Попытка использовать латеральное торможение в матрице R не дала надежного решения этой проблемы. Чтобы при распознании сходных образов активировался только один элемент R, оказалось необходимым использовать имитацию такого системного процесса, как доминантное торможение, которое обеспечивает устранение всех функций головного мозга, которые несовместимы с выполнением данной функции (Ухтомский, 1966). Для реализации этого вида торможения ввели операцию сравнения потенциалов, полученных от очередного символа ко всем элементам матрицы R. Надежное распознание обеспечивалось при условии, если активным элементом становился только тот, сумма влияний на который был больше, чем у всех остальных.
Нарушение процесса обучения при наличии периодической активности, чередования активации и торможения между матрицей памяти Р и ассоциативной матрицей А. Если в период обучения торможение между матрицами восприятия А и памяти Р было включено, то обе взаимодействующие системы переходили на режим периодической активации, чередования импульсной активности и ее торможения. Таким образом, наблюдалась имитация фазной активности нейронов, чередование их активации и торможения, какой она регистрируется на фоне суммарных медленных колебаний потенциала в ЦНС в состоянии глубокого угасательного торможения или дремоты. В режиме опознания выявляется, что при вмешательстве торможения в процесс обучения сила связей между соответствующими элементами не повышается настолько, чтобы они могли возбуждаться в ответ на применение образа без подкрепления. Обучения не происходит, и предъявленные символы оказываются нераспознанными (рис. 42).
Этот результат хорошо согласуется с фактом необходимости ослабления гиперполяризационного торможения при выработке различных форм активного поведения и с известными данными о затруднении умственной деятельности и активных форм поведения на фоне повышения амплитуды медленно-волновых колебаний потенциала и усиления фазности в работе нейронов, например, в состоянии дремоты и, тем более, сна.
Роль торможения в разделении символов. Наряду с фактами о необходимости ослабления гиперполяризационного торможения при обучении известно также, что реализация выработанных форм поведения, особенно доведенных до автоматизма, не требует этого в такой мере, как это необходимо на ранних стадиях обучения (Шульгина, 1978).
Для имитации роли процесса торможения в этих условиях мы провели исследование влияния гиперполяризационного торможения в нашей модели посредством включения тормозящих влияний от подсистемы памяти Р на подсистему А только в режиме распознания уже «выученных» символов. При обучении обратные тормозящие связи были выключены.
Рис. 42. Нарушение процесса обучения нейросети вследствие возникновения периодической активации матриц А и Р при включении торможения в период обучения. Обозначения как на рис. 39. (по Шульгина, Муравьев, 2000).
Было обнаружено, что при опознании гиперполяризационное торможение выполняет функцию разделения последовательно опознаваемых символов. Возможно, именно эту роль – разделение циклов реализации разного рода актов восприятия и поведения, гиперполяризационное торможение играет и в реальной нервной системе. Этот вид торможения условно можно назвать разделительным. Известно, что, если результат совершаемого действия согласуется с ожидаемым, то нервная система завершает поведенческий акт и переходит к другому действию, если же не согласуется, то возникает ориентировочный рефлекс, который определяет фиксацию изменений в ситуации и выработку нового действия для достижения желаемого результата (Анохин, 1968). В нашей модели, как уже говорилось, эта операция была реализована тем, что образ, возникающий при распознании в матрице памяти P, затормаживал образ, подаваемый извне с матрицы С на матрицу А. Если они совпадали, то модель переходила на обработку следующего образа. Если же совпадения не было, то образ считался незнакомым, для его запоминания выделялся следующий элемент матрицы R.
Таким образом, эксперименты на проекционно-ассоциативной модели показали, что для надежности в работе сети необходимо использование приемов, имитирующих предвозбудительное и доминантное торможение. Наличие в нейросети в период обучения тормозных гиперполяризационных процессов нарушает его. В то же время при условии обучения, доведенного до уровня автоматизации, торможение в период распознания может играть и позитивную роль, обеспечивая разделение образов, последовательно поступающих на сенсорные входы.