Реферат: Н. Винер и биология

💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Бечин Сергей Вениаминович, г. Северодвинск
Когда математикам и инженерам удалось впервые создать технические устройства, которые могли моделировать некоторые функции мозга, встал закономерный вопрос – как же в действительности работает наш главный орган? В настоящее время известен только один вид программирования – математическое. Именно на его основе работают все вычислительные устройства – от бытовых калькуляторов до современных суперкомпьютеров.
Суть математического программирования в том, что в вычислительное устройство (процессор) вводится информация, представленная как набор чисел, а также набор команд – в виде программы. Подчиняясь правилам алгебры логики и командам программы, процессор производит вычисления, и на выходе мы имеем те же цифры, но уже в другой комбинации. Так как окружающий нас мир представлен не цифрами, а физическими и химическими явлениями, то реальный сигнал перед обработкой должен быть “оцифрован”, то есть получить математический символ.
Таким образом, математическим называется программирование, при котором сигналу первоначально присваивается цифровой код, а затем он подвергается преобразованиям в вычислительном устройстве в соответствии с командами программы. Команда – это математическое действие, либо совокупность таких действий. Для “машинного удобства” вычисления совершаются в двоичной системе. Поскольку вся информация проходит через процессор, то естественно, что его быстродействие является важнейшей характеристикой любой машины.
Преобразуя сигналы от реальных и воображаемых объектов в наборы цифр, и производя с ними вычисления по правилам алгебры логики, удается задавать требуемые параметры и алгоритмы для получения ожидаемых результатов.
В 1943 г. американский физиолог У Маккаллок из группы Н Винера выдвинул идею формального нейрона. Было высказано предположение, что нейрон – это пороговый элемент, имеющий на входе несколько тормозных или возбудимых синапсов, а на выходе, в зависимости от суммы поступающих воздействий – сигнал или его отсутствие, то есть ноль или единицу. А как только появляются нули и единицы, появляются и математики и, соответственно, пытаются построить математическое программирование. Таким образом, “технари” уже более полувека пытаются по-своему истолковать принципы работы нервной системы и головного мозга.
Однако, хотя и были построены нейронные сети различного типа (бинарные, аналоговые и др.), выполняющие широкий класс математических операций, понимания работы мозга это не принесло. Все-таки мозг – не калькулятор и даже не компьютер.
Тем не менее, отдавая должное вычислительной технике, нужно признать, что именно она позволяет на сегодняшний день наиболее полно моделировать наши некоторые функции мозга. А работы в области искусственного интеллекта рассматриваются как новый уровень программирования. И такое явление, естественно, не случайно. Мозг – это орган, созданный природой для управления всем телом. И он действительно имеет различные программы восприятия и поведения. Программирование – ключевое понятие, позволяющее разобраться в принципах работы нервной системы. Но вот основа создания и реализации программ в животном мире совершенно иная, чем та, что применяется в машине. Это обусловлено одним простым правилом, которое соблюдается в биологии всегда – соответствие структуры и функции. Определенная заданная структура задает только одну функцию. Это вызвано тем, что жизнь в своей основе – это совокупность химических реакций. Все физиологические функции организма реализуются посредством тех или иных химических реакций. А химические реакции, как известно, явления специфические. Нейронный импульс – основа работы нервной системы – есть физиологическая функция клетки.
Если вся вычислительная техника работает на основе математического программирования, при котором функция процессора определяется заданной в данный момент времени программой и при этом между программой и процессором нет никакой жесткой связи, то во всех животных системах реализуется принцип структурного программирования.
Под структурным программированием автором понимается способ записей программ восприятия и поведения (и мышления в том числе) на нейронных цепочках различной конфигурации. Эти цепочки образованы не формальными, а реальными, то есть специализированными нейронами.
Использование нейронных цепей различной конфигурации в качестве носителей сенсорно - двигательных программ – единственно доступный способ в живых системах. И это сближает их с генетическими программами, в которых информация обо всех химических реакциях организма, (а соответственно и физиологических), записана цепочками повторяющихся участков молекул в различных сочетаниях. В этом - главное отличие мозга от вычислительных машин, работающих на основе цифровых манипуляций.
Построение нейронных сетей и их работа по законам структурного программирования в корне отличны от тех правил, по которым построены и работают цифровые программные устройства.
Представление нейронных цепей как носителей программных единиц позволяет понять формирование мозга в филогенезе и объяснить развитие основных его функций вплоть до сознания. При этом существует жесткая связь между структурой нейронной цепи и определяемым ею двигательным ответом или воспринимаемым сигналом.
Основные принципы структурного программирования и филогенез мозга как процесс совершенствования и взаимодействия регуляторных программ различных направлений автор изложил в своей работе; “Эволюция нейронных систем”. (Вышлю по запросу электронной почтой, укажите адрес).
(Первичные недифференцированные нейроны в процессе эволюции разделились на две функциональные группы. Клетки первой группы – рецепторы – преобразуют воздействия среды в нейронный импульс - сигнал. Клетки второй группы – двигательные нейроны (процессоры) – преобразуют сигнал с рецепторов в набор команд, поступающих на мышцы и другие исполнительные органы. В ходе эволюции шла расходящаяся специализация нейронов в каждой из этих групп, но первоначальное деление на рецепторы и процессоры сохранилось. Все наши самые сложные органы чувств и все самые сложные регуляторы двигательных комплексов есть не что иное, как усложненные одноклеточные рецепторы и двигательные нейроны. При этом принципиальная схема нервной системы и головного мозга всех животных в процессе эволюции не изменилась).
Специфичность функции рецепторов и процессоров определяется, во первых, индивидуальностью конфигурации (структуры) нейронной сети, а во вторых, функциональной принадлежностью входящих в нейронную цепь нейронов.
Особенности регуляторных систем, построенных на основе структурного программирования, заключаются в следующем;
Прямое (без “оцифровки”) преобразование воздействий среды в сигнал. Разряд любого нейрона в сенсорных отделах мозга – это и есть специфический сигнал. Рецепторы качества преобразуют в сигнал химико-механические воздействия среды на нейрон. Рецепторы последующих слоёв в рецепторных системах преобразуют в сигнал совместное воздействие двух и более предшествующих нейронов. Говорить о сигнальном значении нейронного импульса можно лишь с указанием конкретного местоположения нейрона в нейронной цепи. Вне цепи нейронный импульс теряет всякий сигнальный смысл.
Увеличение количества нейронов в рецепторных отделах мозга позволяет усложнять воспринимаемый сигнал (“видеть” более сложный объект). Тоже самое в двигательных отделах мозга позволяет усложнить комплекс врожденных или приобретенных действий.
Прямое участие любого воспринимаемого сигнала в формировании двигательного ответа. Функциональная готовность любой программы (не требуется загрузки) и, как следствие, – высокая скорость работы нервной системы.
Изменение конфигурации нейронной цепи, как в рецепторных, так и в процессорных отделах мозга изменяет как воспринимаемый сигнал, так и двигательный ответ.
Сравним – в компьютерах сигнал представлен, во первых, в виде электрического импульса, а во вторых, и это самое главное, из импульсов формируется цифровой код (наборы нулей и единиц в различных сочетаниях), что позволяет один сигнал отличить от другого. В нервной же системе сигнал представлен нейронным импульсом и при этом все нейронные импульсы по форме эквивалентны друг другу. Собственно же значение сигнала определяется местоположением нейрона в нейронной сети и его функциональной принадлежностью. Частота и количество импульсов для кодировки сигнала значения не имеют, а определяют лишь интенсивность сигнала, да и то лишь приблизительно.
Процессор – это также нейронная цепь различной конфигурации. Длина цепи и скорость нейронного импульса определяют время реализации программы, а конфигурация цепи – набор выдаваемых команд. Для нервной системы понятия “программное обеспечение” и “структура процессора”, “структура рецептора” - эквивалентны.
Главное отличие мозга любого животного, включая человека, от компьютера состоит в том, что в мозгу совершаются лишь два процесса – формирование сигнала и двигательного ответа. Никаких вычислений мозг не производит, даже когда мы занимаемся математикой. В компьютере же, какую бы задачу он не выполнял, кроме счетных операций ничего не происходит.
В чем заведомо проигрывают нейронные системы регуляции цифровым – так это по сложности формируемых двигательных программ. Ни один нейропроцессор не может содержать столько команд, сколько можно разместить в одной компьютерной программе. Все сложные действия животного составлены как цепь коротких рецепторно - процессорных комплексов, – то есть программных фрагментов, согласованных с сигналами внешней среды или положениями тела. Впрочем, природа уже провела эксперимент по усложнению двигательных программ без рецепторного сопровождения. Речь идет о насекомых. Эти животные способны выполнить сложный “комплекс фиксированных действий” при активации его адекватным сигналом. Но насколько беспомощными, а то и просто вредными становятся инстинкты при измененных условиях среды, наверное, знают многие. Так что генеральная линия в развитии регуляторных систем, выбранная природой – ведущая роль сигнального фактора.
Отсюда следует вывод, что системы математического программирования – это всего лишь вспомогательный инструмент для систем структурного программирования. Такое положение существует сейчас и, скорее всего, сохранится в будущем. Скорость счета и наборы команд никакого значения для зарождения интеллекта не имеют.
Вероятнее всего, будущее за автомобилями и самолетами, способными “видеть и слышать” примерно так же, как это происходит у животных. Тогда ошибку пилота или невнимание водителя машина сможет исправить сама, спасая при этом многие человеческие жизни. Из статистики известно, что в мире ежегодно происходит один миллион автокатастроф, а 85% всех авиакатастроф случаются по вине пилотов.
Автор надеется, что изложенные в статье соображения заинтересуют специалистов по бионике и информатике. Начало практических работ по созданию регуляторных систем на основе структурного программирования будет означать открытие нового направления в информатике. Исследования именно в этом направлении позволят в полной мере воплотить в технических устройствах все функции человеческого мозга, а также помогут человеку понять многие тайны его психики.
Проработанность данной темы у автора такова, что позволяет приступить к реализации систем структурного программирования в технических устройствах.

Название: Н. Винер и биология
Раздел: Рефераты по информатике, программированию
Тип: реферат
Добавлен 19:13:08 19 марта 2007 Похожие работы
Просмотров: 62
Комментариев: 17
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Если Вам нужна помощь с учебными работами, ну или будет нужна в будущем (курсовая, дипломная, отчет по практике, контрольная, РГР, решение задач, онлайн-помощь на экзамене или "любая другая" учебная работа...) - обращайтесь: https://clck.ru/P8YFs - (просто скопируйте этот адрес и вставьте в браузер) Сделаем все качественно и в самые короткие сроки + бесплатные доработки до самой сдачи/защиты! Предоставим все необходимые гарантии.
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Н. Винер и биология
Текстовой Отчет По Производственной Практике
Дипломная работа по теме Мухи-сфероцериды (Diptera, Sphaeroceridae) природного заказника 'Камышанова поляна'
Мини Сочинение На Тему Студенческая Жизнь
Реферат по теме Воспитание девочек
Курсовая работа по теме Анализ электрического состояния линейных и нелинейных цепей постоянного и переменного токов
Реферат На Тему Стратегический Менеджмент Организации Апк
Краткое Содержание Капитанская Дочка Сочинение Александра Гринева
Курсовая работа по теме Финансовые рынки, ценные бумаги и фондовые рынки
Курсовая работа по теме Сегнетоэлектрики – структура свойства и применение
Мой Класс Сочинение На Английском
Дипломная работа по теме Анализ и оценка управления финансовыми ресурсами организации на примере ООО 'ПромКомплект'
Реферат: Развитие наук о неорганической природе в ХVIII-ХIХ веках
Иcследование возрастно-половых особенностей физического развития и двигательной подготовленности детей 7-9 лет, занимающихся спортивной акробатикой
Контрольная Работа 10 Класс Английский Язык Spotlight
Средняя высота поверхности.
Реферат по теме Создание систем поддержки принятия решений
Возрастные Особенности Общения Юношей Реферат
Курсовая работа по теме Брахманизм. Учение ведической цивилизации
Дипломная работа по теме Исследование влияния локуса контроля и ценности подкрепления на особенности ожиданий индивида (на примере организационного поведения)
Сочинение Анализ Произведения Реквием
Доклад: Первая брачная ночь
Топик: Moscow
Доклад: Вероятностный мир. Опыт философско-педагогических хроник