Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення)
Розглядаються основнi принципи структурної органiзацiї пам’ятi в мозку людини й процесiв мислення в нiй, орiєнтованих на розпiзнавання образiв i вирiшення проблем. Викладений матерiал має подвiйне значення — прикладне та пiзнавальне. Перше — вельми важливе для ефективного застосування в пiдвищеннi i...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7991 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) / З.Л. Рабинович, Ю.А. Бєлов // Доп. НАН України. — 2009. — № 3. — С. 61-65. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7991 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Рабинович, З.Л. Бєлов, Ю.А. 2010-04-26T14:07:59Z 2010-04-26T14:07:59Z 2009 Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) / З.Л. Рабинович, Ю.А. Бєлов // Доп. НАН України. — 2009. — № 3. — С. 61-65. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7991 61681 Розглядаються основнi принципи структурної органiзацiї пам’ятi в мозку людини й процесiв мислення в нiй, орiєнтованих на розпiзнавання образiв i вирiшення проблем. Викладений матерiал має подвiйне значення — прикладне та пiзнавальне. Перше — вельми важливе для ефективного застосування в пiдвищеннi iнтелектуальностi високопродуктивних ЕОМ з використанням бiонiчного пiдходу. Друге — вiдкриває подальшi перспективи для глибшого пiзнання структури мозку та процесiв обробки iнформацiї в ньому з принципово кiбернетичних позицiй i цiлеспрямованих наукових дослiджень у цьому напрямi. Basic principles of the structural organization of the memory in the human brain and thinking processes in it oriented to the recognition and the decision of problems are examined. The applied aspect of our work is essential for the increase of intellectuality of high-performance computers using the bionic approach. The cognitive aspect opens further prospects for the comprehension of the brain structure and the processes of treatment of information. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Інформатика та кібернетика Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) Human memory and thinking figurative and symbolic (conceptual model reproduction) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) |
| spellingShingle |
Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) Рабинович, З.Л. Бєлов, Ю.А. Інформатика та кібернетика |
| title_short |
Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) |
| title_full |
Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) |
| title_fullStr |
Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) |
| title_full_unstemmed |
Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) |
| title_sort |
пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) |
| author |
Рабинович, З.Л. Бєлов, Ю.А. |
| author_facet |
Рабинович, З.Л. Бєлов, Ю.А. |
| topic |
Інформатика та кібернетика |
| topic_facet |
Інформатика та кібернетика |
| publishDate |
2009 |
| language |
Ukrainian |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Human memory and thinking figurative and symbolic (conceptual model reproduction) |
| description |
Розглядаються основнi принципи структурної органiзацiї пам’ятi в мозку людини й процесiв мислення в нiй, орiєнтованих на розпiзнавання образiв i вирiшення проблем. Викладений матерiал має подвiйне значення — прикладне та пiзнавальне. Перше — вельми важливе для ефективного застосування в пiдвищеннi iнтелектуальностi високопродуктивних ЕОМ з використанням бiонiчного пiдходу. Друге — вiдкриває подальшi перспективи для глибшого пiзнання структури мозку та процесiв обробки iнформацiї в ньому з принципово кiбернетичних позицiй i цiлеспрямованих наукових дослiджень у цьому напрямi.
Basic principles of the structural organization of the memory in the human brain and thinking processes in it oriented to the recognition and the decision of problems are examined. The applied aspect of our work is essential for the increase of intellectuality of high-performance computers using the bionic approach. The cognitive aspect opens further prospects for the comprehension of the brain structure and the processes of treatment of information.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7991 |
| citation_txt |
Пам'ять людини й мислення — образне й символьне (концептуальне модельне відтворення) / З.Л. Рабинович, Ю.А. Бєлов // Доп. НАН України. — 2009. — № 3. — С. 61-65. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT rabinovičzl pamâtʹlûdiniimislennâobrazneisimvolʹnekonceptualʹnemodelʹnevídtvorennâ AT bêlovûa pamâtʹlûdiniimislennâobrazneisimvolʹnekonceptualʹnemodelʹnevídtvorennâ AT rabinovičzl humanmemoryandthinkingfigurativeandsymbolicconceptualmodelreproduction AT bêlovûa humanmemoryandthinkingfigurativeandsymbolicconceptualmodelreproduction |
| first_indexed |
2025-11-25T23:32:41Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:32:41Z |
| _version_ |
1850583076418093056 |
| fulltext |
УДК 61681
© 2009
З. Л. Рабинович, Ю. А. Бєлов
Пам’ять людини й мислення — образне й символьне
(концептуальне модельне вiдтворення)
(Представлено академiком НАН України О.В. Палагiним)
Розглядаються основнi принципи структурної органiзацiї пам’ятi в мозку людини й
процесiв мислення в нiй, орiєнтованих на розпiзнавання образiв i вирiшення проблем.
Викладений матерiал має подвiйне значення — прикладне та пiзнавальне. Перше —
вельми важливе для ефективного застосування в пiдвищеннi iнтелектуальностi висо-
копродуктивних ЕОМ з використанням бiонiчного пiдходу. Друге — вiдкриває подальшi
перспективи для глибшого пiзнання структури мозку та процесiв обробки iнформацiї
в ньому з принципово кiбернетичних позицiй i цiлеспрямованих наукових дослiджень
у цьому напрямi.
Вихiдний постулат повiдомлення — мислення, що вiдтворюють iнформацiйнi процеси, якi
вiдбуваються в пам’ятi людини як сховищi знань (пам’ять). Цi знання охоплюють усi тi, що
накопичуються протягом життя, а також тi, що генетично були зафiксованi в пам’ятi.
Пам’ять розглядається як нейронне середовище, яке знаходиться в мозку пiд черепом,
що не виключає можливостей розширеного її тлумачення, але разом з тим обмежує всi
викладенi положення тiльки такими, якi можуть опиратися на добре вiдомi, безсумнiвнi
науково-експериментальнi факти.
Базуючись на одержаних нами ранiше результатах, основнi з яких наведенi в [1–7], у то-
му числi отриманих у спiвробiтництвi з доцентом МДУ нейрофiзiологом Г.С. Воронковим,
проаналiзуємо основнi принципи структурної органiзацiї пам’ятi. При цьому методологiчно
доцiльно виходити з найбiльш загального її визначення, даного Дж. Хокiнсом (США) [8],
яке за змiстом цiлком узгоджується з уявленнями авторiв. Формулювання цього визначення
надiляє пам’ять трьома фундаментальними (достатнiми для додання їй глобальностi) вла-
стивостями — концептуальнiстю, iєрархiчнiстю й асоцiативнiстю. Розглянемо кожне з них
вiдповiдно до предмета роботи.
Концептуальнiсть означає, що в пам’ятi переробка iнформацiї, яка надходить iз зов-
нiшнього вiдносно неї середовища, здiйснюється структурними засобами, у своїй основi
подiбними для всiх її джерел, а функцiональна специфiка цих структур визначається вже
типами та мiсцем компонент нейронного середовища пам’ятi, у базисi яких вони реалiзу-
ються, тобто цi структури i являють собою рiзнi образи, отриманi iз середовища органiзму
(органiв почуттiв, руху, травлення i т. д.). Концептуальнiсть також означає iнварiантнiсть
сприйняття образiв пам’яттю як понять про об’єкти, якi вони виражають.
Iєрархiчнiсть пам’ятi здiйснюється фiксацiєю в нiй понять як сукупностей складових
їхнiх атрибутiв, якi також можуть виражати бiльш дрiбнi поняття — аж до “крапкових”
сигналiв, що з’являються безпосередньо нервовими волокнами (зоровий нерв, наприклад,
мiстить їх ∼ 500 тис. [9]). Здiйснюється така iєрархiчнiсть багатошаровою її побудовою
в частинi кожного зафiксованого в нiй поняття, що приводить до пiрамiдальних значеннєвих
структур, якi виражають поняття образiв. Основами цих структур є сукупностi компонентiв
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №3 61
середовища пам’ятi, що передають образи в цiлому. Данi пiрамiдальнi структури можуть
бути модельно вiдтворенi за допомогою математичного апарата — так званих зростаючих
пiрамiдальних мереж [10].
Асоцiативнiсть пам’ятi означає наявнiсть у структур (пiрамiд) окремих образiв загаль-
них компонентiв, що визначає цi образи як асоцiативно зв’язанi мiж собою. Отже, дана
властивiсть характеризує пам’ять як семантичну мережу взаємозалежних пiрамiд окремих
образiв, реалiзовану в нейронному середовищi. Ця мережа i є сховищем знань, використо-
вуваних у процесах мислення та взаємодiї iз зовнiшнiм стосовно пам’ятi середовищем.
Вищевикладене уявлення про пам’ять є найзагальнiшим i мiнiмально необхiдним. Однак
вiдзначимо, що для пояснення функцiонування пам’ятi необхiдно деталiзувати її структур-
ну органiзацiю. Проведемо глибинне проникнення в структуру пам’ятi та принципи її ста-
новлення (навчання), а також обробки iнформацiї в нiй.
Вiдправною позицiєю для такого проникнення є головна гiпотеза, яка з кiбернетичних
позицiй розкриває поняття пам’ятi i iнформацiйних процесiв, що в нiй вiдбуваються, до
самої глибини [3, 7]. Згiдно з цiєю гiпотезою (у гранично стислому формулюваннi) “вiдтво-
рення будь-якого зафiксованого в пам’ятi поняття (образу, знання) здiйснюється збуджен-
ням усiх компонентiв її нейронного середовища, що склали в сукупностi це поняття”. Це
означає, що вiдповiдно до вищевикладеної властивостi iєрархiчностi пам’ятi вiдтворення
якого-небудь образу в нiй, який є в цiлому верхiвкою його пiрамiди, вимагає порушення
компонентiв усiх її рiвнiв, для чого ця верхiвка повинна бути зв’язана з усiма розташова-
ними нижче компонентами збуджувальними зв’язками. Цi зв’язки є зворотними стосовно
конвергентних зв’язкiв, якими пiрамiда була утворена.
Ще раз необхiдно пiдкреслити, що без зворотних (дивергентних) зв’язкiв образ у пам’ятi
взагалi не фiксується, тобто вони повиннi бути вже сформованi пiд безпосереднiм впливом
вхiдного об’єкта, образ якого фiксується в пам’ятi. Саме таким чином i здiйснюється на-
вчання пам’ятi, iнакше кажучи, її становлення.
Збудження компонентiв пiрамiди образу по зворотних зв’язках будемо називати внут-
рiшнiм поглядом. Закiнчується ця операцiя, збуджена верхiвкою пiрамiди, збудженням ком-
понентiв на її днi, яке дублює всю сукупнiсть сигналiв-рецепторiв, що виникають у пам’ятi
об’єкта. Ця особливiсть структури пам’ятi (дублювання), експериментально пiдтверджена,
є необхiдною для здiйснення операцiї внутрiшнього погляду, iнакше виникали б неправильнi
збудження (мiражi) рецепторiв вiдтвореного з пам’ятi образу.
Iз зазначеної сукупностi компонентiв власне й починається пам’ять, що фiксується зво-
ротними зв’язками, що надходять на них знизу. Iнакше кажучи, пам’ять у нейронному
середовищi мозку починається саме там, де закiнчуються зворотнi зв’язки вiд її вищих
рiвнiв. Iншi компоненти цього середовища (не пам’ять) служать для взаємодiї пам’ятi з ор-
ганiзмом у цiлому.
На рис. 1 зображено двi найпростiшi локальнi структури образiв — ще не зафiксова-
ну в пам’ятi й уже зафiксовану в нiй (вiдповiдно з рецепторами-атрибутами cdef i abcd).
Обидвi структури мають загальний компонент cd, що асоцiативно з’єднує цi образи, чим
вже забезпечується їхнє повне запам’ятовування в пам’ятi (зрозумiло, при добудованому
образi cdef). Ось так у локально деталiзованому виглядi уявляється структура пам’ятi, що
характеризується вищевказаними трьома властивостями.
Неймовiрним здається те, наскiльки ефективно й економiчно, завдяки описанiй локаль-
но-глобальнiй органiзацiї пам’ятi, природа забезпечила виконання її динамiчної головної
функцiї — розпiзнавання образiв. Дiйсно, пред’явлення пам’ятi образу, зафiксованого в нiй,
62 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №3
Рис. 1. Елементарнi структури сприйняття образу, запам’ятовування i розпiзнавання
спочатку викличе процес побудови його пiрамiди конвергентними висхiдними зв’язками.
Але його повне розпiзнавання здiйсниться лише коли виникне внутрiшнiй погляд як по-
рушення всiх дивергентних спадних зв’язкiв у пiрамiдi образу, а збудження цих зв’язкiв
вiдбуватиметься в мiру утворення прямих зв’язкiв i закiнчуватиметься з деяким тимчасо-
вим збудженням пiсля порушення верхiвки пiрамiди образу.
Модельне вiдтворення даного процесу розпiзнавання, як поточного [4, 5], саме й вияви-
ло закiнчення внутрiшнього погляду у виглядi сплеску повторного порушення компонент
основи пiрамiди (тобто на входi до пам’ятi). Це явище пiдтверджує iстиннiсть викладено-
го уявлення про структуру пам’ятi i її функцiонування в частинi розпiзнавання образiв
(i пiдкрiплює вiдомi догми типу “бачить не око, а мозок”).
Таким чином, внутрiшнiй погляд людини є основою так званого образного мислення. I не
тiльки його, але й логiчного. Викладене уявлення про пам’ять ще не є для цього достатнiм,
але воно цiлком достатнє лише для застосування до тварин, що мають центральну нер-
вову систему. Для застосування до концепцiї пам’ятi людини дане уявлення повинне бути
доповнене засобами реалiзацiї в нiй функцiй iнтелекту. Такi якостi притаманнi спецiальнiй
пам’ятi для вiдображення й обробки символьної iнформацiї на основi вже вищевикладених
загальних принципiв. Таким чином, знання в пам’ятi людини виражаються у двох формах —
сенсорiума (почуттєва) i мовної системи (МС) як символьної [2, 3]. Цi двi форми знань без-
посередньо зв’язанi мiж собою спiльними компонентами, причому при становленнi пам’ятi
МС формується вже услiд за сенсорiумом.
Спiввiдношення мiж iнформацiйними дiями в сенсорiумi та МС i визначають процеси
мислення — неусвiдомлюванi й усвiдомлюванi. Приклад першого процесу — автоматичне
(тобто без мiркувань) упiзнавання пропонованого пам’ятi образу. Усвiдомлюване ж мислен-
ня вимагає рiзних дiй над символьною iнформацiєю (наприклад, мiркувань), тобто участi
МС, яка оглядає те, що дiється в сенсорiумi, де при цьому вiдбувається порушення рiзних
образiв.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №3 63
Рис. 2. Мета вирiшення проблеми як перетворення образних ситуацiй
Отже, у цiлому процес мислення є комбiнацiєю неусвiдомлюваного й усвiдомлюваного.
Досить природно це можна показати на моделi процесу вирiшення проблем, що є основним
завданням природного й штучного iнтелекту [3, 6]. Таке завдання зводиться до знаходжен-
ня причинно-наслiдкового ланцюга дiй, цiлеспрямованого на перетворення вихiдної ситуацiї
в цiльову. Цi ситуацiї модельно втiлюються в пам’ятi, i весь ланцюг дiй вiдображається по-
слiдовнiстю промiжних ситуацiй шляхом вiд вихiдної до цiльової. Сукупнiсть цих ситуацiй
наочно модельно вiдображена (як проблемна ситуацiя в цiлому) так званим генератором
проблем (ГП), полюсами якого є вихiдна й цiльова ситуацiї, замикання яких i реалiзує вирi-
шення проблеми [1] (рис. 2). Це замикання здiйснюється на рiвнi усвiдомлюваних логiчних
мiркувань у МС i неусвiдомлюваного спонтанного поширення збуджень у нейронному се-
редовищi пам’ятi й може сприйматися як раптове осяяння [1].
Викладенi уявлення про структурну органiзацiю пам’ятi та процеси мислення, як ро-
боту зi знаннями (змiстами), можуть бути ефективно використанi для подальшого пiдви-
щення рiвня машинного iнтелекту високопродуктивних ЕОМ [3], а також для розширення
структурними засобами сфери функцiональних застосувань ЕОМ (у планi передбачуваного
в перспективi створення так званих спецiальних думаючих машин [8]). В обох цих вико-
ристаннях ефективнiсть мислення досягається за рахунок одночасностi процесiв обробки
iнформацiї, а також їх розподiленостi.
Найбiльший iнтерес сьогоднi, мабуть, становить перше використання, що стосується унi-
версальних ЕОМ. Тут безсумнiвний прояв позитивних вiдмiнностей кластерної архiтектури
таких машин, причому й для побудови систем моделювання самих механiзмiв природного
iнтелекту, пов’язаного з обробкою рiзного роду iнформацiї, а також з рiзними за специфi-
кою iнформацiйними технологiями. На нашу думку, досить ефективними повиннi виявитися
високопродуктивнi мультимiкропроцесорнi ЕОМ, якi мають розвиненi властивостi настро-
ювання на рiзнi iнформацiйнi технологiї, реалiзованi, зокрема, з використанням кластерної
органiзацiї [11, 12].
Однак при повному фундаментальному пiзнаннi пам’ятi необхiдно враховувати її особ-
ливу властивiсть, яку назвемо емоцiйнiстю. Ця властивiсть реалiзується емоцiогенними ком-
понентами, впливаючи на зв’язки мiж базисними елементами пам’ятi, активiзуючи їх або
пригнiчуючи й викликаючи цим позитивнi та негативнi емоцiї (у певних межах).
64 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №3
Отже, пам’ять за своїми фiзичними характеристиками є змiнною й (можна вважати) має
два функцiональнi класи функцiй виходу, один з яких розглянутий у роботi — значеннєвий,
а iнший — настроєвий [7]. Процеси цих двох класiв взаємно впливають один на одного в тому
розумiннi, що значеннєвi результати, з одного боку, мають так зване в лiтературi емоцiйне
забарвлення, а з iншого — можуть викликати тi або iншi емоцiї. Але це вже стосується
проблематики пiзнання душi людини й не має безпосереднього вiдношення до предмета
повiдомлення.
1. Рабинович З.Л. Некоторый бионический подход к структурному моделированию целенаправленного
мышления // Кибернетика. – 1979. – № 2. – С. 114–118.
2. Рабинович З.Л. О механизмах мышления и интеллектуальных ЭВМ // Кибернетика и систем. ана-
лиз. – 1993. – № 3. – С. 69–78.
3. Рабинович З.Л. О думающих машинах и интеллектуальных ЭВМ // Кибернетика. – 2003. – № 5. –
С. 83–88.
4. Belov Y.A., Tkachuk S. V., Iamborak R.V. Mathematical and Computer Modelling and Research of Cogni-
tive Processes in Human Brain. Pt. I. System Compositional Approach to Modelling and Research of
Natural Hierarchical Neuron Networks // XI Intern. Conf. Knowledge-Dialogue-Solution, June 20–30, 2005,
Varna: Proc. Vol. 1. – Sophia: FOI-Commerce, 2005.
5. Belov Y.A., Tkachuk S. V., Iamborak R.V. Mathematical and Computer Modelling and Research of Cogni-
tive Processes in Human Brain. Pt. II. Applying of Computer Toolbox to Modelling of Perception and
Recognition of Mental Pattern by the Example of Odor Information Processing // Ibid. – P. 23–36.
6. Rabinovich Z. L., Belov Y.A. Conceptual Idea of Natural Mechanism of Recognition, Purposeful Thinking
and Potential of Its Technical Application // Mechanisms, Symbols, and Models Underlying Cognition First
International Work-Conference on the Interplay Between Natural and Artificial Computation IWINAC –
2005, Las Palmas, Canary Islands, Spain, June, 2005: Proc. Pt. I. – Springer, 2005. – P. 48–57.
7. Рабинович З.Л., Белов Ю.А. Сознание, подсознание и эмоции, душа и КДS // XII Intern. Conf.,
KDS – 2006, June, 2006, Varna, Bulgaria: Proc. – Sophia: FOI-Commerce, 2006. – С. 11–18.
8. Хокинс Дж., Блейксли С. Об интеллекте: Пер. с англ. – Москва: ООО “Вильямс”, 2007. – 240 с.
9. Хакен Г.М., Хакен-Крелль. Тайны восприятия. Синергетика как ключ к мозгу. – Москва: Изд. Ин-та
комплексных исследований, 2002. – 272 с.
10. Gladun V.P. Decision planning. – Kiev: Nauk. Dumka, 1987. – 167 p.
11. Сергiєнко I., Коваль В. СКIТ – український суперкомп’ютер // Вiсн. НАН України. – 2005. – № 8. –
С. 3–13.
12. Коваль В.Н., Рябчук С.Г., Сергеенко И.В., Якуба А.А. Суперкомпьютерные кластерные системы –
организация вычислительных процессов // Журн. проблем программирования. – 2006. – № 2/3. –
С. 197–210.
Надiйшло до редакцiї 23.07.2008Iнститут кiбернетики iм. В.М. Глушкова
НАН України, Київ
Z. L. Rabynovych, Yu.A. Belov
Human memory and thinking — figurative and symbolic (conceptual
model reproduction)
Basic principles of the structural organization of the memory in the human brain and thinking
processes in it oriented to the recognition and the decision of problems are examined. The applied
aspect of our work is essential for the increase of intellectuality of high-performance computers
using the bionic approach. The cognitive aspect opens further prospects for the comprehension of
the brain structure and the processes of treatment of information.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №3 65
|