Виды мышления и гипотезы о некоторых механизмах мышления и творчества

Общие замечания

Сначала немного о терминологии. Часто используемое выше слово "модель" перегружено. Во-первых, говорится о строящейся в мозге модели проблемной среды, и, во-вторых, о компьютерной модели нейронных механизмов мозга. Фактически во втором случае часто говорится о модели модели. Термин "модель проблемной среды" возник неслучайно. Он выражает суть того, к чему он применяется. Информационное отображение среды в мозге не должно быть просто пассивным описанием. Тем не менее для упрощения создавшейся ситуации в дальнейшем там, где это не слишком нарушает смысл изложения, вместо слов "модель проблемной среды" будет говориться "отображение проблемной среды". При этом нужно не забывать, что строящееся в мозге отображение среды должно быть активно и обладать свойствами действующей модели.

Мы исследуем возможность моделирования мышления. Поэтому представления о работе гипотетической компьютерной нейронной модели должны совпадать с представлениями о работе мозга. В первых лекциях говорилось о том, что к пониманию мышления полезно, а может быть и необходимо, идти от анализа задач восприятия и поведения, так же как и от понимания работы активных нейронных механизмов мозга. Излагаемое в книге основано на этом, хотя и носит достаточно общий, в основном гипотетический характер. Конкретная реализация полной многоуровневой нейронной модели относится пока еще к очень отдаленной перспективе и может быть связана с непростыми проблемами. Возможно, что при построении каких-то вариантов компьютерной модели полезны будут максимально допустимые упрощения.

В мозге строится иерархическое многоуровневое отображение проблемной среды. Это отображение используется для управления поведением, для восприятия среды и для решения абстрактных задач мышления. Описание этого отображения, отвечающее на вопросы о том, из чего оно состоит, как структурно устроено, как формируется и как работает, должно фактически определять функциональную сторону полной компьютерной нейронной модели механизмов мозга. Важные аспекты такого описания уже приводились в предыдущих лекциях. Этим же вопросам будет уделено основное внимание в последующем изложении.

Мышлением можно называть все происходящие в мозге процессы, связанные с осознанной переработкой информации. Это могут быть разные процессы, которые можно по-разному классифицировать. Естественно различать процессы, связанные с восприятием и познанием среды, управлением поведением, решением формальных задач и творчеством. Общим для любых процессов мышления является, во-первых, отражение их результатов в сознании и, во-вторых, сознательное целенаправленное управление процессом на основе использования отображения проблемной среды и умозрительного моделирования.

Необходимые свойства формируемой в мозге модели проблемной среды

Еще раз нужно отметить, что как в предыдущем изложении, так и в дальнейшем часто используется термин "модель", а не "отображение среды в мозге" или "описание среды", потому, что формируемое в мозге отображение среды и себя в среде должно отражать динамику происходящих в среде процессов, быть активным и "жить" по законам среды, иначе говоря, быть "действующей моделью". Представляется, что именно свойство активности, рассматриваемое на уровне нейронных механизмов, может позволить сделать определенные гипотетические интерпретации феномена мышления.

Для переноса какого-то отражения реальной действительности в мозг человека или животного с целью формирования в мозгу модели среды должен быть выбран информационный срез. Общая модель среды может включать много разных информационных срезов. В дальнейшем мы ограничимся в основном рассмотрением взаимосвязанных информационных срезов, определяемых задачей управления поведением, задачей восприятия и задачей мышления, с надеждой, что в рамках таких срезов можно будет выделить основные и достаточно общие характеристики и свойства строящихся в мозгу моделей проблемной среды.

О большей части общих характеристик и свойств модели проблемной среды уже упоминалось при рассмотрении понятия "информация" и при описании особенностей задач поведения и восприятия. Это уже дает возможность выделить наиболее важные свойства и функции модели проблемной среды, используемой для зрительного восприятия и управления поведением. Перечислим основные необходимые свойства и функции:

1. Отображение целостных объектов.
2. Отображение ситуаций, действий и процессов в среде.
3. Многоуровневость.
4. Сведение многоэкстремальных задач поведения к одноэкстремаль-ным путем формирования иерархических уровней обобщения и укрупнения.
5. Построение иерархического отображения как реальной, так и абстрактной среды в словесно-логической модели, т. е. создание и использование вербального уровня (языка).
6. Умозрительное моделирование или предвидение как реально происходящих, так и возможных ситуаций.
7. Эмоциональная оценка ситуаций и вариантов поведения.
8. Активность.
9. Отражение в модели себя и себя в среде.

Все перечисленные свойства и функции модели проблемной среды представляются необходимыми для реализации основных механизмов мышления. Подчеркнем лишь, что три последних свойства - эмоциональная оценка ситуаций и вариантов поведения, активность и отражение в модели себя и себя в среде - являются необходимыми для моделирования сознания и воли, без которых в первую очередь невозможно сложное поведение и абстрактное мышление.

Представляется, что модель проблемной среды должна быть организована приблизительно следующим образом. Модель должна состоять из иерархически организованных смысловых структур, объединяющих взаимосвязанные смысловые элементы. Смысловые элементы - это объекты, ситуации, действия, процессы и абстрактные понятия. Между смысловыми элементами модели имеются "вертикальные" и "горизонтальные" двунаправленные активирующие связи. На вертикальных связях строятся иерархии часть-целое и частное-общее и, соответственно, реализуются процессы анализа-синтеза и индукции-дедукции. Горизонтальные связи между смысловыми элементами, во-первых, задают отношения между смысловыми элементами и в первую очередь между частями в рамках целого. Во-вторых, горизонтальные связи задают причинно-следственные зависимости типа "если-то", необходимые для предвидения или умозрительного моделирования. И наконец, на горизонтальных связях строятся ассоциации по сходству и ассоциации по смежности во времени.

Приведенные необходимые свойства модели проблемной среды будут в определенной степени уточняться и дополняться при рассмотрении некоторых гипотетических процессов, связанных с практическим (поведенческим) и творческим мышлением.

Относительно нейронных механизмов гипотетической модели полных конструктивных гипотез нет. Можно говорить о том, что смысловым элементам модели должны соответствовать нейронные ансамбли. Можно также говорить о более или менее общих свойствах, не выходящих, в принципе, за рамки представлений, сформулированных при описании одноуровневой -сети. Кроме того, можно, конечно, говорить и о проблемах, решение которых необходимо для создания полной нейронной модели механизмов мозга. Эти проблемы приведены и обсуждаются в предыдущей лекции.

Полная нейронная модель механизмов мозга должна быть такой же активной системой, как и рассмотренная выше -сеть. Единство всех процессов, связанных с построением и работой полной нейронной модели, должно основываться на принципе активности, направленном на оптимизацию состояния сети, которая построена из неустойчивых элементов. Общая схема по сути представляется такой же, как и рассмотренная выше схема формирования первичной сети и вторичных нейронных сетей - нейронных ансамблей в одноуровневой -сети. Суть схемы всегда, как при обучении, так и при работе системы, сводится к возникновению стабильных очагов возбуждения нейронов, мешающих процессу оптимизации функционального состояния сети, и к гашению очагов возбуждения. Нужно еще раз подчеркнуть, что при построении конкретных нейронных механизмов модели можно широко варьировать свойства нейронов, сохраняя основные - синергичность (взаимосодействие) и активность, основывающиеся на свойстве внутренней неустойчивости и общей направленности всех свойств на оптимизацию функционального состояния сети.