Задачей следующего раздела работы было построение сети, состоящей из нескольких вышеописанных модулей из возбудительных и тормозных нейроноподобных элементов с целью анализа возможностей реализации на ней более сложных функций головного мозга и решения прикладных задач, а также продолжение изучения роли разных видов тормозных процессов для обеспечения надежности в ее работе. Предполагалось изучение на модели сети не только распознавания отдельных образов, но и обобщения сходных и несходных образов и их называния.
В соответствии с поставленной задачей данный вариант модели имел три взаимосвязанных модуля: 1 – распознающий, 2 – обозначающий, Р3 – обобщающий и проверяющий обобщение (рис. 38). Модули 1 и 2 имели одинаковую архитектуру. Модуль Р3 был необходим для проверки правильности распознания обобщенных образов. Матрица P3 была связана с R1 по принципу «один к одному», а с R2 по принципу «все со всеми», т. е. для нее R1 выступала как внутрисетевая «рецептивная» матрица, а R2 как распознающая и подкрепляющая. Обозначение предъявляемых образов в нашей модели было реализовано посредством присвоения каждому номеру элементов матриц R1 и R2 названия этих образов.
Основными направлениями в работе с моделью были следующие. 1. Обучение и распознавание образов, аналогично вышеописанному способу. 2. Обобщение сходных и несходных образов. Возможность обобщения образов, как сходных, так и несходных, осуществлялась посредством введения в архитектуру модели дополнительного второго модуля (рис. 38). Его особенность заключается в том, что в период обучения один из элементов подкрепляющей и распознающей матрицы R2 находился в состоянии активации каждый раз, когда на вход модели подавался образ, который относился к определенному классу. Для этой операции не имело значения, существует ли какое-то внешнее сходство между образами одного класса. Они обобщались по принципу совпадения во времени с активацией одного и того же элемента обобщающей матрицы. Таким образом имитировалось свойство нервной системы вначале анализировать, а затем классифицировать и объединять самые разные впечатления, любые изменения внешней и внутренней среды и определенные действия, в том числе речедвигательную активность и словесное обозначение фиксируемых образов не по принципу сходства, а по принципу совпадения их во времени.
Во время проведения экспериментов построенная нейросеть доказала свою надежность при распознавании, назывании и обобщении образов (Бардычев и Шульгина, 2006).
В технологии ЭВМ нового поколения, основанной на использовании сведений о принципах работы головного мозга, очевидно, следует учитывать особенности взаимодействия возбудительных и разного рода тормозных процессов при необходимости имитации сложных функций головного мозга для повышения надежности, быстродействия и расширения функций технических систем.
Примеры обработки сетью символьной информации
С точки зрения нейрофизиологов, ведущих экспериментальные исследования, представление о том, что генез суммарных медленных колебаний ЭЭГ и поздних компонентов ВП определяется колебаниями мембранного потенциала нейронов, прежде всего, вследствие суммации взаимодействия ВПСП и ТПСП, обусловленной взаимодействием возбудительных и тормозных систем, локальных и общемозговых, к настоящему времени стало практически общепринятым. В пользу этого представления говорит большой экспериментальный материал, нейрофизиологический и нейроморфологический. Однако, в практике нейрофизиологии поведения, психофизиологии и медицины это положение не является достаточно известным и общепризнанным. В современных учебниках по психофизиологии и физиологии высшей нервной деятельности и сенсорных систем нет важнейших разделов о роли взаимодействия возбуждения и торможения в обеспечении выработки активных условных рефлексов и внутреннего торможения, в обеспечении других психофизиологических функций, в том числе, в объяснении генеза разного рода биоэлектрической активности. Отсутствие опоры на нейрофизиологические данные относительно генеза ЭЭГ и ВП существенно обедняет и трактовку результатов многочисленных исследований динамики этих показателей работы мозга при разного рода его патологии, функциональной и органической. Использование концепции о взаимодействии возбудительных деполяризационных и тормозных гиперполяризационных процессов как основы генеза суммарных медленных колебаний потенциала и роли взаимодействия этих процессов в организации поведения и работы сознания позволило бы более глубоко интерпретировать патологические нарушения ЦНС, и более целенаправленно проводить их терапию.