НЕЙРОКОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ОНТОГЕНЕЗА ИНТЕЛЛЕКТА РЕБЕНКА ОТ 0 ДО 15 ЛЕТ
Цыганков
В.Д.
НПК
БИОМЕДИС (Москва)
Аннотация
Настоящее повествование имеет своей целью глубже осознать проблему сознания и внутренние нейрофизиологические и психологические механизмы возникновения сознательного поведения.
Целью настоящего исследования является попытка уловить момент, стадию, период, когда у ребенка зарождается сознание и самосознание. Нейрокомпьютерное моделирование позволяет глубже понять внутренние механизмы морфологического созревания нейронных структур мозга в процессе развития интеллекта, а также момент проявления первых признаков сознания у ребенка. Стадийность развития интеллекта в онтогенезе проявляется оперативно в реальном масштабе времени в реализации познавательных функций - функциональных инвариант: адаптации, ассимиляции (Асс) и аккомодации (Акк).
Сформулирована гипотеза о «золотом равновесии» между Асс и Акк в процессе интеллектуальной адаптации по Ж.Пиаже.
Отношения между Асс и Акк как возможный алгоритм нейрокомпьютерного управления и модель взаимодействия в коллективе роботов - дронов или беспилотных летательных аппаратов (БЛА).
https://www.facebook.com/alimov.denis/posts/1262113933815960
1.Вместо
предисловия
Дружба
АМУРА и ТИМУРА как равновесный процесс
довербальной
социальной интеллектуальной адаптации по Ж.Пиаже
Настоящее повествование имеет своей
целью глубже осознать проблему сознания
и внутренние нейрофизиологические и психологические механизмы возникновения сознательного
поведения. Эпистемология как учение о знании и, в частности, генетическая
психология Ж.Пиаже [1], экспериментально доказывают существование холизма или
целостности и взаимосвязанности познающих структур как функциональной системы
мозга. С помощью этой системы организм
организует окружающий внешний мир (ассимилирует его) и действует (аккомодирует
себя) соответственно в нем. Познание – это гибкий и пластичный, но устойчивый по
структуре во времени процесс развития интеллекта без стресса. Это богатая, по -
Пиаже, или систем активных действий, направленная для достижения адаптации
или равновесия.
Сытые, по своей природе хищник АМУР (А) и жертва ТИМУР (Т), в ограниченном пространстве. Поэтому
«Закон Вольтерра» здесь неприменим.
Нейропсихология дружбы животных разных
видов. Пищевая и защитная мотивация в функциональной системе мозга.
Наш знаменитый российский нейрофизиолог
академик П.К.Анохин еще в 1935 году вскрыл нейрофизиологические механизмы
адаптации и компенсации нарушенных функций и разработал теперь всемирно
известную «Теорию функциональной системы
мозга» [2]. Другими словами,
он вскрыл внутренние функциональные нейронные механизмы самолечения организма и
возвращения его в состояние нормы или здоровья.
Пища
реальная и «пища виртуальная». Два типа
раздражителей и реакций на них по А.Ухтомскому. Три фазы стресса как
адаптационного синдрома по Г.Селье.
Ассимиляция (Асс) и аккомодация (Акк) как Созидание и Разрушение, их динамические взаимоотношения по
«принципу доминанты» А.Ухтомского (рис. 1).
Представим (рис. 2) себе вариант
взаимодействия двух наших друзей А и
Т обратный рассмотренному на рисунке
1. Пусть теперь среда S представляет
собой пищу П, которую организм Ро должен при взаимодействии
ассимилировать, усвоить и включить в свои познающие нервные структуры, изменив
свое исходное состояние на Ро’. Пища
П в раннем возрасте может в процессе
игры быть виртуальной, а не реальной, и ассимилируется по тем же законам, что и
обычная пища, т. е. П à П’; Ро à Ро’.
На фото ниже слева ТИМУР доминирует, т.е. ассимилирует АМУРА как виртуальную пищу, и тот, в свою очередь, вынужден себя
аккомодировать перед ТИМУРОМ. Справа
на фото животные поменялись ролями.
Теперь справа АМУР лидер!
Процессы Асс и Акк можно
представить на рисунке ниже в виде динамического взаимодействия информации или
энергии ячеек, расположенных цепочкой в виде двух слоев или информационного n-атома нейрокомпьютера. Затемненные ячейки наполнены
энергией или «знаниями» - это «1», а
светлые – это «0» или ячейки,
потерявшие энергию.
Верхний слой ячеек S представляет
внешнюю среду, а Ро – внутренняя
среда. Имеется четыре вида пар (S/Po): пассивные, энергетически уравновешенные (1/1), ассимилирующие активные (1/0), пассивные истощенно
уравновешенные (0/0) и
аккомодирующие активные (0/1). Между
внешней и внутренней средой или между двумя особями-организмами А и Т возможны три вида реакций на раздражитель: активное движение на
раздражитель и его ассимиляция, пассивная или активная аккомодация, защита,
бегство или суппорт, замирание от страха. Ниже показаны три вида активности (по
А.Ухтомскому) наших друзей или взаимодействия ячеек в информационном 10-атоме.
Это процесс развития в растущем
организме и созревания в нейроморфологическом субстрате мозга познающих
структур, которые нуждаются в питании.
Эволюция отношений А и Т. Ранний игровой
период, когда созидание превалирует над разрушением, т. е. Асс > Акк. Виртуальное «Пищевое
насыщение» игрой или подражанием. Процесс интеллектуальной адаптации по Ж.Пиаже
как стремление к динамическому равновесию между ассимиляцией и аккомодацией.
Процесс интеллектуальной адаптации представлен ниже на рисунке как процесс
взаимодействия Асс и Акк, как это было проиллюстрировано
выше.
Синергизм или реципрокность двух
процессов или «раскачка» до момента, когда кому-то первому надоест? Роль
внешней среды. Довербальная социальная интеллектуальная адаптация
в сложной системе (А + Т).
Ж.Пиаже наделяет «перцептивным интеллектом» детей в возрасте от 7 до 11 лет, который
проявляет себя как наличие представления о мире вещей, событий и своих
собратьев, а также умение действовать в таком внешнем мире. В этом возрасте
структура интеллекта уже сформирована. Однако это невербализованный, целесообразный интеллект. Результаты его
нейрокомпьютерного моделирования приведены ниже.
Познающие структуры мозга и мышечной
системы планомерно применяются для
защиты, нападения, бегства, преследования и т. д. Активность А и Т взаимно направленная и взаимно обоюдная.
АМУР (слева) над пещерой, в которой лежит ТИМУР
Асс (T) > Акк (А)
Равновесие или довербальная социальная интеллектуальная адаптация (Асс = Акк)
между АМУРОМ и ТИМУРОМ
Отношения
Амура (А) и Тимура (Т) целесообразно использовать как
возможный алгоритм нейрокомпьютерного управления [3] и модель взаимодействия в
коллективе роботов - дронов или беспилотных летательных аппаратов (БЛА).
Сколько
времени продлится «дружба» хищника и жертвы?
Каков наиболее
вероятный прогноз исхода отношения А
и Т?
Как нужно
вести себя работникам заповедника?
Мнение
Д.Рогозина. «Когда от ТИМУРА
останутся одни рожки да ножки, это станет уроком для всех КОЗЛОВ, поверивших в
свою исключительность».
(«Комсомольская правда» от 16.12.2015 г.)
Нейрокомпьютерное моделирование позволяет глубже
понять внутренние механизмы морфологического созревания нейронных структур
мозга в процессе развития интеллекта, а также момент проявления первых
признаков сознания у ребенка.
2.Онтогенетическое
развитие интеллекта детей от
момента рождения до 15 лет
Развернутая
схема интеллектуальной адаптации в онтогенезе по Ж.Пиаже представлена на рис.
3.
Рис. 3. Уровни интеллекта в онтогенезе по Ж.Пиаже
Этот отрезок времени
жизни ребенка разбит Ж.Пиаже [1] на четыре периода:
I-Сенсомоторный период (С-М) от 0 до
2-х лет. Он, в свою очередь, делится на 6 универсальных стадий:
II-Подготовка к организации
конкретных операций с 2 до 7 лет. От также состоит из 6 стадий.
III-Организация конкретных операций и
развитие познающих структур группирования от 7 до 11 лет. Он
также состоит из 6 стадий.
IV-Виртуализация предположений,
освоение формальных операций, формальная логика и булевское исчисление от 11 до
15 лет. Он также состоит из 6 стадий.
Каждый период или
стадия – это по - Пиаже процесс экспоненциального морфологического созревания
нейросетевых познающих мозговых структур или схем, в виде постепенного
уравновешивания аккомодации и ассимиляции, представляющие собой в комплексе
интеллектуальную адаптацию. Он заканчивается дискретным состоянием равновесия,
с которого происходит макроквантовый переход на новый уровень развития или
созревания.
Шесть
универсальных стадий или видов Асс и Акк при формирования
интеллекта в онтогенезе от 2 до 15 лет
1.Репродукционная.
2.Циркуляционная.
3.Обобщающая.
4.Опознавательная.
5.Реципрокная.
6.Координационная.
Шесть специфических стадий
или конкретных свойств познающих Асс и Акк нейронных структур в Сенсомоторный
период (С-М) от 0 до 2-х лет имеют
следующее содержание:
1.Простые рефлексы и наследственные инстинкты от 0 до 1 мес.
2.Накопление опыта сложной координации
движений, направленной на себя, от 1
до 4 мес.
3.
Циклические блуждающие действия вовне,
на предметы и события вне тела, целенаправленное поведение от 4 до 8 месяцев.
4.Преднамеренные целенаправленные действия
и использование инструментов и орудий достижения целей, повторное
воспроизведение познающих схем в знакомой среде от 8 мес. до 12 мес.
5.Новизна как раздражитель, Воспроизведение
старых схем в новой ситуации, цель уже мотивирована от 12 до 18 мес.
6.Создание виртуальных представлений и
символических образов, а также сенсомоторных задач для себя, переход в дооперациональное мышление от 18 до 24 мес.
Весь период интеллектуального развития от 0 до 2-х лет можно изобразить в виде взаимосвязанной функционально и
морфологически серии ступенчатых функций. А весь в целом период развития
интеллекта ребенка до 15 лет модно
представить в виде последовательности ступенек экспонент, каждая состоящая из
своих 6 стадий (Рис. 4).
Степень интеллектуальной адаптации
– это уровень развития
или совершенства интеллекта. Его, например, IQ или ряд качественных и количественных показателей.
Стадийность развития интеллекта в онтогенезе проявляется
оперативно в реальном масштабе времени в реализации познавательных функций - функциональных инвариант: адаптации,
ассимиляции и аккомодации.
Рис. 4. Дискретный процесс интеллектуального развития ребенка
Реальность
стадий видны в следующих свойствах: неизменная последовательность стадий,
иерархичность по периодам, целостный характер, периоды подготовки и реализации,
горизонтальное и вертикальное расклинивание, расслоение. Это особенно отчетливо
видно на рис. 5 и 6. На разных стадиях имеются повторяющиеся сходные формы.
Неизменная
квантованная последовательность 6 стадий, генетический ряд имеет не
интервальный, а порядковый характер, который, в свою очередь, зависит от уровня
развития интеллекта, т. е. от одного из 4
периодов.
Целью настоящего исследования является попытка
уловить момент, стадию, период, когда зарождается сознание и самосознание. И
что первично, что раньше проявляет себя, сознание (СО) или самосознание (ССО)?
3.Гипотеза о «золотом
равновесии» между Асс и Акк
Всякая мысль, в том числе и вербализированная, - это идея или динамическое представление,
т.е. образ как целостная организованная структура, как объект мозговой
виртуальной манипуляции. Для этого необходима многомерная память как субстрат мышления
и сознания. Каковы же должны быть оптимальные соотношения между ассимиляцией Асс и аккомодацией Акк при их координации в процессе интеллектуальной адаптации? Можно
предложить следующую гипотезу.
Так как динамика развития интеллекта
представляет процесс уравновешивания вида Ад = (Ас ß à Акк) или Ад
- адаптации взаимодействующих фундаментальных биологических процессов Асс и Акк. В природе такой точкой
гармоничного равновесия является «золотое
сечение» или «золотая пропорция»,
математически строго описываемое двумя уравнениями А + В = 1 и А2 = В. Если ввести следующие обозначения А = Асс, В = Акк, 1 = Ад, то точку процесса гармонического уравновешивания или «интеллектуальной адаптации» (по
Ж.Пиаже) в развитии интеллекта можно представить в виде следующей системы
уравнений
Ад = Асс +
Акк (1),
(Асс)2 = Акк (2).
Количественно это Ад = 1, Асс = 0,618, Акк = 0,382, т. е. Асс или процесс усвоения интеллектуальной пищи «1», знаний стабильно доминирует (по А.Ухтомскому) в ходе
развития интеллекта.
Известно из генетической теории Ж.Пиаже три
вида равновесия:
а).Доминирование частей за счет
деформации и разрушения целого Акк > Асс.
б).Доминирования целого «Я» над частями,
абсолютное, общее подчинение, ассимиляция их как пищи при синтезе, формировании морфологии познающих структур при созревании
целого Асс >> Акк.
в).Надежное, устойчивое состояние
гармоничного равновесия Ас ß
à Акк сохранения частей и целого.
Равновесие типа в) – это динамический
вероятностный стохастический экспоненциальный процесс адаптации Ад, описываемый уравнением (1) при
условии (2).
В нашем 10-ти канальном информационном атоме нейрокомпьютера этому условию соответствует
следующее равенство 6Асс + 4Акк = 10Ад
и, при равном соотношении активных |J|≠ 0 и
пассивных no каналов
5(|J|≠ 0) = 5no , распределение энергии «1» по каналам будет следующим
6Асс
= (1/0)(1/0)(1/0)(1/1)(1/1)(1/1) + 4Акк
= (0/1)(0/1)(0/0)(0/0) = 10Ад.
4.О
четырех психических типах человека
Самая
распространенная классификация психотипов была создана Гиппократом. Он делил
людей на 4 типа в зависимости от преобладания в организме человека одного из
элементов – крови, лимфы, желтой желчи или черной желчи. В соответствии с его
классификацией люди делятся на сангвиников,
флегматиков, холериков и меланхоликов.
Как с
позиции нейрокомпьютерной модели могут быть представлены параметры Асс, Акк этих четырех типов, |J| - модуль невязки и no - консервативная генетическая компонента
информационного атома. Холерики и флегматики могут рассматриваться как
психотипы, находящиеся на противоположных полюсах по оси активности.
Для холериков – превозбужденных напористых личностей
присущи близкая к максимальной неуравновешенность или невязка |J| ~ n, а также Асс > Акк. Здесь
n – максимальное число каналов информационного атома.
Для флегматиков, пассивных, инертных,
упрямых донельзя - прямая противоположность: no ~ n, а также Асс < Акк.
Сангвиники находятся в зоне равновесной Асс = Акк по Ж.Пиаже интеллектуальной
Меланхолики страдают повышенной уязвимостью Акк > Асс и небольшой активностью и
инертностью поведения, т.е. no > |J|.
5.Нейрокомпьютерное моделирование
Предполагается, что читатель знаком с парадигмой
виртуального нейрокомпьютера «ЭМБРИОН» [3]. На рисунках 5 а), б) и рис. 6 представлены
графики видов нейронных познающих структур или сетей, которые генерируют
программно реализованные модели нейрокомпьютера в процессе взаимодействия и уравновешивания
аккомодации и ассимиляции в ходе адаптации. Здесь видна сложная динамика роста
морфологии нейронных сетей в процессе развития мозга ребенка.
По оси ординат на рис.
5а) отображаются двоичные коды колонок нейронов групп Y, а на рис. 5б) –
двоичные коды колонок нейронов слов Х.
По оси ординат хорошо
виды макроквантовые переходы после каждых 6
стадий внутри каждого из 4 периодов
развития. Также наглядно виден экспоненциальный ход кривой уравновешивания в
процессе интеллектуальной адаптации. Чем выше уровень интеллектуального
развития, 13, 14, 15, тем меньше размер макроквантового скачка – ступеньки по
сравнению с уровнями 1 – 12. Информация и знания, накопленные на ранних стадиях
и периодах развития, от 0 до 12 стадии включаются и используются на более
высоком уровне, на стадиях 14 - 24. Модель наглядно отражает макроквантовые
скачки – переходы между уровнями развития.
а) НА УРОВНЕ ГРУПП Y
Справа на рис. 5 SM – сенсорная матрица с четырьмя строками – периодами
развития интеллекта с все усложняющейся сверху вниз внешней средой, под ней U – Блок Выдвижения Гипотез (БВГ) с 6 стадиями для каждого периода
развития, еще ниже Р0 – регистр
внутренней памяти информационного 4-атома.
б) НА УРОВНЕ КОДОВ Х
Рис. 5.
Нейрокомпьютерная модель интеллектуальной адаптации на эмуляторе Г.Игина
На фотографии экрана
дисплея на рис. 6 представлена нейронная сеть, выросшая в нейрокомпьютере,
программу эмулирования которого разработал А.Соболев. Здесь белыми овалами представлены
колонки и слои нейронов, а вертикальные столбики – уровень активности или
возбуждения нейронов, выраженные в средней частоте спайков.
НА УРОВНЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
Рис. 6. Фотография с дисплея работы модели интеллектуальной
адаптации на нейрокомпьютерном
эмуляторе А.Соболева.
Доминирующая активность
с начального сенсомоторного уровня (С-М) перемещается через период конкретных операций по стадиям вверх, к
уровню формальных операций. Хорошо
видно расслоение уровней на подуровни развития нейронных сетей. Сложность
нейронной сети прогрессивно увеличивается.
Морфология нейронной сети регуляризируется к
моменту появления целенаправленных будущих поведенческих реакций.
Соответствующие структуры мозга уплотняются за счет роста как числа нейронов в
сети, так и за счет увеличения количества связей между нейронами.
Столбики
фиксируют дискретные моменты макроквантовых состояний равновесия между аккомодацией
и адаптацией на каждой из 6 стадий в каждом из 4 периодов.
6.Заключение
Нейрокомпьютерное
моделирование позволяет глубже понять внутренние механизмы морфологического
созревания нейронных структур мозга в процессе развития интеллекта, а также
момент проявления первых признаков сознания у ребенка.
Отношения
между Асс и Акк как возможный алгоритм нейрокомпьютерного управления и модель
взаимодействия в коллективе роботов - дронов или беспилотных летательных
аппаратов (БЛА).
В заключение следует обратить внимание психологов –
исследователей на необходимость проведения экспериментов для количественной
проверки предлагаемой гипотезы наличия «золотой
пропорции» между ассимиляцией Асс
и аккомодацией Акк в зрелом 20 - 40
лет возрасте.
Литература
1.Джон Х. Флейвелл Генетическая
психология ЖАНА ПИАЖЕ. М. Просвещение. 1967.
2.Анохин П.К. Биология и
нейрофизиология условного рефлекса. М. Медицина. 1968.
3.Цыганков В.Д. Виртуальный
нейрокомпьютер «ЭМБРИОН». М. СИНТЕГ. 2005.
модель
взаимодействия в коллективе роботов - дронов или беспилотных летательных
аппаратов (БЛА).
