информации
На рисунке обозначены:
1. Нейрон.
2. Управляющий сигнал.
3. Передача сигнала из нейрона в тракт передачи информации.
4. Тракт передачи информации (упорядоченные БТИ).
С точки зрения информатики можно указать три вида памяти, существующие в ЦНС человека: кратковременную, долговременную и постоянную [138] . В постоянной памяти (ПП) закодированы безусловные рефлексы. Их человек генетически наследует, сохраняет всю жизнь и передает потомкам. Обработка информации, записанной в ПП, ведется на уровне подсознания. Долговременная память (ДП) обеспечивает запоминание человеком информации, которой он может воспользоваться на протяжении всей своей жизни. Эта память реализована в нейроне на вращающихся молекулах БХИ.
Существует несколько типов кратковременной памяти. Рассмотрим сначала входную память (ВП), которая является буфером (временным хранилищем информации) между органом чувств и запоминающей средой. Все типы кратковременной памяти могут базироваться на использовании короткоживущих пептидов – молекулярных соединений, время жизни которых составляет буквально несколько секунд. Будем называть каждое из этих молекулярных соединений «белком кратковременного хранения информации» (БКХИ). Естественно, БКХИ вращается с той же скоростью, что и молекулы запоминающей среды, и также облучается ультразвуковыми колебаниями.
Для ВП такая организация работы требуется, чтобы реализовать последовательную трансляцию через нее всей информации, воспринимаемой органом чувств. Задержка на ВП может привести к информационному отсечению нейронной сети от органов чувств. Поэтому необходим элемент, в который будет последовательно заноситься очередная порция информации. Время синтеза и разрушения БКХИ и определяет тот поток информации, который может восприниматься ЦНС. Информационный объем БКХИ меньше объема БХИ, что следует из восприятия образа в виде нескольких элементов. Так, при рассматривании картины человек последовательно фиксирует взгляд на нескольких точках этой картины. Восстановление образа происходит целиком, т. е. человек вспоминает картину целиком, что указывает на хранение в ДП целостного образа.
Функция буфера для ВП заключается также в преобразовании формы представления информации из выходной (для органа чувств) в ультразвуковую (для передачи между нейронами). Так, при обработке зрительного образа БКХИ синтезируется под воздействием бинарных импульсных электрических сигналов, пришедших по зрительному нерву к входной памяти. Затем БКХИ облучается ультразвуковыми колебаниями, которые после модуляции выводятся из нейрона в тракт передачи информации и передаются в нейроны запоминающей среды.
Знания
Вместе с информацией от органов чувств (с образом объекта) в ВП поступает сообщение, выработанное сознанием и квалифицирующее воспринимаемый объект. Это сообщение также записывается на БКХИ. В результате в ВП формируются образная информация и квалифицирующее ее сообщение (набор признаков). Будем называть эти сообщения тегами. Теги позволяют перейти от данных к знаниям. Под знаниями будем понимать особый вид информации, представляющий собой симбиоз образов и тегов, а также алгоритмов и правил работы с данными [139] .
Назовем ассоциированными нейронами множество нейронов, имеющих двухстороннюю (диадную) информационную связь с данным нейроном. При этом исходный нейрон является «источником» управляющего сигнала, единого для всей ассоциации. На рис. П5 показана структура информационных связей нейронов. Цифрами обозначены:
1. Нейрон.
2. Синаптический переход, не используемый в данном «сеансе связи».
3. Ассоциированные нейроны.
4. Нейрон – следующее «звено» цепочки ассоциаций.
В связанных между собой нейронах можно выделить два вида информационных связей:
Возбуждение (активация) нейронов предположительно проходит в две фазы. Первая фаза (первичная активация всех ассоциированных нейронов) начинается с появления сигнала в аксоне данной клетки. Реакция на первую фазу возбуждения – обратная связь от всех ассоциированных нейронов. После чего в данном нейроне проводится анализ информации, пришедшей в виде сигналов по обратным связям от всех ассоциированных нейронов, находящихся в первой фазе возбуждения.
Вторая фаза активации заключается в переходе нейрона в устойчивое возбужденное состояние. Эта фаза возможна только после первой фазы. Однако не все нейроны переходят из первой фазы активации во вторую.
Формирование магистрали (тракта) передачи информации из ВП в запоминающую среду начинается одновременно с синтезом БКХИ. Магистраль представляет собой неразрывную цепочку связанных между собой нейронов. Формирование реализуется следующим образом: на последнем звене цепочки происходит активация ассоциированных нейронов, в которые из данного нейрона поступает заданный (установочный) признак. Те из нейронов, в которых записаны теги, совпадающие с заданным признаком, остаются активированными, т. е. переходят во вторую фазу активации, и цепочка «увеличивается» еще на одно звено: происходит ассоциативное движение к приемнику информации. По- видимому, теги могут изменяться под действием сознания. При этом возможны новые ассоциации, новые пути движения информации и, следовательно, новые нетрадиционные суждения.
Как происходит запоминание образа? После прохождения информации через орган чувств она попадает во входную память (ВП), и ее форма преобразуется. Одновременно в ВП из нейронной сети поступают теги. Так, при встрече с новым лицом его образу присваиваются определенные признаки человека, коллеги и т. д. Пройдя по всей цепочке ассоциаций, «управляющий» сигнал «определяет», что человек неизвестен, т. е. не будет получен сигнал ни от одного из нейронов о наличии данного образа в ДП. Если необходимо, происходит запоминание этого образа в одном из «свободных» нейронов (популяции нейронов) вслед за «последним» звеном цепочки ассоциаций. Аналогично происходит запоминание информации и от других органов чувств. При фиксации очередного образа объем запоминающей среды нейронной сети увеличивается еще на один нейрон (популяцию нейронов).
В предлагаемой модели процесс распознавания образа начинается с поступления информации в ВП, синтеза БКХИ и формирования тракта передачи информации. При достижении оконечных нейронов цепочки происходит сравнение поступивших данных с информацией, уже имеющейся в этой части запоминающей среды. Далее сравниваются непосредственно образы объектов, записанных на БХИ, ибо в процессе построения тракта передачи информации ведется селекция нейронов по тегам, которые вблизи окончания цепочки ассоциированных нейронов становится одинаковыми (например, остались только мужчины, коллеги и т. д.). Поэтому для вывода о том, знаком ли данный объект, необходимо сравнивать непосредственно данные, описывающие образ. Анализ (сравнение) данных проводится сразу же во всех оконечных нейронах. В случае совпадения поступающей из ВП информации с данными, содержащимися в нейроне, этот нейрон генерирует бинарный сигнал. Тем самым реализуется отождествление образа, созданного органом чувств, с информацией, хранимой в нейронной сети.
Процесс узнавания требует больших затрат энергии, чем процесс запоминания, ибо происходит активная работа значительно большего числа нейронов: магистрали и множество нейронов оконечных каскадов, количество которых определяется числом ассоциированных нейронов нескольких оконечных каскадов.
Можно объяснить и забывание информации. При неразрушенном БХИ (при отсутствии нарушений элементов ЦНС, необходимых для хранения или считывания информации) в запоминающей среде сохраняется информация. Для использования этой информации необходимо совместное выполнение двух условий:
• наличие и работоспособное состояние элементов хранения и считывания информации (неразрушение и вращение БХИ, наличие и колебание В И К);
• работоспособность тракта передачи информации (наличие глиальных клеток вокруг каждого из нейронов цепочки ассоциаций).
В нормальных условиях тракт передачи информации может и не создаться даже при активации цепочки ассоциированных нейронов, что объясняется подвижностью глии.
Если возле нейрона количество глиальных клеток будет достаточным для поддержания жизнеобеспечения нейрона и недостаточным для организации тракта (слишком большие разрывы между глиальными клетками блокируют передачу ультразвуковых сигналов), то затребованная информация не будет поступать в «приемник»: вспомнить (воспроизвести) требуемую информацию человек не сможет. Можно предположить, что глиальные клетки или какая-то их часть мигрируют к активированным нейронам, на поверхности которых имеется измененный по сравнению с состоянием покоя электрический потенциал. Те же из нейронов, которые достаточно давно не активировались, будут окружены малым числом эмигрировавших глиальных клеток. При попытке воспользоваться информацией, записанной в
