вы не сможете запомнить то, что нарисовали. Тестом является повторный рисунок.
Мозг не запоминает то, что видит, он это уже давно запомнил в обобщённых образах. А в данный момент мозг только устанавливает ассоциацию между то подробной картиной, которую видит глаз, и тем, "как это должно быть", в соответствии с жизненным опытом мозга. Максимальные ресурсы памяти используются только на запоминание того, что отличает эту картину от "типичной", причём опять - в очень обобщённом виде: "у этого парня слишком пустая сумка". Эта дурацкая фраза вызывает у всех обобщённо одинаковый образ, который в миллион раз менее подробный, чем в тот момент, когда вы, в самом деле, видите этого парня с сумкой. Между изображениями разных парней с сумками практически нет ничего общего по расположению пикселей.
Можно подумать, что "периферийные устройства" человека очень медленные, но мозг всё же быстрее их. На самом деле самые быстрые нейроны откликаются на входной сигнал примерно за 0.001 секунды, а типичное "время узнавания" для человека около 0.2 секунд. У насекомых реакция нейрона медленнее (0.01с), а время реагирования быстрее (до 0.05с). Любой промконтроллер и игровая приставка превосходят живой мозг по быстроте реакции и скорости обработки данных.
"Периферийные устройства" человека гораздо медленнее, чем модем или принтер. Но они адекватно быстры и подробны. Они работают именно в таком темпе, который соответствует входным способностям мозга. Благодаря высокой детальности "наблюдения" и "исполнения", и благодаря очень хорошей настройке на физические свойства внешнего мира, наши "внешние устройства" решают большую часть, если не 99%, проблемы сознания. Именно конструкция рецепторных и эффекторных нейронов обеспечивает плавное "побитовое" обучение, которое при традиционном вычислительном подходе к приёму "данных" от датчиков оказывается невозможным.
Итак, творческие способности сознания превосходят способности компьютера не потому, что мозг устроен "сложнее" или он имеет большие вычислительные ресурсы, а потому, что он вместе с другими органами приспособлен для поддержания сознания. Сознание эффективнее компьютера в таких задачах, в которых нужны (субъективные) цели. Первоначальные инстинкты и желания служат стимулами для развития сознания и формирования более развитых целей, (о чём более подробно написано на страницах моего сайта :).
Re: Скорость мышления
Date: 22:24:39 20/10/99Конференция "Механизмы сознания"
Нейрохирурги обнаружили место в мозгу человека, при стимуляции которого, человек, лежащий на операционном столе и находящийся в сознании, поднимает руку. Когда его спрашивают, зачем он это сделал, то он говорит, что просто ему захотелось поднять руку и объясняет причину:
- затекла;
- проверить, не нарушена ли у него возможность управлять рукой в результате операции;
- надоело лежать неподвижно и т.п.
Важно, что это не "вмешательство в систему управления рукой", а вмешательство в формирование воли.
Если вы общались со следователями, или вели самостоятельное расследование, основываясь на свидетельских показаниях, или смотрели детективы, то вы, наверно, обратили внимание, что многие детали в показаниях свидетелей не согласуются. Часто можно найти противоречия даже в рассказах одного свидетеля, сделанных в разное время.
Поэтому наличие "подробностей" в рассказе или в собственных воспоминаниях не должно обманывать. Напротив, люди всегда обманываются, считая, что они вспоминают всё точно так, как было. Способность вспоминать что-то с подробностями равна способности фантазировать, и вовсе не означает, что всё это до момента воспоминания хранилось в мозгу.
Я думаю, что огромные терабайты, хранящиеся в мозгу - примета нашего времени. При фон Неймане слово "байт" ещё не было изобретено и мало кто, кроме Неймана, рассуждал о мозге, как о вычислительной машине.
Приписывая мозгу "вычислительную" природу приходится считать, что ощущения обрабатываются в соответствии с "фон Неймановской" технологией: данные во всей возможной полноте поступают на хранение в память; затем над ними происходят побитные операции сравнения и арифметических действий; затем результат помещается в соответствующие "регистры", где формируются команды, управляющие различными органами.
Допустим, мозг обрабатывает изображение. Мы считаем, что оно обрабатывается по пикселям, как это происходит в современном компьютере.
Допустим, мозг обрабатывает звук. Мы считаем, что звук хранится в виде Фурье-спектра в диапазоне от 20 до 20000 Гц с шириной спектральной полосы около 0.001 от частоты (хороший музыкант может различить такие звуки), то есть всего около 1000 полос, и детальностью в 24 бита по амплитуде ("CD-качество" - это 16 бит). На основе этих данных можно посчитать, что обработка звука требует таких же огромных ресурсов, как и обработка изображения: 20000 раз в секунду "воспринимается" 1000 трёхбайтовых чисел, всего около 100 мегабайт в секунду.
Всё это - голая фантазия.
Эксперимент показывает, что человек способен распознавать не более 5 фонем в секунду. Не спектральных полос и уровней громкости, а "фонем", то есть неких стандартизованных до автоматического восприятия звуков.
Даже судьи в фигурном катании отличают прыжки в три и четыре оборота не подсчитывая обороты, за которыми они не успевают проследить, а по другим косвенным признакам, и иногда ошибаются. Они не видят, то, что может зафиксировать видеокамера. Они видят иначе, чем "компьютер".
Я читал о таком эксперименте по изучению слухового восприятия. Электронный генератор при одном положении движка резистора мог выдавать звук, напоминающий слог "да", а при другом крайнем положении движка этот звук был похож на "ба". По спектральным характеристикам переход от одного звука к другому происходил очень плавно. Никакой "границы между разными слогами" не было. Тем не менее, испытуемые замечали, что слог "да" сменяется слогом "ба" при совершенно определённом положении движка. Никакого промежуточного звука между этими двумя слогами они не слышали.
Новорожденный ребёнок воспринимает около 2000 различных фонем человеческой речи. По мере развития речи его слух всё более специализируется на восприятии родного языка, а "творческие способности" слуха уменьшаются. Взрослый человек уже плохо различает звуки чужого языка, зато хорошо и даже при больших помехах узнаёт 50-60 фонем родного языка. Не сотни тысяч спектральных полос и уровней громкости, а всего нескольких сотен стандартных звуков в темпе 5 штук в секунду. Вот, что говорит эксперимент.
Re: Hейросеть и звук
Monday, April 10, 2000 5:38 PMfido7.ru.ai
Об устройстве уха можно почитать в учебнике: Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлор, Биология, М.Мир, 1990, т2, стр. 284
Между барабанной перепонкой и улиткой находится среднее ухо, заполненное воздухом. В среднем ухе расположены 3 последовательно соединённые косточки, которые называются молоточек, наковальня и стремя. Они передают колебания от барабанной перепонки к входу улитки. При этом механическая амплитуда колебаний увеличивается, а площадь колеблющейся поверхности уменьшается, примерно в 20 раз.
Улитка представляет собой изогнутый (спиральный) канал длиной 35 мм. Внутри улитка разделена продольными перепонками (мембранами) на 3 канала. Все они заполнены жидкостью. Акустический вход улитки "овальное окно" является входом в один из этих каналов. Колебания передаются из первого канала во второй, и из него - в третий через продольно расположенные мембраны. Первый и третий (внешние) каналы соединены отверстием для перетекания жидкости и уменьшения нагрузки при слишком больших колебаниях.
Второй и третий канал разделены не одной, а двумя параллельно расположенными мембранами, которые могут соприкасаться при колебаниях. На одной из них, "базилярной" мембране, расположено примерно 15000 рецепторов (чувствительных волосковых клеток). Упругими свойствами обладает сам канал улитки и мембраны, а не эти волоски.
Звуковые колебания, попадая в улитку, вызывают колебания продольных мембран. Из-за того, что их ширина и эластичность изменяются вдоль канала улитки, область максимальной амплитуды колебаний смещается от верхушки улитки к основанию при увеличении частоты звука.
Сенсорные клетки, волоски которых соприкасаются с колеблющейся "текториальной" мембраной, вырабатывают сигнал возбуждения в аксонах слухового нерва. Даже при очень узкополосном звуке одновременно возбуждаются сотни рецепторов, которые совсем не обязательно расположены рядом друг с другом. При увеличении громкости звука площадь соприкосновения колеблющихся мембран и количество зон регистрируемых колебаний увеличивается и в процесс вовлекается ещё больше рецепторов.
Для хорошей различимости звуков они должны иметь умеренную громкость. При слишком слабых звуках работает всего несколько рецепторов, что не обеспечивает достаточную статистическую точность на фоне внутренних шумов системы. При слишком громком звуке узкополосный звук возбуждает большое количество рецепторов, что характерно для широкополосного звука.
Задачи "выделения основного тона" или "распознавания на фоне шума" решаются не в ухе, а ассоциативными средствами мозга.
Новорожденный ребёнок не имеет опыта слухового восприятия. Быстрее всего он приучается связывать вид предмета и его звучание. Слушая себя и играя со звучащими предметами, ребёнок вырабатывает способность различать тембры, ритм и прочие свойства звука. Чем более активно пользуется своим голосом ребёнок и чем больше с ним говорят, тем быстрее он начинает говорить.
Слух не имеет шаблонных, данных от рождения, инстинктивно распознаваемых картин. Поэтому ребёнок одинаково легко обучается любому языку. По этой же причине при помощи специальных упражнений можно заметно развить музыкальный слух, по сравнению с теми, кто не занимается музыкой.
Однако с возрастом "творческие" способности слуха уменьшаются, и научиться понимать иностранный язык на слух становится всё труднее.
Источник: (Механизмы сознания и существования)