02.12.2022

Александр Денисенко: Доминанта как динамический хронотоп

При изучении природных систем необходимо помнить о проблеме Наблюдателя. Это прежде всего шкалы и чувствительность приборов и устройств исследователя, а также человеческий фактор — особенности нашей зрительной системы. Наблюдатель — неотъемлемая часть нейросетевой модели. Можно не увидеть никакого явления при достаточно мелкой шкале. Это проявляется в наших органах слуха. Если бы чувствительность нашего уха была точнее, мы не слышали бы музыки.

Александр Денисенко[1]

Доминанта как динамический хронотоп

DOI 10.55167/6beec027d584

Текст представляет собой развёрнутое изложение выступления автора на Круглом столе проекта «Урания» 17 апреля 2022 г. о проблемах времени и пространства. Пространство в естественных науках описывается декартовыми координатами с евклидовой метрикой, а время — числовой осью. В науках гуманитарных и в искусстве положение иное. Например, физик академик Борис Раушенбах[16] обратил внимание математиков на различные представления перспективы в средневековом изобразительном искусстве и в древнерусской иконописи. Это обратная перспектива, когда более уделённые объекты изображаются крупнее. Это означает, что центр находится в точке Зрителя или нескольких зрителей одновременно. Фактически обратная перспектива использовалась и учёными арабского Халифата при определении координат и расстояний на земной поверхности. Проекции звёзд с Небесной Тверди на сферу земной поверхности образовывали многоугольники, расширяющиеся от земли к Небу, при этом подобие фигур и позволяло вычислять координаты по углам и какому-либо элементу на земной поверхности.

Время в гуманитарных науках ещё загадочнее. Александр Кроник ([14]) в экспериментах обнаружил такие странности.

«Как быть с событием, начало и конец которого принадлежат хронологическому прошлому или хронологическому будущему, а само событие переживается настоящим. Любое элементарное событие, находящееся в хронологическом интервале между двумя другими элементарными событиями психологического настоящего, также должно принадлежать психологическому настоящему. В действительности это было не так…

У большинства опрошенных события их настоящего хронологически следовали не друг за другом. А чередовались с событиями «ненастоящего». Гипотетические «кванты» оказывались как бы «пористыми» — между событиями настоящего нередко находилось несколько событий, к настоящему не принадлежащих.»

В гештальтпсихологии традиционно приводятся примеры того, что каждый человек находит разные объекты в одних и тех же картинках. Это особенности нашей зрительной системы, которые касаются индивидуального восприятия пространства. Есть и примеры про восприятие времени. Если небольшие кружочки разместить по окружности и заставить их мигать со сдвигом во времени, то все мы отчётливо видим бегущий по большой окружности маленький кружочек. Этот кружочек не существует в пространстве, он существует только во времени. Оставим в стороне природу пространства и времени в поэзии и музыке (размер, ритм, мелодия). Во многих областях наук и культуры возникают и проблемы классификации объектов, где сталкиваются методы ортогональных пространств и иерархического представления [19].

Обратимся к прагматической сегодня области компьютерного моделирования нейронной сети. В [1,2] содержится довольно подробное описание и обоснование асинхронной модели нейросети. Приведём некоторые особенности модели, необходимые для понимания настоящего текста. Отличительная черта модели в том, что она не предполагает общего для всех элементов пошагового времени, лежащего в основе понятия алгоритма по аль-Хорезми, в машине Тьюринга и материализованного в генераторе тактовой частоты в компьютере фон Неймана [22]. Пример синхронной модели — военный парад, асинхронной — хореография оперы и балета.

Особенность предложенной модели, шокирующая компьютерную общественность — разрушающее считывание и невозможность копирования содержимого сети. Об этом подробно — в [1].

Время как запоминающая среда: три поросёнка

Попробуем на простейшем примере показать информационную ёмкость времени. Вспомним хорошо известных Трёх поросят. Ниф-Ниф, Нуф-Нуф и Наф-Наф. Сколько комбинаций можно построить из N материальных элементов. Два в степени N. А сколько вариантов их упорядочить в строю? N! (факториал). Это в каком-то смысле информационная ёмкость пространства.

Предположим, что наши поросята — дети одной мамы. Как могут сложиться их судьбы от рождения до исчезновения? На Рис. 1 показаны два варианта их совместной судьбы в истории хозяйства.

На левом рисунке показаны времена жизни всех трёх поросят. Мы видим, что Нуф-Нуф родился, когда ушёл Ниф-Ниф, а Наф-Наф родился после ухода Нуф-Нуфа. Чтобы показать принципиальное отличие временной развёртки от пространственной, рассмотрим другой вариант (правый рисунок). В этом случае первым появился на свет Наф-Наф, потом Нуф-Нуф, за ним уже и Ниф-Ниф. Первым не стало Нуф-Нуфа, потом — Наф-Нафа, и после этого — Ниф-Нифа. Мы видим принципиальное отличие времени от пространства материальных тел — элементы могут быть вложены друг в друга и переходить границы друг друга. Для N элементов возможно (2N)! / 2N вариантов.

Для N=3 возможны 90 вариантов упорядочивания во времени, для N=4 будет 2520, для N=5 получим 113400 способов упорядочения (мощность словаря естественного языка). При восьми элементах (число проводов в простейшем канале байтового обмена) число комбинаций — 81 729 648 000. Уже для N=10 число комбинаций трудно даже записать. Видна астрономическая ёмкость по сравнению с пространством.

Если трактовать жизни поросят как электрические импульсы, идущие по совокупности проводников, мы и убеждаемся в фантастической информационной ёмкости живой памяти, состоящей даже из нескольких нейронов.

Условимся картинку из первого поросячьего примера обозначать как 1,1,2,2,3,3. Это означает, что по второй оси оба события произошли после обоих событий по первой оси и перед обоими событиями по третьей оси. В такой нотации второй вариант истории поросят запишется как 3,2,1,2,3,1.

Очевидно, что каждая из таких комбинаций образует класс временных развёрток событий, порядок которых обозначается одинаковыми комбинациями. Все процессы, которые по каждой оси дают одинаковый порядок (то есть относительные сдвиги во времени), относятся к одному классу. Отметим несколько особенностей такой классификации.

Прежде всего — естественность. Не используются никакие алгоритмы вычислительного характера. Динамический характер — не нужен период обучения и оценки. Классы формируются по мере поступления событий. Иерархичность — каждый класс может быть отнесён к объемлющему классу при совпадении порядка по части событий. Снижение размерности пространства при переходе к объемлющему (включающему) классу. Полиархия — возможность принадлежности к нескольким объемлющим классам как нарушение материальной физической пространственной природы. Размытость — если передний и задний фронты импульса по каждой линии представляется интервалом (как в физическом триггере), то принадлежность элемента к классу также размыта.

В работе [1] приводится пример использования асинхронной передачи данных как криптографического инструмента, когда данные передаются без шифров и кодировок — временными сдвигами и как бы поверх любой открытой информации.

Немного из нейрофизиологии: что и почему светится

На Рис.2 изображена примерная схема нейрона. Показана миелиновая оболочка аксона и два типа разветвлений — самого аксона на две части (обе с оболочкой), а также более густые древовидные ветви окончаний. Входы в нейрон — это дендриты, и они занимают значительное пространство по сравнению с телом — их суммарная площадь поверхности в трехмерном пространстве может занимать до 97 процентов площади поверхности нейрона и дендритов вместе. Миелин даёт более высокую скорость прохождения импульса. Канал делится на фрагменты, разделённые так называемыми перехватами Ранвье. Оболочка увеличивает скорость продвижения импульса по нервному волокну, но присуща лишь достаточно развитым биологическим видам. Мы будем предполагать наличие такой оболочки и разделение аксона на фрагменты. Импульсы распространяются перескоками по перехватам Ранвье. Это компромисс аналогового и цифрового подходов.

Свечение, видимое приборами наблюдения, связано с движением электрических зарядов, то есть импульсов. Импульс в аксоне имеет фиксированную форму, которая, как и скорость распространения, зависит от поперечного сечения ветви канала. Границы переднего и заднего фронтов импульса размыты и являются случайной величиной Dt.

Вся активность нервной системы — это возбуждения и торможения электрических сигналов. При этом торможение на том или ином участке начинается с возбуждения на соседнем.

Рис.2. Схема нейрона (http://tainoe.info/kak-rabotaet-mozg-chast-1-dlya-chego-nuzhen-son.htm)

Рис. 3. Форма импульса в нервном волокне. Передний и задний фронты — вероятностные величины

В [1] приведены две модели нейрона — емкостная и планетарная. Первая из них — традиционная в работах по нейронным сетям. Тело нейрона имеет два состояния — активное и неактивное. Если уровень заряда в состоянии неактивности превышает некоторый (верхний) уровень, то начинается сброс заряда в аксон. Сброс прекращается, и нейрон деактивируется, если уровень достигает нижнего значения. Сброс заряда происходит через аксонный холмик, который выполняет роль дозатора. Это заметил Алан Тьюринг [10], сравнив активность аксона с пулемётной очередью. Почему может светиться тело нейрона? Была предложена также планетарная модель, в которой волны импульсов движутся по поверхности (мембране) нейрона. Такая модель объясняет дополнительные свойства нейрона как запоминающего элемента — волны задают историческую картину входящих в нейрон импульсов, а их интерференция задаёт точку роста аксона. Это объясняет и неоднозначную реакцию нейрона на входной импульс — результат наложения поверхностных волн зависит от времени поступления каждого импульса через каждый вход (дендрит). Неоднозначность — не значит неопределённость. Сейчас нам достаточно емкостной модели, фактически устройства накопления с клапаном.

Канал и тело нейрона — это задержки времени прохождения импульсов. Задержка в теле нейрона зависит от его активности и уровня заряда (емкостная модель). Задержка в канале зависит от его сечения (скорость). Поток импульсов одинаковой формы вызван так называемым периодом рефрактерности. Между импульсами должен быть период отдыха участка канала.

Важная особенность разделяет математиков и физиков в описании динамики зарядов в нейронных моделях. Математически за один шаг алгоритма миллиард элементов может сменить состояние со всех нулей на все единицы. Для физика это странно и порождает проблемы отвода тепла. Мы принимаем сторону физиков — в основе процессов лежит закон сохранения заряда. Это означает разрушающее считывание. Есть и два фоновых процесса — подпитка сети в целом и удаление мусора также из всей сети. В природе эту роль играют астроциты.

С точки зрения электрики, тело нейрона — это конденсатор, а канал — проводник. Фоновые процессы сети — это источник питания и заземление всех элементов сети. Но в отличие от электронной проводимости в электротехнике, в нейронной сети действует проводимость ионная. То есть движутся заряды как положительные (ионы металлов — натрия, кальция, магния), так и отрицательные (хлор). Действуют законы алгебры, а не натуральных чисел.

При изучении природных систем необходимо помнить о проблеме Наблюдателя. Это прежде всего шкалы и чувствительность приборов и устройств исследователя, а также человеческий фактор — особенности нашей зрительной системы. Наблюдатель — неотъемлемая часть нейросетевой модели. Можно не увидеть никакого явления при достаточно мелкой шкале. Это проявляется в наших органах слуха. Если бы чувствительность нашего уха была точнее, мы не слышали бы музыки [13]. Наличие очага возбуждения в снимке мозга зависит и от приборов, и от нашего глаза.

На рис. 4 показаны пути между нейронами А и В. Пути проходят через нейроны Е1-Е6. Буквами N с индексами обозначены узлы ветвления каналов. Ромбами обозначены перехваты Ранвье. F1, F2, F3 — выходы из фрагмента. IN — входной поток импульсов, OUT — выходной поток между В и А. Возможные циклические пути из А в В: через N1, N2, E3, E4; через N1, E1, N3, E2; через N1, N2, E3, E4; через N1, N2, E5, E6, N4, E3, E4. Между Е5 и Е6 существует петля.

Рис. 4. Схематическое изображение фрагмента сети

Топос — это геометрия сети, то есть размер каждого из элементов, а также связи. Связи (каналы) — сильно ветвящиеся деревья с корнем-источником, узлами ветвления и принимающими элементами. Связи образуют замкнутые циклы, обеспечивающие иерархию цепей.

Хронос — это время, индивидуально текущее в каждом из элементов. Время для замкнутой цепи циклично, что означает также неопределённость порядка событий во времени. Один из феноменов времени в такой системе — обязательное наличие предков, но возможное отсутствие потомков событий, то есть время сети уходит в бесконечность в прошлое, но может оборваться в любой момент в будущем.

Хронотопная метрика

Предлагается расстоянием между элементами сети считать время прохождения импульса между ними, которое, в свою очередь, зависит от текущего состояния элементов. С точки зрения Хроноса, каждый элемент (тело нейрона или фрагмент канала связи) — это задержка. Пороговое срабатывание элемента означает зависимость времени задержки от уровня заряда в теле элемента. Время перескока импульса по перехватам Ранвье постоянно (пропорционально диаметру канала). Время прохождения через тело нейрона в активном состоянии пренебрежительно мало. В неактивном состоянии это время пропорционально недостаче уровня заряда до верхнего порогового уровня.

Такая метрика, конечно, неевклидова. Иллюстрация возможна простая — движения Медузы. Стабильная голова — это очаг, а тело может проделывать самые замысловатые фигуры, но при сохранении свойств параллельности-перпендикулярности линий на поверхности тела. Поступление заряда в тело неактивного нейрона — аналог разогрева. Для физика парадокс в том, что участок сети при нагревании сужается! Увеличение зарядов в элементах цепи сокращает времена задержки в них.

Важнейший феномен хронотопной метрики — динамика. Один дополнительный импульс может каскадным распространением сменить всю топологию сети без её физической реконфигурации (то есть на той же геометрии связей!). Обращаясь опять к компьютерному языку: топос — это хардвер, хронотоп — это вместо софтвера, машины Тьюринга и машины фон Неймана для модели нейросети.

Говоря языком компьютерного моделирования, в сети нет не только центрального процессора и запоминающей системы, но даже генератора частоты! Есть непрерывные автономные движения импульсов по каналам Топоса, причём сравнительно медленные — до 100 м/с. Эти движения динамически формируют очаги возбуждения, которые могут быть достаточно устойчивы и самоподдерживаемы в силу цикличности связей. Определить очаг формально очень непросто. Можно напомнить проблему автоматического обнаружения солнечных пятен. Нейронная сеть громадной глубины оказалась бессильна. Очаг возбуждения — это сравнительно стабильная группа близких элементов. Феномен Доминанты как стабильного очага возбуждения заключается в том, что она становится регулятором реакций в сети — аттрактором, рефлектором или фильтром. Доминанта в качестве фильтра может служить и своего рода мусоросборником, поскольку она убирает из проходящих сигналов незнакомые варианты. При этом она должна довольно быстро уставать, так как впитанные сигналы в дальнейшем оказываются уже знакомыми.

Импульсы в очаге активности идут преимущественно по кратчайшим путям, а через очаг пути в хронотопной метрике короче. Кратчайшие пути более стабильны, поскольку в них соблюдается баланс — по мере сброса заряда из элемента происходит подпитка из ближайшего элемента-источника. Пороговое срабатывание элемента означает зависимость времени задержки от уровня заряда в теле элемента.

На рис. 5 представлен фрагмент сети с областью Доминанты (выделена прямоугольником), в которой движутся импульсы D1 и D2. На выходах R1 и R2 формируются результаты активности Доминанты. На канале RD движется циклически импульс, поддерживающий активность мамой Доминанты. В соседней с Доминантой области движется сигнал I как серия импульсов I1-I5, часть которого попадает в область Доминанты. Импульсы I1, I2 отторгаются Доминантой так как встречаются с активными участками с импульсом D1. Импульс I3 поглощается Доминантой, поскольку он поступает в интервале неактивности участка Доминанты. Импульсы I4 и I5 также отторгаются (импульсом D2 в области Доминанты). В итоге Доминанта на внутреннем канале RD пополняется импульсом I3 (новым для неё). На продолжении цепи сигнала I сохраняются все импульсы кроме I3. В каком-то смысле Доминанта отфильтровала знакомое от незнакомого.

Рис. 5. Доминанта как аттрактор и рефлектор

 

Ассоциации

Рис.6. Ассоциация между парой сигналов

На рисунке 6 показан фрагмент сети, пара входных импульсов — X и Y, два сегмента сети S1 и S2, являющихся интеграторами и пара элементов A и B. Элемент A соединяет цепочки от импульсов X и Y соответственно. Элемент B имеет две ветви — верхняя реализует реакцию на вход X, нижняя — реакция на пару X, Y.

После поступления сигналов X и Y через какое-то время наступает равновесие — формируются состояния сегментов S1 и S2. Это означает, что прекращение поступления X и Y сохраняет состояния S1 и S2.

Теперь подаём X на вход сети с увеличенным уровнем. Это приведёт к появлению реакции YB на нижней ветке после B, а после прохода через S2 мы получим эквивалент Y.

Это простейший пример ассоциации.

Кратчайшие пути и циклы

На Рис. 7 показан поиск кратчайшего цикла. Из элемента Е исходит вправо расширяющаяся волна импульсов (знак +). Падение уровня заряда в теле элемента Е формирует слева волну притока из источников (знак -). В точке N две волны встречаются и формируется кратчайший циклический путь для элемента Е. Это зарождение стабильного очага возбуждения. Такой циклический путь может быть не один. Сформируются постепенно и более длинные циклы, если найденный не обеспечит весь сброс из Е.

Рис. 7. Оптимальный по длине цикл. Становление встречным поиском вместо вычисления по алгоритмам

 Протуберанцы

На рис. 8 из элемента 0 про исходит выброс избыточного заряда последовательно в виде горячих пятен 1,2,3,4,5. Дальнейшая судьба протуберанца — отрыв пятна 3 как самостоятельной горячей единицы с последующим затуханием из-за отсутствия подпитки из источника 0; замыкание очага 5 на область 0 и тем самым расширение очага 0. Возникновение дополнительной цепи активности через области 1,4,5.

Рис. 8. Протуберанцы

Реконфигурация

Физическая реконфигурация сети — это изменение Топоса. Основанием для такой смены может служить статистика сравнительной активности элементов и каналов. Биологически объект не может уменьшаться, он может атрофироваться и исчезнуть. Сеть периодически должна отключаться от внешних воздействий на реконфигурацию. Это похоже на сон или условия в Башне молчания Ивана Павлова. Что может изменяться в Топосе? Тело нейрона может увеличиться или исчезнуть. Может появиться новое ответвление, а имеющая ветка подрасти и прикрепиться к доступному неактивному соседу. Может измениться сечение канала — миелин нарастает как бы накручиваясь на аксонные ветви, что в дальнейшем увеличивает скорость импульсов в нём. Может удлиниться канал — за счёт извилин. Откуда статистика активности? Для этого и есть в модели подпитка сети и канализация мусора. Подпитка больше у активных участков. Мусор — это продукты распада молекул, обеспечивающих обмен нейрона со средой, участвующих в запуске и поддержании волн возбуждения/торможения.

Салют Ухтомского. 2 фазы

В [1] и [2] описаны варианты возникновения Доминант. Это прежде всего наложение нескольких входных потоков к одному нейрону. Дополнительные импульсы возникают по большей части от сенсорных подсистем организма. Но есть и другой вариант, о котором говорил Ухтомский. Доминанта может возникнуть исключительно из внутренних потоков нейронной сети без всякого внешнего стимула. Это статистика и теория чисел. Непрестанное циклическое движение импульсов в соприкасающихся контурах может приводить к их встрече — в простейшем варианте за время, равное наименьшему общему кратному периодов обращения импульсов по пересекающимся контурам. По этой же причине Доминанта может распадаться, поскольку статистически когда-то происходят даже очень маловероятные события, например расхождение интервалов активности пары импульсов в пересекающихся контурах. Тема статистики также обсуждалась в [1] и [2]. Говоря о размытости фронтов импульса, мы обоснованно признаём, что функция распределения времён переходных состояний в элементе (как и в транзисторе) — одна для всех элементов. Тогда по закону больших чисел в формулировке Пафнутия Чебышёва многократное повторение импульса в контуре будет давать сумму, сходящуюся к некоторой величине независимо от вида этой функции распределения. С другой стороны, по статистике максимально достигнутое отклонение суммы случайных величин от среднего значения с течением времени возрастает. Это означает, что рано или поздно некоторые импульсы разойдутся настолько, что это может привести к распаду Доминанты. В предельном случае — гибели сети. В каком-то смысле гибель асинхронной сети неминуема, в отличие от неограниченной жизни содержимого синхронного компьютера. При столкновении Доминант, когда их протуберанцы встречаются, побеждает по вероятности более молодая — у неё меньше экстремальные отклонения от устойчивой конфигурации, то есть она менее размыта в Топосе своего «каркаса».

В простейших компьютерных моделях асинхронной сети оказалось большой проблемой формирование Доминанты. Слабые импульсы либо не производили возбуждения, либо растекались по очень большому фрагменту сети. Сильные импульсы приводили к торможению — попутные нейроны не успевают сбрасывать излишки заряда. Ответ был совершенно случайно обнаружен в записных книжках Алексея Ухтомского:

«Одним из способов вызвать Доминанту в центрах может служить постепенное ослабление одиночных ударов, падающих на нерв и удерживаемых затем на минимуме». ([4], Стр. 119. 1 октября 1923. Петроград).

Мы сперва возбуждаем участок сети с избытком, после чего сокращаем приток внешних импульсов — в результате тормозятся клетки и каналы, избыточные для Доминанты и сохраняется минимально необходимый фрагмент, обеспечивающий активность участка сети.

Возникновение Доминанты очевидно предполагает предварительное существование её потенциально возможного места. Это некоторый каркас из нейронов и каналов, который когда-то хранил Доминанту. Здесь возникает ещё пара соображений. Во-первых, каркас должен был когда-то возникнуть, что наиболее правдоподобно при наследовании от родительской сети. Наследование структур сети при их воспроизводстве — отдельная тема [12]. Напомним, что отличительная особенность нейронов как клеток — они не размножаются делением, там нет знакомых механизмов наследования. Наследование Хронотопа — в некотором смысле обратная задача исследованию сети. Необходимо во время работы нейросети сети по её трассе состояний сформировать (породить) дочернюю сеть, которая будет давать схожие реакции.

И ещё одно соображение о возникающих Доминантах. Из двухфазовой схемы Ухтомского видно, что в сети есть особые точки — те элементы, что расположены на границе Доминанты с остальной сетью. При реконфигурации сети кажется правдоподобным, что новые нейроны должны преимущественно возникать в точках ветвления, расположенных на границе Доминанты.

Рис. 9. Двухфазовое формирование Доминанты

Двухфазовая схема искусственного формирования, то есть провоцирования Доминанты, предполагает предварительный переход нейронов потенциальной Доминанты в преднасыщенное состояние, когда уровень заряда в теле приближен к порогу срабатывания. Это можно считать предварительной нулевой фазой процедуры. Без двухфазовой схемы было невозможно вести какие-либо эксперименты на компьютерной модели сети.

Доминантная реакция, эффект Зейгарник, пляшущие человечки

На Рис. 10 показан пример реакции, исходящей из очага Доминанты по восьми каналам к моторной системе с таким же числом мышечных органов. Номера мышц соответствуют номерам каналов. Импульсы по каналам движутся слева направо, а порядок их встречи с мышцами — справа налево.

Руки артиста связаны — как в ирландском танце. Каждый канал относится к мышце сгибания или разгибания конечности. Возвращение органа в состояние покоя происходит по исчерпании импульса. Это гравитация, то есть в космосе наша Доминанта требует коррекции — нужны импульсы для опускания ноги. Поток импульсов эквивалентен набору пляшущих человечков. Первые четыре канала Z1-Z4 не получают сброса и возвращаются в Доминанту. Номера мышц — это номера каналов. Первые по времени импульсы — упреждение (anticipation) последующих.

Рис. 10. Ирландский гопак

При более подробном рассмотрении оказывается, что многие эффекты Доминанты можно объяснить простыми законами физики и геометрии. Несложные законы статистики (закон больших числе в формулировке Пафнутия Чебышёва) также объясняют такие эффекты Доминант, как их самозарождение, формирование иерархий, столкновение и распад. Статистика в живых системах изумляла Шрёдингера [20] — вместо привычных для газа чисел Авогадро статистика в живых системах начинает проявляться уже на миллионах элементов (на самом деле — уже на сотнях). Ещё одно примечательное явление — известный в психологии эффект Блюмы Зейгарник. Незавершённое действие лучше запоминается и скорее воспроизводится. Буквально — труднее начать сложное действие, чем его выполнить. С точки зрения Доминанты — импульсы составной реакции, не нашедшие стока в моторную систему, возвращаются в очаг возбуждения и ускоряют повторный выброс. Обрезать доминантную реакцию можно только связывая руки как в ирландском танце. Доминанта — это динамический Хронотоп и динамический орган.

Продолжение работ Алексея Ухтомского привело к описанию следов пережитых Доминант. Их отражение в костно-мышечной ткани описано как реакция на лицо другого человека и феномен общения [23].

Среди зарубежных коллег хорошо известно имя Курта Гольдштейна. Немецкий учёный был выдворен из фашистской Германии и работал в США. Многое роднит его с Алексеем Ухтомским, хотя основные его работы даже не переведены на русский. Курт Гольдштейн использовал такие понятия как фон и форма (фигура). Оба имели широкое фундаментальное образование, включая медицинское. Оба рассматривали организм как единое целое. Возвращали к жизни людей, раненых на фронтах мировых войн. В зарубежной литературе используется термин «anticipation», примерно соответствующий Доминанте. Монография [6] — обзор советских и российских работ по тематике Доминанты. Из российских работ отметим [15].

В нашей истории были примеры интеграции наук и искусств, основанные на едином подходе к проблеме Человека как такового — педология; созданный В. Лениным институт ВХУТЕМАС; Всесоюзный институт экспериментальной медицины (ВИЭМ), организованный в Москве из Ленинградского прототипа по инициативе М. Горького. Все они кончились не очень удачно. Драматическая история педологии в нашей школе описана автором в серии публикаций в журнале 7Искусств за 2021 г; ВИЭМ во время атомного проекта превратился в подразделение Курчатовского института. В нём работал Илья Аршавский. На осколках ВХУТЕМАСа родились нынешние Архитектурный, Полиграфический, Текстильный институты Несколько масштабных проектов такого рода ведётся и сегодня: когнитивные науки, педагогическая антропология. Причины фактического провала каждого из этих проектов можно объяснять по-разному. Но представляется наиболее простой и убедительной версия Вавилонской Башни и смешения языков. В этом убеждают многочисленные успешные примеры деятельности отдельных выдающихся Личностей с древнейших времён до наших дней, которым не надо было ни с кем договариваться. Науки и искусства могут успешно уживаться в одном человеке. Омар Хайям, Михайло Ломоносов, Борис Раушенбах, Давид Самойлов, Владимир Дашкевич ([17])…

Оба термина, Хронотоп и Доминанта — принадлежат академику Алексею Ухтомскому, великому русскому физиологу, ученику профессора Николая Введенского. В некотором смысле его учение — альтернатива работам Ивана Павлова. Все трое — из школы Ивана Сеченова [5]. В двух словах история вопроса такова. Повторяя известные опыты Павлова с собачкой, но при вынужденном нарушении требований к условиям проведения опыта (это знаменитая Башня Молчания), получился непредвиденный результат — вместо выделения желудочного сока произошла, выражаясь научно, дефекация.

Так родилось учение о Доминанте как устойчивом очаге возбуждения, который обеспечивает целостность реакций организма в зависимости от своего текущего состояния, а также поведение при отсутствии внешних стимулов. Можно даже сказать, что поведение организма определяется прежде всего его внутренними событиями и лишь корректируется внешними воздействиями. Несколько десятилетий исследований и экспериментов привели А. Ухтомского к созданию интегральной теории, включающей не только нейрофизиологию нервной системы, но и её роль в развитии организма как единого целого, и, более того, к описанию психических явлений и феномена человеческого общения. Скончался академик Ухтомский в блокадном Ленинграде. В журнале 7Искусств опубликована серия статей Семёна Резника об Алексее Алексеевиче Ухтомском и его учении [8].

Термин Хронотоп был использован и развит Михаилом Бахтиным в анализе художественных произведений и театральной критике [18]. Мы говорим о нейроподобных структурах. Это не только мозг. Это система из большого числа взаимосвязанных элементов, каждый из которых работает автономно. Хронотоп — это единое пространство-время системы, всех её элементов и частей.

Большевики хорошо понимали, какие мосты связывают опыты над собачками и общественное сознание и в самые драматические годы не жалели денег на павловских питомцев. Стимул и реакция, кнут и морковка нашли широкое применение в обществе. Но однажды было осознано, что живое работает иначе.

Рис. 11. Ирландский танец и гопак

Идея обратиться к наследию Алексея Ухтомского принадлежит Роману Павловичу Дименштейну из Центра лечебной педагогики (Москва) и была подкреплена учеником Ухтомского Ильёй Аркадьевичем Аршавским, автором методики развития ребёнка, а также математиком из Пущино отцом Феофаном — игуменом Свято-Данилова монастыря (в миру — В. Крюков [11]). Дело не только в естественном научном любопытстве. В недолгой истории изучения нейронных сетей произошло осознание проблемы ответственности за решения, принимаемые такими системами. Разработчики сегодня уже открыто признают, что не понимают природы срабатывания своих систем как чёрного ящика. Встаёт вопрос об ответственности, которым и закончилось выступление автора на Круглом столе Урании. Возможно, вопрос — ключевой.

Автор благодарен Роману Дименштейну и Ольге Герасименко за существенную помощь и поддержку в работе над темой статьи; отцу Феофану (Крюкову); журналу «Наноструктуры» (гл. редактор академик В.П. Маслов, отв. Секретарь — А.В. Махиборода [21]).

Альтернативная точка зрения представлена в [9].

Источники

  1. Денисенко А.В. Асинхронный подход к моделированию нейронной сети. Часть I. Время как нематериальная среда памяти. // Наноструктуры. Математическая физика и моделирование. 19(1) — 2018, с. 5–50.
  2. Денисенко А.В. Асинхронный подход к моделированию нейронной сети. Часть II. Становление в хаосе — от нейрона к Доминанте. // Наноструктуры. Математическая физика и моделирование. 19(2) — 2018, с. 5–62.
  3. Ухтомский А.А. Доминанта. — М., Л.: «Наука», 1966.
  4. Ухтомский А.А. Дальнее зрение. СПб.: Трактат, 2017. — 202 с.
  5. Сеченов И. Рефлексы головного мозга. М., АСТ, 2014.
  6. M. Nadin (ed.). Anticipation: Learning from the Past, Cognitive Systems Monographs 25 Springer 2015
  7. Зуева Е. Ю., Ефимов Г.Б. Принцип доминанты Ухтомского как подход к описанию живого. Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша, 2010 №12.
  8. 8 Резник С. Против течения. Академик Ухтомский и его биограф. СПб, Алетейя, 2015.
  9. Е. Кунин. Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции (пер. с англ.). М., Центрполиграф, 2017.
  10. Тьюринг А. Может ли машина мыслить? (с приложением статьи Дж. Фон-Неймана «Общая и логическая теория автоматов»). М., ГИФМЛ, 1960.
  11. Игумен Феофан (Крюков). Модель внимания и памяти, основанная на принципе доминанты. «Нейроинформатика-2006», М., МИФИ, 2006.
  12. Горбань А.Н., Р.Г.В. Демон Дарвина. Идея оптимальности и естественный отбор. М., Наука, ГРФМЛ, 1988.
  13. Шилов Г.Е. Простая гамма. Устройство музыкальной шкалы. Серия «Популярные лекции по математике». ГИФМЛ, М., 1963.
  14. Головаха Е.И., Кроник А.А. Психологическое время личности. Киев, «Наукова думка», 1984.
  15. Хабарова О.Е. Теория Хронотопа и Доминанты А.А. Ухтомского в системе отечественных знаний о человеке: гипотеза о неразрывной связи времени, пространства и слова. Центр мониторинговых исследований, ГОАУ ЯО ИРО, г. Ярославль. Проект «Социомониторинг». (www.sociomonitМoring.ru).
  16. Раушенбах Б.В. Пространственные построения в живописи. / М., Наука, 1980, 288 с.
  17. Дашкевич В.С. Великое культурное одичание: арт-анализ. / М., Russian Chess House, — 2018. —720 с.
  18. Бахтин М.М. Формы времени и хронотопа в романе. М., Художественная литература, 1975.
  19. Любищев А.А. Проблемы формы систематики и эволюции организмов. М., Наука, 1982.
  20. Шрёдингер Э. Что такое жизнь с точки зрения физики. РИМИС, 2009.
  21. Махиборода А.В., Подобин А.А., Ильичёв А.В. Проблемы моделирования феномена самосборки. Ч. II. // «Наноструктуры» 17(2), 2017.
  22. Джон фон Нейман. Вычислительная машина и мозг. М., АСТ, 2018.
  23. Ухтомский А. Интуиция совести. / СПбГУ, Институт физиологии им. А.А. Ухтомского. Петербургский писатель, 1996.

Примечание

[1] Автор ряда статей по научному образованию, нейроинформатике.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Капча загружается...