Головна
Аксіологія / Аналітична філософія / Антична філософія / Антологія / Антропологія / Історія філософії / Історія філософії / Логіка / Метафізика / Світова філософія / Першоджерела з філософії / Проблеми філософії / Сучасна філософія / Соціальна філософія / Середньовічна філософія / Телеологія / Теорія еволюції / Філософія (підручник) / Філософія мистецтва / Філософія історії / Філософія кіно / Філософія науки / Філософія політики / Філософія різних країн і часів / Філософія самоорганізації / Філософи / Фундаментальна філософія / Хрестоматії з філософії / Езотерика
ГоловнаФілософіяФундаментальна філософія → 
« Попередня Наступна »
Новиков Д. А.. Закономірності ітеративного навчання. М.: Інститут проблем управління РАН, 1998. - 77 с., 1998 - перейти до змісту підручника

5. Моделі - аналогії фізичних явищ і техніческіхсістем


Розглянуті в цьому розділі моделі ітеративного навчання, запропоновані різними авторами, спираються на аналогії фізичних явищ та принципів функціонування технічних систем. Багато з використовуваних аналогій досить умовні і адекватність припущень дійсним закономірностям, які мають місце в биосистемах, може викликати виправдані заперечення.
Модель 5.1. (С. Дейч [35]).
О. В деяких моделях нервової системи мозок розглядається як технічна система розпізнавання образів, параметри якої залежать від електричних характеристик нервових волокон.
Г. Відросток нейрона - довга RC-ланцюжок (RC-лінія, со-стоїть з конденсатора і резистора).
Ф. Якщо Uin - напруга на вході RC-ланцюжка, Uout (t) - напруга на виході, то зв'язок між ними, в силу законів Кірхгофа, описується диференціальним рівнянням: C dUout (t) = Um - Uout (t)
dt R '
де C - ємність конденсатора, а R - величина опору.
В. Вихідна напруга змінюється експоненціально. Так як тимчасові характеристики процесів передачі та поширення сигналів в нервовій системі визначаються експоненціаль-ними передавальними функціями з характерним часом t = RC то g = 1/1 визначатиме швидкість перехідних (адаптаційних) процесів в системі, тобто описуватися експоненційної залежністю.
А. Розрізнення амплітуди сигналу (стимулу) у розглянутій моделі описується законом, практично збігається з законом Вебера-Фехнера [31, 35]. Вихідна напруга схеми - основна характеристика моделі - задовольняє лінійне диференціальне рівняння (див. четвертий розділ). -
Модель 5.2.
О (Г). За аналогією з механізмами радіоактивного розпаду у фізиці, припустимо, що неузгодженість навченою системи визначається неузгодженістю елементів, кожен з яких може мати або деяке початкове неузгодженість, або деяке кінцеве неузгодженість. Неузгодженість системи-функція числа елементів, що мають ненульове неузгодженість, причому зменшення неузгодженості, що відбувається для кожного елемента стрибкоподібно, - імовірнісний процес, що характеризується постійною (що не залежить від часу і числа елементів) ймовірністю g "занулення" неузгодженості елемента в одиницю часу.
Ф. Число елементів N (t), що мають у момент часу t ненульове неузгодженість, задовольняє рівнянню N (t + At) = N (t) - gN (t) At.
Переходячи до межі по At, отримаємо диференціальне рівняння
dN (t)
= - g N (t). dt
В. Рішення рівняння (5.1) має вигляд
N (t) = N0 e-gt,
де N0 - число елементів у системі (в нульовий момент часу всі елементи мали максимальне (початкове) неузгодженість).
А. Постійна g, що характеризує період напіврозпаду, характеризує швидкість навчення. Чим більше ймовірність зменшення неузгодженості елемента в одиницю часу, тим вище швидкість навчення.
Відзначимо, що припущення про однаковість для всіх елементів і стаціонарності ймовірності "розпаду" є суттєвим.
Важливим представляється також те, що наведеним вище рівнянням для N (t) задовольняють не тільки механізми радіоактивного розпаду, а й процеси бактеріального росту, фармакокі-нетической процеси, більшість кінетичних схем хімічних реакцій (у тому числі - закон діючих мас) та ін Залежність від часу макроскопічних характеристик у всіх цих випадках виявляється експоненційної просто тому, що
поведінка будь-якого елементу носить імовірнісний характер, причому статистичні характеристики процесів (розпаду, зростання, набуття реакцію і т.д.) не залежать від часу і передісторії системи. Це твердження про стаціонарність, що лежить в основі опису і пояснення згаданого класу процесів, є узгодженим з експериментальними даними припущенням. -
Модель 5.3.
О. Кожен елемент навченою системи має власний регулятор, який прагне зменшити своє неузгодженість. Неузгодженість системи в цілому - монотонна функція рассогласова-ний елементів.
Г. Кожен регулятор характеризується постійною відносною помилкою в (вимагати сталості абсолютної помилки представляється нелогічним, тому що регулятор повинен бути універсальним [93]). На n-му кроці регулятор випадковим чином переводить елемент зі стану xn-1 в стан xn, рівномірно розподілене в 8 = 8 (xn-l)-околиці нульового неузгодженості.
Ф (В, А). При досить великому n крива навчання - середнє неузгодженість елементів - спадна експонентна функція. Вид КН обумовлений постійністю відносної помилки регулятора і припущенням про імовірнісних розподіли (СР із зміною інформації при вимірюванні величин з похибкою [21, 22]). -
Модель 5.4.
О (Г, Ф, В). Навчальна система являє собою набір регуляторів першого порядку (тобто апериодических ланок першого порядку, що здійснюють регулювання за величиною змінною і швидкості її зміни), аналогічних використовуваним в автоматичному регулюванні. Передавальна функція (реакція на імпульсне вхідний вплив) кожного елемента:
h (t) = 1 - exp (- gt).
А. Цікаво відзначити, що апериодическое ланка другого порядку (здійснює регулювання за значенням змінної і першим двом її похідним), яке може розглядатися як
послідовне з'єднання двох апериодических ланок першого порядку, має логістичну передавальну функцію. У рамках цієї моделі логістичні криві научения можна розглядати як КН ієрархічної системи, що складається з двох підсистем, результати ітеративного навчання кожної з яких описується експоненційної кривої. -
Модель 5.5. (Ю.Г. Антомонов [10]).
О. Досліджуються ймовірності перебування системи в певних станах. Нехай у навченою системи є два можливих структурних стану s1 і s2. Позначимо ймовірності перебування системи в цих станах p = Prob {s1} і
dp (t)
q = Prob {s2}; q = 1-p; p '=.
Dt
Г. За аналогією з механічними системами припустимо, що система описується двома функціями часу, одну з яких умовно назвемо рівнем організації ("потенціалом") системи:
V (t) = a p2 (t),
а другу - "кінетичної енергією" системи:
T (t) = J (p ') dt.
Відзначимо, що V (t) і T (t) відповідають потенційної і кінетичної енергії механічної системи, фазової змінної якої є p (t). Функція K = T-V - "повна енергія системи". Далі введемо таке припущення: "Для того, щоб динамічний процес зміни рівня організації системи, у зв'язку з внутрішніми причинами або діями середовища, був оптимальним, він повинен, мабуть, підкорятися принципом, аналогічним принципом найменшої дії" [10].
Ф. Підставляючи (5.3) і (5.4) в рівняння Лагранжа і вирішуючи його, отримаємо
p (t) = 1 - e - gt, де
g = a / Ь.
В. "Оптимальність живих систем полягає в експоненційних законах зміни ймовірностей ..." [10].
А. Слід визнати, що на сьогоднішній день описана вище модель є однією з найбільш витончених і красивих (якщо ці терміни можуть ставитися до математичних моделей).
Анітрохи не применшуючи достоїнств моделі та її значення, спробуємо відновити хід міркувань її автора.
По-перше, відомо з експериментів, що вірогідність в процесі ІН змінюються в більшості випадків за експоненціальним законом. По-друге, повинні існувати загальні закони функціонування живих систем. Так як принцип найменшої дії володіє достатньою спільністю (принаймні, для механічних систем), перенесемо його й на живі системи.
А далі все досить просто - записуємо відповідні рівняння і досліджуємо яка повинна бути структура "потенціалу" і "кінетичної енергії", щоб рішення задовольняло (5.5). Виявляється, що єдина конструкція, яка веде до необхідного результату - (5.3) і (5.4). Слід, правда, при цьому зазначити, що вибір початкових умов і (5.3) - (5.4) НЕ тривіальний. Більш того, скрутні та змістовні інтерпретації (5.6) як швидкості научения.
На цій моделі дуже добре демонструється одночасне застосування і прямого методу побудови моделей ІН (коли вводяться припущення і з них робиться висновок, що співпадає з експериментальними даними), і зворотного (в якому шукаються ті припущення і гіпотези про механізмах функціонування досліджуваної системи, що приводять до необхідного результату). -
Таким чином, розглянуті вище моделі ітеративного навчання, побудовані за аналогією з принципами та законами функціонування фізичних і технічних систем, використовують "узагальнення" ряду фізичних законів. Як правило, вводиться припущення, що закони (у більшості випадків - закони збереження), сформульовані для певного класу систем живої і неживої природи (і справедливі для опису яких навчають систем на певному мікрорівні розгляду), залишаються справедливими і для "макроскопічного" опису цих систем. Справедливість цього припущення в більшості випадків, на жаль, поки не підкріплюється експериментальним під-твердження.
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
Інформація, релевантна " 5. Моделі - аналогії фізичних явищ і техніческіхсістем "
  1. § 1. Поняття злочину
    Одна з давніх традицій російського правотворчест-ва-визначення в кримінальному законі поняття злочину. Не виняток і новий КК РФ, де в ст. 14 встановлено: "Злочином визнається винне досконале суспільно небезпечне діяння, заборонене цим Кодексом під загрозою застосування покарання". Вважаючи, що дане визначення містить чотири найбільш актуальних типу взаємозв'язку (родовий і
  2. ГЛОСАРІЙ
    Адамецкі Кароль (1866 - 1933) - закінчив Технологічний інститут у Петербурзі; в лютому 1903 року, на місяць раніше Ф. Тейлора, виступив з публічною доповіддю застосування наукового методу у виробництві (в Південно-російському центрі гірничометалургійної промисловості). Адаптація працівника (в управлінні персоналом) - процес пристосування працівника до нового місця роботи (при переході в нову фірму, на
  3. 3. Класифікація моделей ітеративного навчання людини, тварин і штучних систем
    Більшість моделей ітеративного навчання будується на основі аналогій з явищами і процесами, що відбуваються в тих чи інших системах живої або неживої природи. тому і в основу класифікації природно покласти тип процесу або явища, аналогія з яким використовується. На малюнку 3.1 приведена пропонована система класифікацій моделей ітеративного навчання. Рис. 3.1. Класифікація моделей
  4. 7. Моделі - аналогії кібернетичних систем
    Відмінність моделей ітеративного навчання, що розглядаються в цьому розділі, від описаних вище полягає в тому, що об'єктами дослідження є не живі системи, вивчення яких грунтується на гіпотетичних аналогіях і припущеннях про залежність між параметрами елементів і навченою системи, а кібернетичні системи - автомати, алгоритми, нейронні мережі та ін Іншими словами, при
  5. контрольні роботи
    Варіант 1 Вправа 1. Дайте повну логічну характеристику поняттям: Законність. Міністерство економіки. Форма. Російська Федерація. Батьківщина. Вправа 2. Визначте вид відносини між поняттями і покажіть його з допомогою кругових схем: Чиновник, державний службовець, російська, громадянин. Учасник Великої Вітчизняної війни, генерал, ветеран, полковник . Дипломат, посол, консул,
  6. 2.Крестьяне середньовіччя. Особливості становища та менталітету
    Однією з центральних проблем вітчизняної історіографії залишається історія селянства і в цілому аграрна історія Росії, в розгляді яких намітився ряд нетрадиційних підходів. В 70-ті роки Дж. Скотт, вивчаючи організацію та функціонування селянської економіки, природу селянства як соціального явища, ввів поняття «моральна економіка». В. П. Данилов, високо оцінюючи внесок
  7. Поняття вікової неосудності.
    Історія розвитку кримінального права свідчить про те, що з 17-18 в.в. у правових системах різних країн стала встановлюватися нижня вікова межа кримінальної відповідальності. При цьому бралося до уваги: ??а) ступінь соціальної зрілості неповнолітніх окремих вікових груп, що проживають і виховуються в певних соціально-економічних умовах; б) ідеологічні,
  8. Виробництво експертизи
    Перша задача, стоїть перед експертами - встановити, чи мало місце в конкретному випадку відставання в психічному розвитку у підлітка. Оскільки закон пов'язує вікову неосудність з відставанням у розвитку, рівень психічного розвитку підлітка необхідно порівняти з тим комплексом змістовних ознак, які свідчать про відсутність відставання, про типовий для певного
  9.  § 1. Передумови кримінальної караності і елементи складу злочину
      При встановлення кримінальної караності діянь, на основі вивчення суспільних відносин держава, як уже зазначалося, проводить відбір найбільш суспільно небезпечних діянь як злочинних і карних. При цьому законодавець індивідуалізує у встановлюваному законі відповідальність за більш-менш конкретні дії, змальовуючи їх в диспозиціях статей Особливої ??частини Кримінального
  10.  § 2. Кримінальна відповідальність - феномен індивідуального правосвідомості
      Матрицею кримінальної відповідальності служать кримінальні правовідносини. У сфері цих відносин важливою ознакою соціального зв'язку між людьми є специфічна обов'язок строго певної поведінки (стану) взаємодіючих суб'єктів. Кримінально-правові веління органічно поєднуються (повинні поєднуватися) із загальнообов'язковими нормами поведінки, встановленими в даному суспільстві. Діючи