Архитектура интеллектуальных систем поведенческого типа

Специфика решаемых ТК задач определяет перечень функций ее СУ, а следовательно, и особенности ар­хитектуры. Даже при решении сравнительно простых в интеллектуальном отношении задач перемещения в про­странстве ТК должен обладать довольно развитой архи­тектурой ИСУ. ИСУ должна воспринимать окружающую обстановку, видеть цель и препятствия. Еще до начала движения она должна определить оптимальную траек­торию движения и реализовывать ее постоянно учиты­вая происходящие во внешней среде изменения. При больших скоростях перемещения цели (или препятст­вия) требования к ИСУ еще более усиливаются. В ИСУ, решающих задачи, подобные указанной выше, исполь­зуется бионический подход, основанный на выявлении и использовании аналогий в реализации поведенческих актов живыми организмами. Поведенческие акты свой­ственны не только мозгу человека, но и мозгу более про­стых организмов. Известно, что поведенческие акты че­ловека реализуются не столько на сознательном, сколь­ко на подсознательном уровне. Реализация поведенче­ских актов может осуществляться прежде всего на реф­лекторном уровне. Далее может учитываться изменение внешних условий.

Согласно современным представлениям, механиз­мы, обеспечивающие целенаправленное активное пове­дение некоторого объекта, должны иметь определенную операционную структуру, состоящую из последователь­ности ряда процессов, а именно восприятия информации (афферентного синтеза), принятия решения, формирова­ния программы действия и ее выполнения. В свою оче­редь афферентный синтез (АС) включает обработку ин­формации о состоянии внешней среды, о положении в этой среде объекта и его состоянии, а также о тех целях, которые объект преследует в данной ситуации. Приня­тие решения заключается в выборе действия, направ­ленного на достижение цели в сложившихся условиях. Формирование программы будущего действия осуществ­ляется одновременно с формированием так называемого акцептора результата действия, т. е. параметров того состояния, в котором объект окажется после выполнения программы. Выполнение программы, в свою оче­редь, происходит при одновременном определении пара­метров нового состояния и сравнении этих параметров с акцептором результата действия (обратная афферентация). В общем случае афферентный синтез осуществля­ется не только на основе обстановочной афферентации, но и на основе информации, содержащейся в памяти объекта о предыдущем опыте. Под обстановочной афферентацией понимается совокупность воздействий, ото­бражающих условия, в которых находится объект. Ус­ловные или безусловные воздействия, имеющие для объ­екта смысл команд к действию, образуют пусковую афферентацию.

Цель есть тот системообразующий фактор, который формирует функциональную систему, выделяет необхо­димые степени свободы объекта и компенсирует их из­быточность. Более того, цель определяет адекватность и избирательность восприятия и отражения внешнего ми­ра. Функциональная система поведенческого типа чело­века реализуется на нейронных сетях мозга. Аналогом нейронных сетей мозга могут являться аналитически или физически реализованные нейронододобные струк­туры (НПС). Работу НПС можно представить следую­щим образом. Информация о внешней среде в виде об­становочной и пусковой афферентации поступает на НПС, воспроизводящую афферентный синтез. На НПС происходит обработка поступившей информации. В ре­зультате этой обработки принимается решение о харак­тере будущего действия и формируется программа ее выполнения. Само действие реализуется аффекторными (исполнительными) подсистемами, а обратные связи ис­пользуются для его коррекции. Такая НПС позволяет воспроизводить поведенческие акты, т. е. обладает уп­рощенным интеллектом.

На основе рефлекторного представления и с учетом принципов организации и функционирования естествен­ного интеллекта можно предположить более общее опи­сание структуры ИСУ поведенческого типа. ИС прежде всего должна содержать сенсорную подсистему (СП). Ка­ждому классу задач должны соответствовать свои дат­чики (рецепторы), что соответствует принципу избира­тельности восприятия в функциональной системе ИС. Уровень детальности восприятия влияет также на воз­можности решения задач. СП реализует акты, анало­гичные элементарным безусловным рефлексам и коор­динационным безусловным рефлексам. Далее следует включить в ИИ структуру афферентного синтеза (САС). Связь между СП и САС обеспечивает установление вза­имнооднозначного соответствия между участками внеш­ней среды и отражающими их элементами САС. САС реализует акты, аналогичные интегративным безуслов­ным рефлексам. Исходя из характера решаемых задач, следует потребовать, чтобы структура связей между элементами сети САС отражала основные физические свойства рабочего пространства - его однородность и изо­тропность, а в состояниях элементов САС отражались бы текущие свойства участков внешней среды, например, их свойства быть целью, препятствием или свободным уча­стком для движения. Элемент САС должен возбуждать­ся и генерировать сигналы возбуждения, если соответст­вующий ему участок внешней среды является целевым, выключаться и блокировать сигналы возбуждения, если такой участок занят, пропускать сигналы возбуждения, если участок свободен. Следующей подсистемой, кото­рую необходимо включить в ИС, является структура принятия решения (СИР). В СПР из САС поступают сигналы определенного рода. Например, элемент, соот­ветствующий целевому участку, посылает сигнал о сво­ем возбуждении. Элементы САС, соответствующие сво­бодным для движения зонам, пропускают через себя сигналы возбуждения от целевого элемента и посылают об этом сигнал в СПР. Элементы, соответствующие пре­пятствию, никаких сигналов в СПР не посылают. Тогда в СПР, реализуемой как и САС на некоторых НПС, бу­дут получены (в случае задачи перемещения объекта) все возможные траектории движения объекта к цели.