Сначала подбираем стимулы и реакции. Доказываем, что эти реакции выполняются одним сознательным мотором, то есть, что перед нами одно существо. Это нужно потому, что два сознательных существа легко могут выполнять два сознательных действия одновременно. Но при этом каждое из них может быть не осознающим. Далее, доказываем, что это существо способно переучиваться и отвечать по-разному на одни и те же стимулы. И, наконец, доказываем, что оно может выполнять два сознательных действия одновременно.
Первый тест на самообучение.
1) Находим такие 4 воздействия A, B, C, D, на которые существо отвечает заметными и различающимися реакциями a, b, c, d. Хотя бы две из этих реакций физически могут выполняться одновременно. Пусть это будут реакции a и b.
2) Приучаем существо к событию CA, так, что на C оно реагирует как на A (предвидит A). Обозначим результат обучения словами "из C следует a".
3) Приучаем существо к событию CB, так, что из C следует b.
4) Если этот тест на самообучение проходит, следовательно, на входные стимулы A, B, C реагирует одно сознательное существо.
Второй тест на самообучение.
5) Приучаем существо к событию DA, так, что из D следует a.
6) Приучаем существо к событию DB, так, что из D следует b.
7) Если это удаётся, то этим доказано, что все входы A, B, C, D воспринимаются одним сознательным существом, и все 4 выходных реакции исполняются этим же существом.
Проверка выполнения двух сознательных действий.
8) Вновь приучаем существо к событию CA, так, что из C следует a.
9) Подаём одновременные стимулы C и D и получаем одновременные реакции a и b.
10) Этим доказано наличие двух одновременных осознаваемых процессов в одном процессоре, что является признаком наличия субъективной свободы воли. Следовательно, это существо осознаёт себя и свои ощущения.
Человек легко проходит этот тест. Причём для обучения ему не требуется ни одного повтора пар событий. Достаточно сказать, как себя нужно вести. Но человек может и не захотеть исполнять всё, что ему говорят. Неудачный результат теста не доказывает отсутствия осознавания себя.
Пример с курицей
Я не держу кур. Это чисто умозрительный пример. Он может содержать ошибочные описания признаков поведения, которые совсем не характерны для курицы. Возможно, когда-нибудь я придумаю другой, более реалистичный пример. А ещё лучше, если кто-нибудь вспомнит что-то похожее из реального поведения животных.
1) Пусть в начале уже освоенные пары стимул-реакция таковы:
Aa: По команде "цып-цып-цып" (команда A) курица идёт к хозяйке (реакция a).
Bb: На курицу капает (брызгает) вода, и она хлопает крыльями.
Cc: На курицу сыплются песчинки (зёрнышки), и она начинает искать зёрнышки (клюёт).
Dd: Перед курицей разрыхляют землю (граблями), и она ищет червячков (разгребает землю лапами).
2) Ca. Обучаем курицу новому поведению: На курицу сыплют песчинки, и она идёт к хозяйке.
3) Cb. На курицу сыплют песчинки, и она машет крыльями.
4) Я думаю, что этот этап курица пройдёт. Значит, она способна к обучению и у неё есть сознание. Эти песчинки - неуклюжий пример. Наверно, есть более естественный стимул, на который курица сможет отвечать по-разному, в результате переучивания.
5) Da. Перед курицей разрыхляют землю, и курица идёт к хозяйке.
6) Db. Перед курицей разрыхляют землю, и она хлопает крыльями.
7) Успешный результат доказывает, что все четыре стимула обрабатываются одним "нейронным процессором", и по всем четырём каналам курица может переучиваться.
8) Ca. На курицу сыплют песчинки, и она идёт к хозяйке.
9) CDab. Перед курицей разрыхляют землю и одновременно на неё сыплют песчинки. Она должна идти к хозяйке и при этом хлопать крыльями.
Если у курицы действительно есть свобода воли, то она не всегда будет исполнять то, что "должна". Тест признаётся успешным, если испытуемое существо проходит его хотя бы иногда.
Можно симулировать глупость, но не ум.
В этом "тесте на осознавание" я пытаюсь доказать, что субъективное осознавание связано с наблюдаемым поведением при специально организованном переучивании. Если это так, то получается, что нельзя имитировать осознавание себя. Если "имитирующий" робот проходит этот тест, то он действительно осознаёт себя и имеет эмоции.
Безусловные рефлексы и жизненно важные биологические потребности лежат в основании иерархии смыслов, которая развивается у воспринимающего существа по мере накопления жизненного опыта.
Безусловные рефлексы
Какие-то "достоверные" знания и умения даны существу от рождения. Какова природа первичных навыков? Как существо может получить их без обучения? В течение развития зародыша все его органы приобретают определённую форму и структуру. С самого начала глаза уже настроены видеть, а рука - хватать. Эти первичные функции можно назвать безусловными инстинктами. Возможно и мозг имеет некоторые безусловные инстинкты, то есть жизненно необходимые знания. Если они оказываются полезными, то такая особь с большей вероятностью выживет и даст потомство. Кроме этого, мозг способен к самообучению. Если эта способность достаточно развита, то особь будет быстрее адаптироваться к окружающим условиям, и вероятность выживания тоже возрастает. Вообще-то все органы, имеющие нервную систему, могут переучиваться. Но мозг делает это лучше.
Обычно слова "врождённые рефлексы" относятся к моторной (мышечной) системе. Телёнок от рождения умеет стоять. Может быть, и мозг имеет врождённые рефлексы, но в отличие от других органов, они ему не требуются. Во-первых, потому что он не имеет прямой связи с объектным миром и, во-вторых, потому что он может всему научиться.
Например, не все детали поведения бабочки, которая ищет другую бабочку по запаху, могли быть предусмотрены генетически потому, что окружающий мир содержит больше информации, чем любая генетическая структура. Для такого поиска требуется координация всех систем организма, а этим заведует мозг. Мозг вынужден (и способен) обучиться управлять системами организма, чтобы удовлетворить его врождённые потребности. Врождённым является не сложное поведение во всех деталях, а биологические, жизненно важные потребности организма. Вместе с тем, поведение и ощущения, исходящее не от мозга, а от органов, могут быть врождёнными. Например, особый запах другой бабочки является привлекательным и без обучения.
Правильные первичные инстинкты закрепляются путём естественного отбора. Бабочка ищет по запаху другую бабочку. Не найдёт - у неё не будет потомства. Учителем оказывается естественный отбор. Эти первичные знания имеют жизненно важный, проверенный тысячелетиями смысл. На эти твёрдые знания вполне могут опираться последующие смыслы и логические умозаключения, возникающие при обучении и при творческой работе.
Безусловные рефлексы и жизненно важные биологические потребности лежат в основании иерархии смыслов, которая развивается у воспринимающего существа по мере накопления жизненного опыта.
Смысл объектов
Если самообучающаяся система преднамеренно создана с нулевыми знаниями, то она сначала не может выделить никаких объектов из своих ощущений. Эта способность развивается по мере накопления опыта.
Рассмотрим множество всех мыслимых объектов, которые представляют собой "формы сознания". Некоторые из них отражают реальные объекты, некоторые - это чистые формы сознания, некоторые - формы подсознания. Это множество содержит всё, что представимо внутренними средствами нервной системы.
ЦНС и просто нервная система - это единая система организма, поддерживающая обработку информационных потоков для обеспечения работы сознания. Различные "формы сознания" обрабатываются едиными средствами. Отдельный нейрон не может знать общего процесса, в котором он участвует. Поэтому для нервной системы нет разницы между неосознаваемыми и осознаваемыми формами. Но для нас такая разница есть. Почему мы осознаём некоторые "мыслимые объекты" и не осознаём другие? Например, я осознаю то, что вижу, но не осознаю, какой гормон надо бы дополнительно выработать в моём организме. Хотя оба информационных процесса на нейронном уровне равноправны и обслуживаются одной и той же нервной системой.
Мы осознаём те объекты, восприятие которых не автоматизировано, и которые объективно представимы - имеют прочную связь с ощущениями. То есть мы можем осознавать объекты, представимые в звуках, запахах, и т.п. И наоборот, если объект не выражается через ощущения, то такой объект не может стать осознаваемым.
Из разделения форм сознания на "представимые" и "не представимые" через ощущения следует, что любое существо, имеющее ассоциативную память и неавтоматические (готовые к неожиданным изменениям) ощущения, осознаёт то, что оно ощущает. Конечно, уровень этого осознавания зависит от развитости сознания.
Каждый мыслимый объект ассоциативно связан с другими такими объектами. Все связи одного объекта образуют его смысл. Этот смысл определяет место объекта среди других объектов и способ, как этот объект используется в нервном информационном процессе. Но если какой-то объект не имеет прямых или достаточно прочных связей с ощущениями, то этот объект не осознаваем. Он может равноправно участвовать в нервном информационном процессе и иметь смысл для мозга, но он не имеет осознаваемого смысла. Если и можно говорить о смыслах на подсознательном уровне, то они тоже формируются механизмом сознания, а не присущи самим природным объектам.
Мыслимый объект, не имеющий связей с другими объектами, полностью лишён смысла, то есть он не воспринимается как объект и вообще не опознаётся ни сознательно, ни подсознательно. В частности, он не может быть использован, так как с ним невозможно установить ассоциацию. Можно считать, что такой объект не существует для нервного информационного процесса. А если мыслимый объект по какой-то причине теряет ассоциативные связи с другими объектами, то он исчезает как форма сознания - забывается.
Следовательно, множество мыслимых объектов вместе с их взаимосвязями есть одни ассоциативные взаимосвязи. Мыслимый объект, как узел паутины смыслов, не имеет структуры и не имеет никакого содержания сам по себе. Моя бабочка не хранит в памяти образы "объектов", которые она воспринимает. Она хранит только динамические потоки ощущений и ассоциативные связи между ними.
Поэтому, если какое-то существо начинает развиваться от нулевых знаний и не имеет никаких "генетически зашитых" смыслов (потребностей, безусловных рефлексов), то никакие новые смыслы не могут возникнуть. Им не на что нарастать.
А если существо от рождения имеет потребности, то оно может выращивать своё дерево смыслов по мере накопления опыта, который "вплетает" информацию о внешнем мире в уже существующую смысловую сеть и развивает её. Чем лучше развиты средства взаимодействия с окружающим миром, то есть, чем шире диапазон объективной представимости, тем выше уровень осознавания этого мира.
Самообучение
Скорость обучения - это простое и конструктивное испытание интеллекта, которое можно использовать в качестве теста уровня сознания живого существа или машины. Однако способности существа лучше характеризуются скоростью самообучения, чем скоростью обучения, которая зависит от активности учителя и от способа обучения. Трудно вычесть влияние учителя, если мы сравниваем способности, например, осьминога и вороны.
Как происходит самообучение
Существо замечает, что некоторое повторяющееся обстоятельство важно.
Примеры таких обстоятельств - ночь, голод, убегание от врага.
Иногда животное повторяет ситуацию своими действиями, например, охотится.
При повторении ситуации существо пытается подобрать более выгодное поведение.
В результате, в такой ситуации оно ведёт себя довольно успешно.
Ключевое различие между обучением и самообучением состоит в способе выработки поведения. При обучении учитель показывает или прямо стимулирует правильное поведение. Он ставит оценку за элементы поведения, то есть за промежуточные этапы работы. Обучая детей, роботов и нейронные сети мы применяем промежуточные оценки за каждый успех или неудачу. При этом только учитель способен оценить эффективность каждого этапа обучения.
При самообучении существо само изобретает правильное поведение, получая положительную оценку (удовольствие, избежание опасности) только за правильный конечный результат. Между поведением и оценкой имеется логическая причинная связь, которая обычно далеко не очевидна. Решение проблемы "За что именно получена оценка" - одна из основных задач механизма сознания.
Я определяю качество моих "разумных" алгоритмов по скорости их самообучения в некоторых стандартных задачах. Интересно сравнить разные алгоритмы с животными в похожих тестах. Где сейчас находится мой алгоритм самообучения? Между гидрой и улиткой, или между муравьём и бабочкой?
Самообучающаяся бабочка
Сейчас у меня есть простейшая демонстрация адаптирующегося искусственного интеллекта, которая способна впечатлить пока только тех, кто понимает. Это программа tmpbrain.zip для Windows.
Программа показывает маленький мир, в котором живут бабочка и цветок. Бабочка специально сделана настолько простой, как только я смог себе представить. Она имеет чувства (органы чувств), моторную систему (органы действий) и мозг.
Органы бабочки
Чувство цветка, или желание. Wish=0 означает, что желание удовлетворено. Бабочка ощущает это при помощи специального органа, когда она касается цветка. Wish=1 означает, что бабочка имеет желание.
Зрение определяет, с какой из четырёх сторон света находится цветок. При помощи зрения бабочка чувствует одно из четырёх качеств, которые позже ассоциируются у неё с направлениями к цветку. Номера направлений используются мозгом как четыре не связанных друг с другом качества, которые первоначально не имеют смысла.
Движение. Моторная система интерпретирует выработанный мозгом сигнал, как команду двигаться в одном из четырёх направлений. Только моторная система "знает", что это за направления, и как нужно двигаться.
Мозг получает сигналы от органов чувств (сенсоров) и подаёт сигналы моторной системе. Единственный сигнал, имеющий смысл для мозга, это "желание". Мозг пытается выработать такой выходной сигнал, чтобы удовлетворить желание.
Движение бабочки довольно медленное и хаотичное. Но правильная ориентация в пространстве развивается у неё достаточно быстро. Постепенно она начинает двигаеться менее случайно, и почти в правильном направлении. Она принимает решение об этом направлении ассоциативно, на основании своего предшествующего опыта.
Я догадываюсь, судя по отзывам на мою статью "Основы натуральной философии", что поначалу очень трудно оценить высокую степень абстракции используемого алгоритма. Но и живой мозг, и живые органы чувств, по-моему, тоже гораздо более абстрактны (то есть, более универсальны), чем многие думают, и готовы от рождения к жизни в любом мире. Именно это усиливает сознание организма. Никакие цели, желания и стремления не присущи мозгу изначально. Это машина, способная только на творчество, то есть на поиск и проработку "поведения".
В моей модели ощущение, поведение и желание - одинаково слепые информационные потоки для неопытного мозга. Когда я говорю, что мозг ищет правильное поведение, это означает, что он пытается изменить данные во всех информационных потоках, чтобы "предсказать" удовлетворение желания. Мозг не отличает "объективных" данных от созданных им самим "субъективных". Но организм-хозяин только некоторые потоки использует, как "поведение", в то время как другие потоки информации являются "ощущениями", неподконтрольными командам мозга. Абстрактный мозг не знает, что эти потоки чем-то отличаются и что некоторые из них являются "входящими", а некоторые "исходящими" для организма.
"Желание" имеет биологическую аналогию. Я думаю, что живой мозг получает часть информации по нервным волокнам, а часть - из биохимического состояния организма. Последнее и моделируется сигналом "Желание". Оно зависит от биохимического (и эмоционального) состояния (самочувствия) организма. Такое "химическое желание" имеет предопределённый смысл для мозга. Алгоритмически, этот смысл состоит в том, что мозг лучше запоминает своё состояние когда желание удовлетворено. Другие сигналы имеют чисто информационный смысл. Бабочка чувствует себя плохо (желание не удовлетворено), и на основании прежнего опыта она выбирает (то есть вспоминает) такое поведение, в результате которого она будет чувствовать себя хорошо (желание удовлетворено).
Когда вы запускаете программу, бабочка не имеет опыта. Её зрение (но не мозг) видит цветок, так как оно устроено, чтобы видеть. Её моторная система устроена так, что она может перемещать "тело" бабочки в одном из четырёх направлений. Мозг "не понимает", что бабочка чувствует себя плохо, так как она ещё ни разу не касалась цветка и "чувство цветка" не вырабатывало "гормоны удовольствия", способствующие запоминанию.
Ассоциация стимула с поведением создаёт условный рефлекс.
Вначале мозг (единственный творческий мотор в бабочке) не имеет цели, намерений, стремлений. Он не понимает, что бабочка видит цветок, и что это означает. Он не понимает, что может двигаться и может чувствовать себя хорошо. Цветок абсолютно не привлекает внимания неопытного существа. Он начинает привлекать внимание только по мере накопления опыта. Через некоторое время, после десятков случайных касаний цветка, у бабочки возникает условный рефлекс на вид цветка. Бабочка видит цветок и понимает, что нужно делать, чтобы получить удовольствие. Она приобретает цель, которая представляет собой желание плюс способ его удовлетворения.
Я думаю, что сложность и богатство целей живого существа развиваются из богатства условий окружающего мира по мере того, как это существо периодически удовлетворяет свои простые желания. Чем богаче чувства и желания, тем разумнее поведение. Я думаю, что живая бабочка имеет более развитые органы чувств и более слабый мозг, чем моя кибер-бабочка.
Ассоциативное узнавание приводит к самоорганизации памяти в виде причинно-связанных цепочек событий.
Механизм предвидения
Прогноз возможен только путём "воспоминаний"
Большинство природных явлений могут быть описаны в виде физических моделей, содержащих дифференциальные уравнения. "То, что произойдёт в ближайшие секунды" рассчитывается из этих уравнений. Но мозг и отдельные нейроны не могут использовать предопределённые уравнения для предвидения, поскольку биологически одинаковые нейроны должны уметь предвидеть события различной физической природы. Единственный способ такого "универсального" предвидения, на который способны нейроны – это "воспоминание о своих прежних впечатлениях". Это похоже на "решение" уравнений по таблицам. Этот способ гораздо хуже и слишком конкретный по сравнению с решением уравнений. Но другого не дано.
Поэтому простейший природный механизм самообучения использует "индукцию", то есть непроизвольное обнаружение аналогий и повторов при сравнении своих текущих ощущений с образами ощущений, сохранёнными в ассоциативной памяти. Ассоциативное узнавание приводит также к самоорганизации повторяющегося опыта в виде причинно-связанных цепочек событий. Предвидение происходит потому, что существо узнаёт не "текущее состояние", а текущий процесс в динамике. "Ближайшее будущее" ассоциативно связано с текущим состоянием потому, что, как это состояние, так и его будущее, имеют их причинно связанные аналоги в прошлом. Ближайшее будущее - это будущее узнаваемого прошлого события.
Нейрон должен обладать творчеством и успешно работать в команде
Способность к обучению обеспечивается нервной системой. Поскольку число нейронов у разных существ может отличаться в миллионы раз, приходится признать, что способностью к обучению, видимо, обладает структура из любого количества нейронов, и даже один нейрон. Значит, каждый нейрон должен обладать способностью к предвидению и к самообучению. Хотя, может быть, зарегистрировать эту способность у одиночного нейрона почти невозможно. Кроме того, нейроны в нервной системе и в мозгу организованы так, что потенциал адаптации увеличивается при увеличении количества нейронов. Также должны быть организованы искусственные нейронные структуры.
Определение творчества.
Творчество – это решение задач, способ решения которых неизвестен. Конечно, ту часть задачи, для решения которой имеются известные методы, можно решить и без творчества. Но та часть задачи, к которой даже неизвестно как подступиться, может быть решена только путём случайной догадки.
Творчество - это способность получения новых результатов без учителя, то есть путём самообучения. При решении творческой задачи, то есть такой, которую неизвестно как решать, творец делает разные (случайные или осмысленные) попытки решения в окрестности того, что ему известно. Благодаря его заинтересованности он более чем другие способен оценить, что какая-то из попыток приближает его к решению задачи. После этого происходит исследование вновь открывшихся возможностей. И так далее. Если творец ошибся в самооценке, то он может зайти в тупик и не решить задачу. Не каждому везёт.
В этом случае учителем является сознание, которое оценивает и выбирает варианты, достойные более детального изучения. Такое самоконтролируемое обучение похоже не на броуновское блуждание, а на поиск максимума методом последовательного подъёма в случайных направлениях.
Простейшее самообучение похоже на естественный отбор поведений, а осознаваемое творчество похоже на искусственный отбор идей.
Примитивный случайный поиск
Новое поведение находится путём случайного поиска в окрестности уже освоенного поведения.
Случайный поиск исключительно неэффективен. Максимум, что можно ещё пытаться угадать - это информация из нескольких бит. Уже 10 бит, то есть тысяча равноправных вариантов – много даже для человека.
Для оценки скорости самообучения при случайном подборе поведения рассмотрим обучение таблицы перекодировки. Таблица содержит N ячеек, то есть она способна запомнить реакцию на N входных сигналов. Внешняя среда может обеспечить N разных входных сигналов, причём каждому сигналу соответствует одна правильная реакция таблицы в виде числа от 1 до N. Входные сигналы меняются случайно. Реакция является случайной (1 - N), если ответ не известен. Реакция запоминается, если за неё дана положительная оценка.
При таких условиях вероятность того, что на случайный входной сигнал будет случайно дан правильный ответ равна 1/N. Средняя степень обучения (то есть, почти на каждый входной сигнал найден правильный ответ) будет достигнута за N2 шагов. Если вход имеет ширину 64 бита, то N2 = 2128 = 1040. Самообучение всегда слишком долгое, а в данном примере, оно невозможно.
Такое "универсальное" самообучение технически бесперспективно. Вместо него применяется обучение искусственных систем учителем (супервизором). Учитель может вести систему “за ручку” по правильному пути. При этом она не может научиться находить путь, но будет знать, какой путь правильный. А если учитель ещё и показывает правильное поведение (принуждает систему вести себя правильно) и поощряет такое поведение, то скорость обучения значительно возрастает.
Однако в жизни самообучение – обычное дело, особенно у простейших животных, а следовательно, и у простейших нейронных структур. Мозг не мог знать до рождения, в каком мире он окажется. В отличие от "физических" органов чувств, "информационный" мозг вообще не имеет прямого контакта с физическим миром. Но, тем не менее, кошка сумеет выжить, даже если она ни разу в жизни не увидит мышку. Мозг достаточно абстрактен и универсален, чтобы приспособиться к любым окружающим условиям. Вследствие универсальности мозгу запрещено использовать такие конкретные информационные инструменты, как "уравнения", "правила" и "семантический разбор".
Как же он обучается? Также как дети, испытывая разные варианты поведения в окрестностях уже освоенных. Поиск нового должен происходить на фоне уже освоенного и известного. Причём это новое должно быть минимально информационно насыщенно (минимально содержательно). После успешного нахождения "нескольких новых бит" и согласования их с имеющимися знаниями, они включаются в "освоенные" знания. И далее поиск нового продолжается такими же мельчайшими шажками.
Поиск поведения
Живая адаптирующаяся система должна всегда учиться. Она может считать, что знает правильное поведение, но должна беспрестанно доказывать, что это поведение действительно правильное, потому что внешний мир может измениться. Такое самообучение может происходить подсознательно (быть неосознаваемым). Именно в этом постоянном самообучении и состоит обычная работа сознания как биологического адаптивного механизма.
Управляя согласованным поведением жизненно важных систем организма, механизм сознания постоянно тестирует сам себя. Выживание данного существа (и выживание его сознания) зависит от правильной работы этих систем. Самотестирование служит для сдерживания творческого "полёта фантазии", который может расстроить систему управления. Поэтому человек, делающий работающие, логически непротиворечивые вещи, более способен к логичным рассуждениям, чем человек, создающий "нематериальные" творения. А бездельник вообще не может быть рассудительным. Между внутренним миром творца и бездельника такая же разница, как между внутренним миром человека и животного.
В процессе такого самотестирования мозг постоянно требует оценок своего поведения. Если мозг не получает оценок от внешнего мира за свое хорошее или плохое поведение, то он со временем теряет способность думать и управлять телом. Это происходит потому, что механизм случайного подбора поведения продолжает действовать и поведение (мозга), не закрепляемое оценкой, всё больше отличается от освоенного ранее, правильного с точки зрения жизнеобеспечения организма.
Орган зрения крота постоянно изменялся из-за случайных мутаций. Эти изменения не получали оценки выживанием от механизма естественного отбора. Поэтому, со временем орган зрения крота потерял способность номально видеть.
Мозг голого философа не получает оценок от внешнего мира за свое хорошее или плохое поведение. Поэтому спонтанные изменения свойств нейронов (это и есть простейший механизм творчества) постепенно приводят к жизненно опасным изменениям поведения мозга. Философ теряет разум.
И напротив, постоянный творческий поиск, сопровождаемый "объективной" оценкой поведения, укрепляет сознание. Бабочка "начинает понимать", то есть начинает поступать правильно в той ситуации, в которой она раньше не знала, что делать, и поступала неправильно. В приложении к более разумному существу и к некоторому виду задач мы бы могли назвать такой процесс накоплением опыта путём успешного "исследования".
Дата: 2019-07-30, просмотров: 167.
