5 курс / ОЗИЗО Общественное здоровье и здравоохранение / Хай Г.А. Информатика для медиков

встает вопрос: "что делать?". Ему нередко предшествует другой вопрос: "что это такое?". Характер альтернативных стратегий поведения определяется множеством факторов. Подчеркну, что ключом к выбору оптимальных решений служит априорная оценка ожидаемых результатов того либо иного выбора. Неважно, правомерного или запрещенного. Мысленно все это надо "проиграть" в голове, продумать, что может произойти в том или ином случае. А если уже произошло, то почему? А может быть, и зачем? Вопросов может быть много, в том числе: "кому это выгодно?". Но механизм получения ответов на них - единственный, как и на вопрос: "что это такое?".

Это механизм использования логических операций, называемых импликацией: "если.., то..." (→) и двойной импликацией: "если, и только если..,

то..." (↔). И задаваемые сюжеты (ситуации), и ответы на эти вопросы могут относиться к прошедшему, настоящему и будущему времени (периоду). В формулировке нередко используется сослагательное наклонение ("если бы.. , то..."), но логическая сущность построения мысленных сценариев от этого не меняется.

Резюме. Любой сложный и запутанный сюжет, требующий привлечения серьезных знаний из любой предметной области для рассудочного построения разнообразных мысленных сценариев, в том числе и предшествующих любому созидательному действию, при тщательном рассмотрении и анализе их содержания и текстов приводит к обнаружению сформулированных или подразумеваемых именно этих логических операций.

Добавлю, что структура мыслительного процесса вообще в принципе может быть и иной, но данный логический механизм непосредственно относится к рассуждениям.

Системная структура мышления. Если информационные объекты (данные и знания) имеют системную структуру, то и процессы работы с ними (мышление) не могут явиться исключением. В чем же выражается системность мышления?

Из того, что мы знаем, можно, не опираясь на морфологический субстрат коры головного мозга, четко выделить четыре основных системных уровня по соподчиненности решаемых ею кардинальных интеллектуальных задач.

Первый (базовый) уровень. Его задачей является осмысливание биологических ощущений, перевод их в "мыслеощущения", поскольку сама мысль является специфическим ощущением. Вероятно, на этом же уровне формируется самосознание: "Я", "мое" (индивидуальное); "Мы", "наше" (групповое и общественное самосознание); и соответственно - "не Я", "не Мы", "не мое", "не наше" (чужое).

Самосознание - системный объект. Его элементы (данные): эндо-и экзогенная информация, память, ощущения. Знание о себе - система взаимосвязанных ощущений.

Второй (промежуточный) уровень. Его задачей является реализация программы (инстинкта) самосохранения при уже сформировавшемся самосознании. Ощущение и осмысление представления "Я" необходимо для самосохранения.

Третий (главный) уровень. Его задачей является реализация программы (инстинкта) самовоспроизведения как целевой программы биологической жизни. Воспитание потомства также относится к этому уровню.

Третий уровень не является эволюционно более поздним. Однако он более сложный и этот высший биологический уровень объединяет в себе в качестве элементов задачи второго уровня, а второй уровень объединяет в себе в качестве элементов задачи первого. При этом для третьего уровня задачи первого выступают в качестве связей между элементами второго.

Речь идет о функциональной иерархии. Какова здесь морфологическая структура, я не знаю.

Четвертый уровень - социальный. Этот качественно новый уровень психической деятельности развился у человека, и он тесно связан со специфическими возможностями человеческих информационных технологий.

От непосредственной передачи информации - к опосредованной через внешние носители передаче приобретенных знаний для их общественного использования. От чисто биологических целей и интересов - к социальным. На этой базе возникают естественные науки о природе и мире и абстрактные науки. На базе специфического человеческого самосознания возникают религиозные представления. На этой же базе возникает цивилизация, отличающаяся от биологического совершенствования. На этой же базе возникает сознательное создание вещей, а не только использование подручных предметов для добывания пищи. На этой базе для удовлетворения общественных (хотя и вполне естественных) потребностей в материальных ресурсах, энергии и информации развиваются экономика, энергетика и информатика. Цивилизация становится специфическим инструментом обеспечения сохранности природного вида Homo sapiens. Четвертый (социальный) уровень интеллекта является качественно новым, более высоким системным иерархическим уровнем; его элементы - задачи третьего уровня (воспроизводство биологического вида); их связи - задачи второго уровня (индивидуальное самосохранение).

Здесь речь идет не о природе человека и общества, а только о психической деятельности, реализуемой головным мозгом. В связи со сказанным надо остановиться на проблеме общественного сознания. Не уверен, что его надо выделить в качестве пятого уровня интеллекта, хотя общественное знание и самосознание имеют системные качественные отличия от индивидуального ("Мы и наше"), как и групповое, и видовое знание, и самосознание, и поведение в биологических сообществах. Достаточно обратиться к такой науке, как социальная психология.

Общественное знание не является простой суммой накопленной информации, в том числе частных знаний. Общественное знание (включая предрассудки) является достаточно ригидным системным интеллектуальным (информационным) объектом, принадлежащим конкретной социальной среде с ее традициями и культурой, т. е. правилами функционирования, обеспечивающими самоидентификацию, временную устойчивость и безопасность. Для того чтобы произошла смена парадигмы в общественном знании и самосознании, в том числе в связи с новыми научными воззрениями, возникающими в индивидуальных головах отдельных "возмутителей спокойствия", нередко требуется смена поколений. Частным случаем общественного самосознания является так называемая психология толпы. В значительной мере этот феномен имеет биологическую природу.

Поскольку объединение взаимосвязанных элементов образует систему с новыми свойствами, число этих свойств не является суммой свойств элементов. Их существенно меньше, но они другие - такие, каких раньше не было. Сказанное в полной мере относится к интеллектуальным (информационным) системам.

Вербализация мышления и иные способы его представления

Правда заключается в том, что мышление в основе своей невербально и что полностью передать на словах то, что мы думаем, невозможно.

"Мысль изреченная - есть ложь" (Ф. Тютчев).

Словесный язык является средством коммуникации (а также поддержки мышления) и обладает той или иной мерой достаточности, у животных имеются свои специфические языки, которые в достаточной мере обеспечивают их жизненные потребности. Социализация человеческого интеллекта привела к необходимости возникновения нового системного уровня коммуникаций, к развитию второй сигнальной системы, которая, в свою очередь, обеспечивает развитие самого процесса социализации.

Язык развивается вместе с развитием общества. По мере возникновения новых мысленных понятий придумываются и их словесные обозначения. Именно

придумываются. В разных социальных группах - на разных языках. При одних и тех же мысленных понятиях. На некоторых положениях, имеющих к этому отношение, следует остановиться.

•Язык - социальный информационный системный иерархический объект (см. табл.

3.3: слово, предложение, текст).

•Язык имеет главную функцию. Это добровольная передача своих мыслей другому лицу (лицам; в том числе и животным). Именно тех мыслей, которые хочет передать

говорящий или пишущий. А мотивы здесь могут быть самыми разными. В их основе лежат индивидуальные, групповые или общественные интересы.

•По сути, передаются не сами мысли, а их описания в той или иной форме.

•Принятые описания порождают (генерируют) у принимающего лица свои мысли.

•Является важной процедура декодирования и понимания принятого сообщения.

Схема 5.1. Двусторонний процесс взаимного обмена мнениями "диалог"

•Является важной мера доверия к получаемой информации (Истина или Ложь).

•Биологической (и информационной) компонентой речевого общения является та или иная мера суггестии (внушения), т. е. порождения у принимающего лица желательных для говорящего мыслей ("Слово лечит, слово убивает").

При речевом общении возникает феномен рефлексии: "Я думаю, что ты думаешь, и т. д.". И монолог, и диалог относятся к сфере психологии, в том числе социальной.

Системная структура вербализации. Информационные элементы нижнего системного уровня формируют верхний, объединяясь через связи. Так возникают новые информационные процессы: от ранних последствий "Большого Взрыва" - к абстрактному мышлению.

Таким образом, язык оказывается одним из наиболее действенных, наиболее эффективных способов удовлетворения информационных потребностей общества.

Что же касается иных способов добровольного представления процессов мышления, то к ним в первую очередь следует отнести все виды художественного творчества.

Воплощение же интеллектуальной деятельности в изготовление предметов, в развитие услуг, в исследовательскую работу, в организацию чего бы то ни было и в другие сферы жизни общества обычно рассматривается как опосредованное через наблюдаемые результаты, хотя это и неправильно.

В интеллектуальных сложных системных иерархических конструкциях целостная структура рассматриваемого уровня состоит из его элементов, а их связи располагаются более глубоко. Таким образом, то, что на рассматриваемом уровне выступает в качестве знаний, на более высоком уровне играет роль данных. Это обстоятельство проявляется в корректных содержательных и формальных описаниях реальных объектов. Следует подчеркнуть, что информационными средствами какого-либо иерархического системного уровня можно более или менее адекватно описать только информационные объекты нижележащего уровня. Ни содержательное, ни формальное адекватное описание информационных объектов равного и более высокого уровня невозможно. Поэтому, к сожалению, мы никогда полностью не поймем сущности собственного мышления.

Интерпретация сигналов прямо зависит от априорного представления данного приемника об их источнике. Прием различных сигналов осуществляется разными системными структурами приемника, располагающими одноименными с данным сигналом элементами. При отсутствии таких элементов прием сигнала данным приемником становится невозможным. Следовательно, сигналы какого-либо системного уровня могут быть приняты только элементами данного уровня. Сигналы же более высокого уровня, которым данный приемник не располагает, приняты быть не могут.

Не касаясь проблемы декодирования сигналов, можно утверждать, что вербальная и математическая формы представления информации имеют избирательный адресный характер, т. е. для разных лиц обладают своими преимуществами и недостатками.

Есть также основания считать, что даже на уровне человеческого интеллекта сложнейшие генетические программы, определяющие стратегию и тактику поведения хозяина, играют очень большую, может быть, решающую роль. Во всяком случае, наши сегодняшние представления о свободе воли и свободе выбора человеком могут оказаться, мягко говоря, несколько преувеличенными.

Память. Механизм, обеспечивающий повторяемость структур и процессов, называется закреплением. Одним из видов закрепления является память - физическая, органическая, биологическая, интеллектуальная, общественная (социальная). Один из механизмов формирования памяти - изменение структуры приемника в результате его взаимодействия с полученным сигналом. Это информационный механизм. Будучи однократно продублированным или многократно повторяемым в других структурах, такое событие является актом не только передачи информации, но и передачи памяти. Тиражирование любых изделий - акт передачи памяти, процесс воспроизведения существующих структур и событий.

Мозг ребенка - "tabula rasa", на которую можно записать все, что угодно. Однако стереть представления, зафиксированные в структурах долговременной памяти, и

заменить их другими чрезвычайно трудно, поскольку это материально-энергетический процесс.

Мозг дает своему обладателю преимущества в жестокой борьбе за существование. Мышление является лишь инструментом достижения этой цели.

Перечислю только основные задачи, стоящие перед головным мозгом, и некоторые способы их решения без расстановки каких бы то ни было приоритетов, так как на самом деле, помимо их взаимосвязей, имеют место еще и упорядочение, и соподчиненность.

•Получение, отбор и оценка информации (от внутренних органов, покровов тела, из внешней среды) с помощью органов чувств (сенсорная информация) и через системы речевой коммуникации (вторая сигнальная система).

•Запоминание и извлечение из памяти.

•Анализ получаемой и извлеченной из памяти информации.

•Формирование целенаправленного поведения.

•Принятие решений - выбор образа действия.

•Управление собственным организмом путем системы команд (реализация решений).

•Созидательная, в том числе творческая деятельность (человек).

•Оценка результатов (обратная связь), анализ принимавшихся решений, запоминание.

•Генерация сообщений (в любой форме, в том числе вербальной).

•Оценка физиологических и информационных (в том числе интеллектуальных) потребностей.

•Формирование и оценка физиологических ощущений.

•Формирование и оценка эмоций.

•Формирование того, что называют знаниями.

•Самоосознание, формирование ощущения "Я" и "не Я" ("Мы" и "не Мы").

•Получение, использование и передача знаний.

•Процесс, который называют мышлением.

• Отбор и вербализация мыслеощущений (в основном человек).

Комментарий 1. Простейшая последовательность: ...раздражение → ощущение → информация → потребности → эмоции → → целеполагание → выбор решения → реализация → оценка результатов → ...и все сначала. На самом деле данная последовательность не вполне линейна, но этого хватит.

Комментарий 2. Главных отличий человека от высших животных в интеллектуальном аспекте всего два, но они существенны: новый иерархический уровень технологий собственно мышления и новый иерархический уровень информационных технологий. Понятно, что эти технологии взаимосвязаны.

Обе они возникли в связи с появлением нового иерархического уровня в организации биосферы - уровня социальных отношений.

То, что обычно называют социально-биологической двойственностью природы "человека разумного", на самом деле проявление не равноправия этих двух его характеристик, а их разных системных иерархических уровней. В зависимости от характера целей работает преимущественно биологический (нижний) или преимущественно социальный (верхний) уровень. Борьбы и противоречия между ними нет? Есть ли соподчиненность нижнего уровня верхнему? Всегда ли?

ГЛАВА 6. "ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ"

Идея "искусственного интеллекта" сегодня может рассматриваться отнюдь не как воспроизведение функционирования естественного мозга, а лишь как попытка имитации некоторых его функций, связанных с принятием решений. Г. С. Поспелов в личной беседе однажды сказал, что термин "искусственный интеллект" - не более как неудачная метафора. Тем не менее в этом направлении известно много достаточно удачных практических разработок. Однако средствами сегодняшней математики существенно продвинуться в этом направлении, безусловно, не удастся. Необходима "биологизация" как формального аппарата, так и концептуального подхода к решению этой сложнейшей информационной проблемы.

В данной главе конспективно представлены некоторые основные положения авторского проекта современного способа "интеллектуализации" технических и

робототехнических систем нового поколения - так называемых биологизированных, или псевдоживых, систем.

Известно, что робототехника начинает постепенно, но интенсивно внедряться в некоторые области клинической медицины, в том числе в эндовизуализацию внутренних сред организма и выполнение некоторых корректирующих хирургических манипуляций. Все они немыслимы без адекватного информационного обеспечения, поэтому я счел целесообразным кратко обсудить здесь эту проблему.

Число разнообразнейших публикаций на эту тему очень велико, и я позволю себе в рамках данной главы не приводить никаких ссылок.

Введение в проблему

Сегодняшние робототехнические устройства разнообразны и специализированы. Многие из них снабжены "искусственным интеллектом", разрабатываемым применительно к их специфике. Узкая специализация вызывает необходимость при создании новых устройств осуществлять отдельную разработку "интеллектуализированных" систем оценки информации и управления различными их функциями. Такое положение дел усложняет разработки и увеличивает их стоимость. В связи с этим создание достаточно универсальной модели "искусственного интеллекта" является актуальным.

В доступной литературе сведений о разработках, имеющих не только абстрактную чисто теоретическую постановочную форму, но и описания универсальных моделей, не найдено.

По Геделю, полностью познать и, соответственно, адекватно моделировать систему средствами самой системы невозможно. Таким образом, создать искусственный интеллект средствами естественного невозможно. Но другими средствами мы не

обладаем. Можно лишь пытаться строить более или менее удачные модели для имитации некоторых известных и изученных на сегодня его функций, в том числе для решения практических задач.

Интеллект является функцией головного мозга. Предлагаемый способ в значительной мере универсален, будучи ориентирован на необходимое информационное обеспечение технических и робото-технических систем различного назначения, а также на использование для этого ряда моделей из числа известных форм интеллектуальной деятельности головного мозга человека.

Говоря об "интеллектуализации" технических систем, я имею в виду, что можно в какой-то мере назвать их "биологизацией", т. е. моделированием некоторых биологических функций на верхнем структурно-функциональном уровне живых существ - на уровне взаимосвязанных систем тех органов, которые необходимы для выполнения задач, поставленных перед такими изделиями. При этом можно говорить о "псевдоживых" технических устройствах без использования биологических объектов.

Сказанное можно рассматривать только как схематическую содержательную постановку проблемы.

Дополнение

Целесообразно также схематически описать общую структуру технических устройств, управление которыми возлагается на предлагаемую "интеллектуализированную" систему. Это типовая структура, состоящая из взаимосвязанных относительно автономных механических комплексов, уподобляемых системам органов целостного организма:

-оболочка;

-сенсорный комплекс получения и преобразования любых сигналов, в том числе и речевых, получаемых из внешней среды;

-двигательный комплекс с использованием всех целесообразных средств ("органов") доступного перемещения в реальной пространственной среде;

-комплекс различных средств воздействия на объекты внешней среды;

-комплекс возобновляемого энергообеспечения (всех его видов) для функционирования устройства в целом и отдельных его частей;

-сигнальный комплекс, обеспечивающий: а) получение и преобразование сигналов о состоянии устройства и отдельных его частей; б) генерацию и передачу сигналов адресатам, предусмотренным конструкцией устройства; в) помехозащитные функции и генерацию помех;

-"гомеостатический" комплекс поддержания состояния устройства в заданных диапазонах, включающий обеспечение информационных взаимосвязей между его частями;

-"регенерационный" комплекс, включающий доступное автоматизированное восполнение расходуемых ресурсов разного рода;

-самоликвидационный комплекс для отдельных видов устройств.

Все перечисленные комплексы контролируются и управляются только при посредстве "нервной системы" - центрального комплекса целостного технического изделия.

Общая структура центрального комплекса

В целом это единый программно-аппаратный комплекс,

состоящий из нескольких взаимосвязанных функциональных отделов и блоков, каждый из которых включает взаимосвязанные модули.

Выбор тех или иных модулей при конструировании технического изделия определяется его назначением. Некоторые виды отделов, блоков и модулей для конкретного изделия могут быть признаны ненужными.

Перечень основных отделов и блоков центрального информационноуправляющего комплекса

Данные части комплекса предназначены для функциональной имитации интеллектуальной деятельности, поэтому их наименования далее будут соответствовать принятым в анатомии нервной системы животных.

Периферическая нервная система

Анимальная: узлы; стволы; волокна: афферентные - рецепторы, эфферентные - эффекторы.

Вегетативная (автономная): узлы; стволы; волокна: афферентные - рецепторы, эфферентные - эффекторы.

Поскольку данный текст посвящен проблемам "интеллектуализации" управления изделием, то детальное описание периферической нервной системы, являющейся в основном исполнительным средством управления, здесь не приводится.

Минимальная структурная единица нервной системы - нейрон. Это целостный информационный (программный) объект. Нейрон предназначен для отбора импульсов, поступающих к нему по одному из каналов связи (входных отростков нейрона), их