Глава 2. Деенаправленное кодирование и нейронные сети

Отвечая на вопрос: "А как организм извлекает необходимую информацию из окружающей его среды?", нельзя забывать о том, что за этим стоит другой скрытый вопрос: "А как организму удается избежать перегрузки своего процессора ненужной информацией об окружающей среде?" В этой главе мы изучим некоторые психологические данные по проблеме "отбрасывания ненужного", а также некоторые данные нейрофизиологии о нейронных механизмах отбора тех характеристик внешней среды, которые имеют значение для деятельности организма.

Как уже подчеркивалось во введении, животное отличается от растения своей повышенной подвижностью и наличием мозга, позволяющего подмечать изменения внешней среды и извлекать выгоды из этих изменений или предотвращать их нежелательные последствия. Кроме того, животное способно к обучению, что позволяет ему повышать эффективность своего поведения, учитывая разного рода тонкие особенности прежних взаимодействий. В разд. 2.1 мы попытаемся выяснить, как диапазон вероятных взаимодействий системы со средой позволяет сформировать характеристики первого этапа восприятия - "предварительной обработки" зрительных стимулов в относительно периферических отделах нервной системы.

На самом деле наши общие соображения о "деенаправленном восприятии" (action-oriented perception), содержащиеся в разд. 2.1, в равной степени приложимы и к роботам. Для многих приложений вычислительная машина - это просто устройство для манипулирования символами (см. разд. 3.2). Ее загружают данными в виде цепочек символов, и она перерабатывает эти данные в другую последовательность символов - ее выход. Но в других ситуациях машина должна работать в "оперативном режиме", например контролируя работу конвейера, когда она получает данные от датчиков и должна успеть обработать их с такой скоростью, чтобы решение о выбраковке изделия было принято прежде, чем изделие сойдет с конвейера. Такую систему из датчиков, вычислительной машины и исполнительных механизмов можно назвать роботом. Возможности большинства роботов 70-х годов вроде описанного робота-контролера ограниченны. Однако в гл. 4 мы для контраста опишем роботы, в которых реализованы некоторые алгоритмы теории искусственного интеллекта, дающие возможность направлять их взаимодействие со средой. Применительно к таким роботам изучение предварительной обработки зрительной информации, которое мы собираемся предпринять в этой главе, чрезвычайно важно.

В разд. 2.2 мы познакомимся с основами нейрофизиологии, необходимыми для изучения предварительной обработки зрительной информации у кошек и лягушек, которой мы займемся в разд. 2.4, а в разд. 2.3 кратко описана анатомия нервной системы, что поможет нам представить себе место, которое занимают в ней структуры, описанные в разд. 2.4. В этой главе мы не будем сталкиваться с проблемой обучения в явном виде - мы коснемся ее мимоходом в гл. 3, говоря о состояниях и адаптации, и, наконец, займемся ею непосредственно при изучении внутренних моделей мира в разд. 4.1.