21 .Накопление априорной информации в биологических навигационных комплексах при обучении.

Наличие некоторого объема априорной информации является необходимым условием существования БНК. В памяти организма должны содержаться данные об алгоритмах различных методов навигации, характеристики навигационных ориентиров, закономерности изменений окружающей среды и другие сведения, без которых не может быть решена задача пространственной ориентации. Некоторый объем априорной информации закладывается в генетическую память животного и передается из поколения в поколение. Однако условия обитания животных могут по тем или иным причинам существенно и непредсказуемо меняться, поэтому БНК должны обладать способностью активно накапливать необходимую априорную информацию, приспосабливаясь к конкретным условиям существования, т.е. обучаться. Таким образом, обучение – это способность животных к целенаправленному поиску и накапливанию информации, на основе которой формируются и уточняются алгоритмы функционирования, структуры и взаимосвязи биологических систем, обеспечивающие согласование образа действий животного с конкретными условиями его существования. Цель обучения – познание окружающей животного среды, т.е. выявление закономерностей среди множества случайно воздействующих на организм факторов.

Процесс обучения реализуется в нейронных цепях органов чувств и мозга животного. По существу нервная система является сложной иерархической системой обучения с распределенной структурой, охватывающей все информационные и управляющие компоненты организма. Основным функциональным элементом системы обучения является нейрон, структурная схема которого представлена на рис. 9.1. Тело нейрона (сома) 1 имеет размеры порядка 0,1 мм. Оно выполняет функцию микропроцессора, в котором осуществляются обработка информации и выработка управляющих сигналов.

Рис. 9.1. Структурная схема нейрона

Нейрон как элемент обучающей системы способен из множества поступающих в него сигналов выделить и зафиксировать одновременно действующие и многократно повторяющиеся, выполняя функцию, которую можно формально оценить как корреляционную обработку сигналов. Выявленные нейроном взаимосвязи материализуются в виде вновь сформированных новых связей с другими нейронами, собственной обратной связи, а также измененных передаточных свойств (коэффициентов) синапсов. Кроме того, происходит повышение скорости передачи сигналов по аксону, функциональные изменения нейрона и др.

Иерархическая структура системы обучения животных дает возможность организму накапливать информацию, совершенствовать приемы и методы навигации, увеличивать точность и надежность измерений и тем самым повышает жизнеспособность животного в условиях борьбы за существование. Рассматривая систему обучения с позиций бионики, можно выявить ряд существенных достижений природы в области обучения целого комплекса датчиков информации, исполнительных органов, систем управления и адаптации.