Информационно-управляющая деятельность интеллектуальных систем

Информационно-управляющая деятельность интел­лектуальных систем является определяющей и подчиня­ет себе все ее функции. Эта деятельность, осуществляе­мая особым управляющим узлом, обеспечивает адекват­ное реагирование системы на меняющиеся условия и воздействия внешней среды в процессе достижения це­лей управления.

Цель - это некий будущий результат деятельности системы, достигаемый с помощью принципа обратной связи. При этом исходные условия можно интерпрети­ровать как подцели достигаемой цели. Причем в некото­рых случаях цель автоматически достигается при вы­полнении подцелей, а в других случаях для этого тре­буются еще дополнительные усилия (действия) системы, реализуемые управляющим узлом с помощью команд (актов) управления.

Элементарный акт управления состоит в целесооб­разном ответе на данное внешнее воздействие. Элемен­тарный акт управления называют рефлексом. Рефлекс -реакция на возмущение- Более точное толкование реф­лекса включает и обратную связь между результатом ответного действия (результатом реакции) и формирова­нием новых управляющих команд.

Существуют два вида рефлексов - безусловные и условные. Безусловные рефлексы являются врожденны­ми и передаются по наследству. Их отличительной чер­той является автоматическая, стереотипная форма про­явления. Биологическая роль безусловных рефлексов заключается в обеспечении приспособлений организма к строго постоянным условиям.

Условные рефлексы вырабатываются в процессе индивидуального развития организма. Их характеризу­ют основные признаки.

       Приобретаемость. Условные рефлексы вырабаты­ваются у отдельных индивидуумов по мере необходимо­сти, они не являются обязательными для всех организ­мов данного вида.

Изменчивость. Условный рефлекс вырабатывается, если есть в нем необходимость, и угасает (затормажи­вается), если необходимость в нем отпадает.

Сигнальность. Это важнейший признак условного рефлекса, он заключается в "предупредительной" дея­тельности организма.

В жизни сложного организма рефлекс - существен­нейшее нервное явление при помощи которого устанав­ливается постоянное и точное соотношение частей орга­низма между собой и отношение целого организма к ок­ружающим условиям.

Все бесчисленное множество рефлексов можно раз­делить на отдельные группы по тому или другому признаку. Можно выделять группы рефлексов по их биологическому значению, по расположению рецепторов, по характеру ответной реакции, по длительности протека­ния в зависимости от того, какой отдел мозга участвует в их осуществления. В соответствии с характером внеш­него воздействия в организме человека определяют не­сколько уровней рефлекторного управления: элементар­ные безусловные рефлексы, координационные безуслов­ные рефлексы, интегративные безусловные рефлексы, сложнейшие безусловные рефлексы, элементарные ус­ловные рефлексы и сложные формы целенаправленной деятельности. Рассмотрим их подробнее.

Элементарные безусловные рефлексы - это простые ответные реакции. Они вызываются локальным действи­ем контактных раздражителей (воздействий). Роль об­ратных связей, преимущественно отрицательных, в осуществлении и коррекции таких элементарных реф­лексов еще невелика и они реализуются по жестко де­терминированной программе. Отсюда их крайняя сте­пень автоматизма и стереотипности. В понятиях теории автоматического регулирования - это одноконтурные системы первого порядка с преобладанием регулирова­ния по возмущению, регулирование по отклонению вно­сит лишь некоторые коррективы в ответные реакции.

Координационные безусловные рефлексы - его акты согласованной деятельности в некоторых пределах структуры системы. В понятиях теории автоматического регулирования это, по крайней мере, двухконтурная система с комбинированным регулированием как по возмущению, так и по отклонению. Координационные рефлексы дают согласованную реакцию на несколько простых разнородных локальных воздействий.

Интегративные безусловные рефлексы представ­ляют собой синтез координационных рефлексов вместе со структурным обеспечением в комплексные реакции определенного значения. В понятиях теории автомати­ческого регулирования это многоконтурные системы, работающие главным образом на поддержание постоян­ных значений основных регулируемых величин, т.е. системы стабилизации, обеспечивающие уравновешен­ность (устойчивость) системы. Роль интегративных реф­лексов в приспособительной деятельности биологических систем исключительно велика. Она означает переход от локальных реакций системы к ответам как целого обра­зования, что может рассматриваться простейшими ак­тами целесообразного поведения. Интегративные реф­лексы означают переход к качественно новой форме ре­акций на внешние воздействия.

Сложнейшие безусловные рефлексы организуются по некоторым программам из интегратинных рефлексов и составляют некоторые стереотипы действий (поведе­ния). Характерной чертой таких рефлексов является то, что они образуются последовательностью интегративных реакций, при которой завершение предыдущей стиму­лирует начало следующей. Сформировавшееся таким образом поведение определяется как многоконтурное ие­рархическое регулирование высокого порядка, в кото­ром особое значение приобретает состояние системы, на­правляющее стабилизирующую деятельность на уравно­вешивание системы с внешней средой.

Элементарные условные рефлексы состоят в вызы­вании интегративных рефлексов или инстинктивных реакций по сигналам ранее безразличных раздражите­лей, которые приобретают сигнальное значение в ре­зультате индивидуального опыта системы. Принципи­альным отличием условно-рефлекторного уровня управ­ления от всех предыдущих является то, что он не суще­ствует заранее, а образуется индивидуально у каждой системы. Условный рефлекс - ярко выраженная самоор­ганизующаяся система. Специфическая особенность об­ратных связей системы условных рефлексов заключает­ся в том, что они устанавливаются от результатов дейст­вия к сигнальному значению условного раздражителя с положительным знаком - через подкрепление и с отри­цательным знаком - через неподкрепление. Действенность сигнала определяется ступенью вероятности появ­ления вслед за ним безусловного раздражителя. Все это делает условные рефлексы наиболее гибким, самоорга-низующимся и самопрограммирующимся механизмом управления. В понятиях теории автоматического управ­ления это система с самонастройкой программы. В пси­хическом плане элементарные условные рефлексы дают начало ассоциативному способу мышления.

Сложные формы целенаправленной деятельности как уровень управления возникают в результате инте­грации элементарных условных рефлексов и используют аналитика-синтетические механизмы абстрагирования (отвлечения от безусловных подкреплений) сигналов, Это дает возможность более полного и целостного вос­приятия окружающего и более адекватного прогнозиро­вания и программирования поведения. На этом уровне управления основным объектом ответных реакций ста­новится не окружающая среда, а сам управляющий ап­парат (устройство) и выработка новых систем самопро­граммирования часто не проявляется внешними реак­циями. Сложные формы деятельности осуществляются с участием многоярусной системы положительных и от­рицательных обратных связей между механизмами вос­приятия и принятия решения за счет сигналов согласо­вания и рассогласования, сложившихся из прошлого опыта моделей внешнего мира и программ поведения с фактическим состоянием окружающей среды.

В понятиях теория автоматического управления сложные формы деятельности являются наиболее совер­шенными самонастраивающимися системами, которые осуществляют свою оптимизацию путем перестройки организации, т. е. являются самоорганизующимися. Наиболее сложные формы высшей деятельности связаны с синтетическими процессами, на основе которых воз­никают целостные субъективные образы внешнего мира, формируются целенаправленные программы поведения.

Важной особенностью биологических систем явля­ется целенаправленность их функционирования. Если такая система функционирует, то это прежде всего озна­чает, что в ней решается конечное множество задач управления и с определенной точностью обеспечивается достижение целей управления. Под целью управления при этом обычно понимается не просто желаемый результат, а в каком-то смысле оптимальный.

Необходимость достижения той или иной цели в конкретных условиях может быть сформулирована как задача преодоления некоторого противоречия. Управле­ние тесно связано с информационными процессами. Так как акт управления осуществляется воздействием на объект управления, то выбор этого воздействия среди множества возможных происходит на основе информа­ции об их свойствах, а само воздействие обычно имеет характер пускового или задерживающего сигнала. Спо­собность системы к саморегуляции, обеспечивающей адаптивное целесообразное управление, определяется действием обратных связей.