Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Память человека

Что такое алгоритм !!? Часть III Память и мозг

23.06.2020 08:06:22 | Автор: admin

Используем алгоритм. Он ключ к решению головоломки с названием "Память".


Title


Задача


Задача текущей статьи непроста. Нам необходимо разобраться в структуре памяти живого организма. Эта задача возникла в работе не на пустом месте, а лишь как этап при поиске методов работы с алгоритмами. Её появление было неожиданно, и решение тоже стало подарком. Причём подарком в сторону нейробиологии. Полученное решение требует обсуждения. Жду в комментариях конструктивную критику, но при этом хочется обратить внимание, что полное описание всех аргументов, подкрепляющих это решение, потребует нескольких дополнительных статей с примерами со стороны процессов коммуникации, обучения и формирования естественного языка.


Для решения головоломки под названием "Память" потребуются результаты разбора определения алгоритма ("набора инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для решения некоторой задачи") приведенных в предыдущих двух статьях серии (Часть 1 "Действие", Часть 2 "Исполнение"). Без перечисленных там выкладок читать дальше будет сложнее.


Но давайте приступим. Головоломка "Память" красива, кто-то её "запутал" без нас. Пора вернуть ей упорядоченное состояние и поставить на полку в дополнение к своей коллекции.


Puzzle set


Поведение и нервная система


Разберем методы используемые организмом для группировки "упорядоченного набора" своих "действий" для решения задач выживания, то есть еще одного примера синтеза алгоритма.


В предыдущей статье упомянуты методы генетического синтеза "алгоритмов жизни" организмов, и отмечено, что эти методы имеют и достоинства и недостатки. Главным недостатком является "неторопливость". Низкая скорость синтеза новых алгоритмов выживания может быть достаточной в среде, характеризуемой большим постоянством своих параметров. Тогда цикла жизни поколения организмов, который совпадает с шагом развития используемых алгоритмов, будет хватать по времени для приспособления к новым условиям. Но для среды с большей скоростью изменения состояний (например, при наличии организмов-соперников за еду) необходимы более эффективные методы синтеза "алгоритмов выживания".


Наблюдая за многими живыми организмами, мы можем найти такие методы в их поведении. Можно даже сказать, что изменяющееся в течение жизни поведение организма, использующее активацию различных "действий", влияющих на среду обитания является главным признаком такого "быстрого" синтеза. Здесь можно сделать уточнение, что не всякие методы смены поведения нам важны в текущий момент. Важны лишь те, в которых наблюдается разделение контроля исполнения.


Это разделение сформулировано на примере генетических алгоритмов в предыдущей статье. Оно формирует две группы, отличающиеся по контролю исполнения алгоритма (связного и обусловленного).


Группа связного исполнения должна управляться


  • "структурой", содержащей "описание последовательности", формируемой и сохраняемой внутри организма.

Группа обусловленного исполнения будет основываться на "действиях" (внешних по отношению к упомянутой "структуре"):


  • внутренних процессах организма,
  • процессах воздействия организма на среду обитания
  • процессах среды обитания, влияющих на организм.

Какая "структура" обеспечивает связное исполнение поведения организма? Что формирует описание последовательности его активности?


Такой "структурой" является нервная система, сформировавшаяся в процессе эволюции у организма и обеспечивающая взаимосвязанную регуляцию деятельности всех систем организма и реакцию на изменение условий внутренней и внешней среды ((с) Wikipedia). Мы знаем уже очень много о нервной системе:



Нейрон


Вся информация о нервной системе накапливается усилиями ученых разных специализаций, в том числе со стороны психологии. Научных сведений много, но даже из личного опыта мы принимаем как естественный факт, что нервная система (удобнее сказать "мозг") умеет запоминать информацию, с которой организм сталкивается в жизни. И "мозг" умеет использовать эту информацию для решения задач, встающих перед организмом. Для решения задач он взвешивает альтернативы, выбирает инструменты ("действия"), находит последовательность их применения, контролирует исполнение этой последовательности и оценивает результат (решена ли задача). Если просуммировать всю перечисленную деятельность мозга и вспомнить две предыдущие статьи. То становится очевидно.


Мозг занимается созданием Алгоритма!


Этот алгоритм еще не код программиста. Но он близок к нему, и это даёт возможность оценить деятельность мозга, считая, что она является разными этапами создания алгоритма. Этот взгляд на работу "мозга" дарит нам ключик к его структуре. Построение этой структуры отталкивается не от физического устройства рецепторов, дендритов и аксонов нейрона, и даже не от способов группировки нейронов в слои разных типов. Оно основывается на функциональном назначении и, возможно, с учётом специализации выполняемых функций в синтезе алгоритма, получится впоследствии объяснить физические особенности областей и слоев коры головного мозга. Но пока не будем столь оптимистично забегать вперёд.


Запоминание алгоритмов выживания


Давайте детальнее рассмотрим утверждение, что "мозг" запоминает информацию. Что значит запоминает? Как понять, что считать информацией? Нужно упростить ситуацию использования этих понятий. Попробуем найти и запоминание, и информацию в процессе синтеза алгоритма. Для этого нам необходимо вспомнить "действие" из определения алгоритма и его главный признак Повторимость, позволяющий это "действие" обнаружить. Организму для использования некоторого процесса в своём алгоритме, необходимо чтобы этот процесс повторялся с одинаковым результатом при одинаковых условиях своих инициализации и исполнения. Как организм может оценить, что некоторый процесс повторим, то есть является "действием"?


Для поиска новых "действий" организм должен в некоторой "структуре" запоминать последовательность событий, которые он переживает. Конечно, эта "структура" не будет содержать полной реализации записываемого процесса. Это будет описание, основывающееся на последовательности внешних "признаков" такого процесса, обнаруживаемых организмом, и выполненных "действий", которые организм использовал в этой ситуации. В дополнение к этому описанию сформированному во внутренней "структуре", у организма должна быть процедура оценки повторного "проживания" такой ситуации. И чем чаще последовательность признаков и "действий" повторяется с участием организма в среде, тем больше вероятность, что организм выявил некоторую закономерность этой среды. То есть организм запомнил информацию!


Тут мы немного упростили процесс запоминания информации это, конечно, хорошо, но выявленная закономерность среды может иметь разный результат для организма. Некоторые "признаки" свидетельствуют об опасности, и для них полезным будет действие("Убегать"). Другие "признаки" говорят о наличии еды и действие("Убегать") будет вредным поведением для организма в этой ситуации. Это не отменяет факта, что повторимость "признаков" важна. Но разделяет выявленные описания последовательностей "признаков" и "действий" на информацию двух типов:


  • как полезно поступать в ситуации, описываемой "признаками";
  • как в ситуации, характеризуемой "признаками", поступать нельзя.

хорошо и плохо


Следует уточнить, что четких двух полярных типов, конечно, нет. Эти два типа-полюса, а между ними располагаются алгоритмы поведения отсортированные по полезности для своего организма. При этом самыми устойчивыми алгоритмами-последовательностями являются безусловно-полезные (безусловные рефлексы) и безусловно-вредные. А те алгоритмы, которые находятся посередине между этими полюсами (не полезные и не вредные), не имеют устойчивого положения и даже могут быть забыты организмом, при замещении более эффективными алгоритмами.


Мы изложили уже достаточно, чтобы подвести небольшой итог.


Организм своим поведением решает задачу (например, задачу выживания). Для решения этой задачи организм:


  • использует существующие детекторы "признаков";
  • ищет на основе признака Повторимость новые групповые "признаки";
  • использует готовые "действия";
  • ищет на основе признака Повторимость новые групповые "действия";
  • выявляет закономерности среды, выражающиеся в сочетании последовательности "признаков" и применяемых "действий";
  • на основе вышеперечисленных приёмов синтезирует алгоритмы-стратегии в виде "структуры" в памяти;
  • подкрепляет и сохраняет в памяти те "структуры" синтезированных алгоритмов-стратегий, которые подтверждаются признаком Повторимость;
  • упорядочивает синтезированные алгоритмы-стратегии по шкале хорошо-плохо (для последующего выбора применять или избегать выполнения конкретного алгоритма в текущем контексте).

Для дальнейшего удобства введем несколько терминов.


Цепочка это одновременно и "структура" записывающая последовательность "признаков" и "действий", и "структура" контролирующая повтор исполнения последовательности записанных "признаков" и "действий" в мозге организма. На основе цепочки организм синтезирует алгоритм-стратегию для своего поведения. Методы формирования цепочек разнообразны. Один из наиболее важных это игровое поведение. В следующей статье будет детально рассмотрены возможности эволюции для синтеза в организме цепочек различных типов.


Введём термин признак как обнаружение организмом "параметров" среды (химических, термических, оптических...) при его контакте со свободными или принадлежащими некоторому процессу внешними объектами. Будем использовать обозначение признак("свет") для указания на факт обнаружения организмом конкретного признака фотонов света.


Выведем из кавычек слово "действие" и введем соответствующий термин.


Действие инициируемый организмом процесс воздействия на объекты и процессы среды. Действие, как закреплено в статье 1, обеспечено признаком Повторимость. По аналогии с признаком будем использовать обозначение действие("убегать") для указания на факт инициализации организмом конкретного действия (в представленном примере это процессы приводящие к быстрой смене своего расположения).


Реализация цепочки


Наметив приблизительную структуру памяти организма, можно перейти к реализации. В плане программирования, как способности разрабатывать новый алгоритм, у человека есть преимущества по сравнению эволюционным методом, которым в построении памяти пользовалась природа. Мы мало ограничены набором приёмов, и сразу можем использовать:


  • приоритетную очередь для отсортированных цепочек;
  • счетчики, оценивающие как давно использовалась цепочка, для изменения в цепочке параметра полезно-вредно;
  • счетчики, оценивающие интервал времени с момента детектирования предыдущего признака или действия, для осуществления записи последовательности событий во времени;
  • сортировку по приоритетам для оценки уместности использования цепочки при текущих обнаруживаемых признаках;
  • дискретные модели простой среды для анализа работоспособности разработанной системы;
  • и самый важный, которого у природы нет, способ сохранения и копирования сложной сформировавшейся системы цепочек, осуществляемый простым копированием структуры в оперативной или долговременной памяти.

Почему способ копирования системы цепочек так важен? Чтобы ответить на этот вопрос представим себе человеческий мозг со множеством нейронов и установившихся между этими нейронами связей. Каким образом можно скопировать эту сложную структуру? Ведь она не линейна. Сложно даже подумать как реализовать способ её сериализации. В то время как память в нашем компьютере проста и наоборот предназначена для выполнении копии, не зависимо от того какой сложности структура хранится в её ячейках. Этим мы, как программисты, непременно воспользуемся чуть позже для оттачивания модели, основывающейся на системе цепочек. А пока сосредоточимся на ограниченности возможности природы для копирования синтезированных в виде цепочек алгоритмов от одного организма другому.


У цепочки в живом организме нет никаких других возможностей сформироваться кроме как обнаружение организмом повтора. Повтор некоторой последовательности признаков создаёт в организме макро-признак сложной ситуации. Повтор последовательности действий, несколько раз выполненных организмом, создает образец макро-действия. Почему для заучивания стихотворения (или пьесы на пианино) нам приходится снова и снова повторять произношение слов (нажатия клавиш)? Потому что нет у организма другого способа синтезировать в своей памяти рабочий алгоритм игры мелодии на музыкальном инструмента кроме Повтора. Здесь можно уточнить, что словесное описание алгоритма игры мелодии человек способен выучить без повторяемых касаний черно-белых клавиш, но научиться играть мелодию этим способом у него не получится. И для справедливости необходимо отметить, что словесное изучение алгоритма игры мелодии также не обходится без повторяющихся операций.



В завершение этой оды "Повтору" необходимо сказать, что способ копирования алгоритмов поведения у живых организмов сложен, но уже существует. Эти способ Обучение, то есть процесс копирования алгоритмов во взаимодействии нескольких особей. Самый наглядный пример обучение детей на примере своих родителей. При таком обучении детская особь включает режим "игрового поведения" и следит за взрослой особью. И это "слежение" не простое. Оно включает:


  • отождествление маленькой особи со взрослой,
  • соотнесение правой руки взрослой особи и правой руки особи-ученика,
  • способ добиться от правой руки обучающейся особи действия("движение") сходного с движением взрослой особи;
  • способ выполнения особью-учеником нескольких разных действий при последовательном копировании движений взрослой особи;
  • формирование копии алгоритма (цепочки полезных действий у обучающейся особи), основанное на нескольких повторах последовательности движений.

Важно, что копирование алгоритма-поведения с такими же внешними характеристиками можно увидеть не только у человека. Например, у львенка, подсматривающего поведение у более взрослой особи.



Процессы отождествления себя с особью-учителем, способы отделения возможностей исполнять действия своего тела от действий, демонстрируемых другой особью, на которые повлиять не можешь. Не признаки ли это сознания? Конечно, сознания упрощенного без требования владения Языком.


Очевидно, что процессы необходимые для копирования алгоритма от особи к особи требуют от организма дополнительных возможностей. Часть этих возможностей очень похожа на процессы, упоминаемые нами для описания слова "самосознание". Другая часть сводится к процессам коммуникации. Пока что стоит отложить обсуждение процессов коммуникационного синтеза цепочек на основе Языка. Этому вопросу необходимо отдельное пространство, которое будет выделено в одной из последующих статей. В этом месте стоит лишь отметить, что Язык стал самым эффективным решением ограничения возможностей копирования цепочек между живыми организмами. И очень хорошо, что на первом этапе моделирования системы цепочек для копирования мы (как программисты) можем использовать memcpy и пока не думать о коммуникации.


В завершение раздела вернемся к программной реализации системы цепочек. Не во всём природные методы работы с цепочками уступают возможностям программиста. Есть у природы фора великолепная реализация параллельно исполняющихся алгоритмов, уже отмеченная в предыдущей статье при демонстрации процессов, связанных с молекулой ДНК в живой клетке. Огромное количество цепочек работают, формируются, упорядочиваются у каждого из нас в процессе чтения этой статьи. И параметр параллельного исполнения, характеризующий наш мозг не сводится к $8$-ми ядрам, к $16$-ти, и даже к $202752=9216*22$ ядрам (как у суперкомпьютера Summit).


Да, моделирование мозга человека пока не по зубам домашнему компьютеру. Но к моделированию мозга человека пока переходить рано. А для более скромной модели мозга (например, муравья или пчелы) может хватить и процессора среднего домашнего компьютера. И когда модель всё же упрётся в производительность, у нас есть возможность перейти к использованию "параллельности" графических процессоров. Эти слова подкрепляются способом обучения модели цепочек. Для самообучения подобной модели не нужно огромного количества опорных примеров, как для нейросети глубокого обучения. А если дополнить модель способами внешнего обучения (в схеме учитель-человек + ученик-модель-организма), то и большого времени перебора вариантов цепочек не понадобится. Дело лишь за малым необходимо желание поиграться моделью, порадоваться результатам и развить для своих целей. А начальная реализация программного проекта модели уже в общем доступе.


Выводы


Есть одна проблема в написании этой серии статей. Очень хочется сразу (начиная с первой статьи) рассказать о полученном решении самых заковыристых головоломок из раздела "человеческий мозг" и "алгоритмический мир". Эти решения действительно красивы, и каждый раз приходится себя останавливать, потому что для их описания нужна минимальная общая платформа из слов-терминов. Поэтому простите за курсив в этих статьях. Эти термины действительно нужны. И надеюсь, что до их использования в написании последующих статей руки "дойдут" поскорее, не взирая на вроде бы заканчивающийся режим самоизоляции.


В текущей статье были приведены наброски модели "Системы Цепочек". Подробности и код одного из вариантов её реализации сосредоточены в отдельном проекте aipy (Python, QT, Qml, Windows+Android), в котором воплощено несколько дополнительных возможностей, описания которых не было представлено в этой статье (слой генерации цепочек, иерархия слоёв, "игровое поведение"). Конечно, способы программной реализации "Системы Цепочек" могут быть разнообразны и не ограничиваются предложенными в указанном выше проекте.


В дополнение к обозначенному в статье способу программной реализации "Системы Цепочек" имеется несколько сформированных предположений, каким образом эта система реализована на нейронной платформе в живом мозге. Но с учётом оценки уровня своих знаний нейробиологии принято решение не освещать эти гипотезы в текущем цикле статей. Для не очень научного их обсуждения есть предложение использовать платформу ai_borisov_CIT (Issues).


А теперь аванс и перспективы. Далее в цикле статей запланировано проработать следующие темы:


  • эволюционный подход формирования цепочек-алгоритмов в процессе проживания организмом разных ситуаций среды;
  • алгоритмы обучения с разделением на копирование между организмами макро-признаков и макро-действий;
  • процессы коммуникации как коллективный способ формирования цепочек несколькими организмами и зарождение Языка (уже есть старенькая статья "Как в языке сформировать существительное?", но эту тему необходимо развить чуть больше);
  • Язык самая новая, развившаяся на основе Памяти, "структура" хранения и синтеза алгоритмов, с повышением эффективности синтеза в направлении от естественных форм (речь, "сказки", суждения) к формальным (язык математики, язык физики, язык программиста).

Хочется надеяться, что после освещения этих тем словарь терминов уже устоится, и можно будет перейти к самым красивым головоломкам раздела "Мир алгоритма".


Спасибо Вам за внимание.


Отзывы


Буду очень благодарен за отзывы, пожелания и предложения, так как они помогают мне скорректировать направление развития работы в обозначенной области. И заранее извиняюсь за задержку с ответами на Ваши сообщения к сожалению время, которое получается уделить любимому Хабру, очень ограничено.


Отдельное волнение у меня есть по стилю повествования и форматированию, используемым в статье (кавычки, абзацы, курсив). Напишите, пожалуйста, если у Вас есть замечания к ним. Можно личным сообщением.


Ссылки


  • Open source (GPL) проект: (Общая теория алгоритмов wiki)
  • Заглавная статья темы "Разрабатываем теорию алгоритмов как проект с открытым исходным кодом": (Статья Хабр 0)
  • Первая статья серии "Что такое алгоритм?! Действие"(Статья Хабр 1)
  • Вторая статья серии "Что такое алгоритм?! Исполнение"(Статья Хабр 2)
  • Все рисунки к статье (кроме заглавного и иллюстрации стихотворения Маяковского) сформированы сообществом Wikipedia. Лицензия (Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International)
  • Иллюстрация к полезным и вредным стратегиям художника Николая Денисовского к книге "Что такое хорошо и что такое плохо?", Владимир Маяковский. Ленинград, Издательство "Прибой", 1925г. (описание книги)
  • Видео иллюстрация к обучению игре на пианино направляет на канал Олега Переверзева (страница автора).
Подробнее..

Что такое алгоритм?_? Часть 3.1 Эволюция памяти

05.07.2020 08:18:54 | Автор: admin

Идём в глубь острова сокровищ с названием "Алгоритм".


Title


Задача


Перед Вами новая статья серии "Что такое алгоритм?". И снова непростая задача. Нам необходимо "нырнуть глубже" в структуры памяти живого организма. К сожалению, в ракурсе, предлагаемом статьёй, это направление еще исследовано слабо. Что делает материал, приведённый далее, более сложным по сравнению с излагаемым в предыдущих частях, в которых использовалась близость с методами "генетических алгоритмов", автоматизированных систем управления, систем машинного обучения с учителем и подкреплением. Поэтому прокладывать тропинку в глубь неизведанных "территорий" процессов памяти придется во многом самостоятельно. С одной стороны это очень интересно. Ведь мы с Вами первопроходцы! А с другой стороны есть опасность "заблудиться". . Чтобы приободрить в начале дороги, могу лишь сказать, что путь один раз уже пройден, туры сложены вдоль нашей дороги, карта местности прорисовывается, а клад в конце пути обещает быть внушительным.


Но как бы ни был ценен конечный пункт назначения, текущая статья просто еще один шаг в пути к эффективным методам работы с алгоритмами. И предлагаемые решения опять требуют обсуждения. Жду в комментариях конструктивную критику. Хочется еще раз упомянуть, что описание всех важных аргументов в поддержку полученных решений, не получается разместить в одной статье, в которой важно максимально подробно представить одну сторону теории. Поэтому подкрепление этих решений со стороны процессов коммуникации, обучения и формирования естественного языка будет приведено в следующих частях.


Для вскрытия структуры памяти потребуются все результаты, полученные в предыдущих статьях серии (Часть 1 "Действие", Часть 2 "Исполнение", Часть 3 "Память"). Без перечисленных там выкладок читать дальше будет сложнее.


Давайте приступим.


Эволюция цепочек


Структура запоминания в мозге "немного" сложнее, чем было описано в статье 3. Для начала описания было необходимо представить эту структуру упрощенно и выделить только самое важное:


В мозге в виде структуры цепочки (последовательности признаков и действий) запоминаются синтезирующиеся алгоритмы (стратегии организма). Большой набор синтезированных алгоритмов имеет "приоритетную очередь" использования, формируемую и трансформируемую на основании переживаемых разных состояний среды (ситуаций) и функции оценки (шкала польза-вред для организма).

Если посмотреть на множество алгоритмов в мозге "глазами программиста", то можно увидеть, что их совокупность похожа на программный проект в процессе развития. А что помогает программисту разобраться с незнакомым и запутанным проектом без документации? При наличии в проекте системы контроля версий ему будет полезно использовать анализ истории.


В нашем "программном проекте мозга" нам тоже это может помочь. Нужно пробовать отследить переходы от более простых к последующим сложным состояниям "программного кода" и при этом записывать решения, фиксируемые каждым "коммитом". Если вспомнить генетиков, то этот способ подобие эволюционной геномике. Но мы будем анализировать не структуру генов, а структуру Памяти. И, конечно, следует обратить внимание на то, что этот разбор скорее "археологический", реальной последовательности развития никто не видел, и она наверняка отличается от приведенной далее. Но для нас не так важен порядок этой последовательности. Важны принимаемые с каждым шагом решения развития. И, похоже, первое важное решение для организма было использование "действия".


Но отложим немного новое рассмотрение действия организма. Потому что для начала необходимо указать на существующие факторы, помогающие природе осуществлять развитие тех алгоритмов организма, которые не завязаны на структуры его Памяти.


Первым важным фактором ("двигателем" эволюции) является неравномерность распределения ресурсов и условий в среде обитания. Например, если в месте расположения организма в любой момент времени есть "Еда", то организму никогда не понадобится алгоритм "Двигаться в поиске еды", а вместе с ним может не понадобиться и обязательное действие этого алгоритма действие("Двигаться").


Вторым фактором развития биологических организмов является смерть. Никогда бы не подумал, что придётся сказать фразу следующего содержания, но: "Смерть полезна". Она позволяет выполнить развитие алгоритмов в группе родственных организмов.



И очень хорошо, что, используя Память, природа изобрела более эффективные способы синтеза алгоритмов, так что смерть современному программисту в своей работе не требуется. Но нам предстоит рассмотреть ранние этапы развития алгоритмов организма. Тогда в среде, где еда стала распределяться неравномерно, организмы, которые не научились двигаться, вымерли. А выжившие обзавелись действием("Двигаться").


Этап "Зарождение действия"


Можно подумать, что нельзя придумать алгоритм для одного действия("Двигаться"), без использования датчиков, рецепторов выделяющих признаки. Но на самом деле это сделать нужно. Потому что в создании этого простого алгоритма появляется понимание, как организм синтезирует алгоритмы более сложные.


Как организм может повлиять на действие? Он может его использовать или не использовать. Он может его использовать изредка и часто. Он может исполнять его периодически.


Для организма в ситуации с едой, целесообразно использовать действие("Двигаться") время от времени:


  1. передвинулся в новое место;
  2. остановил движение;
  3. некоторое время не используй движение (вместо него попробуй поесть в новом месте);
  4. продолжи с пункта 1.

В виде цикла, описанного последовательностью действий, этот алгоритм можно было бы выдать программисту, но рассматриваемый организм еще не программист, и у него еще нет 10-ти пальцев и клавиатуры, чтобы "закодить" эту программу .


Что может обеспечить исполнение периодического процесса в таком простом организме? Вариантов много. Например, это может быть некая структура с длительным накоплением потенциала и с выполнением быстрой разрядки накопленного потенциала по превышению некоторого порогового значения. Если за процесс разрядки этого потенциала зацепить исполнение действия, то получается реализация алгоритма циклического повторения действия. И время, затрачиваемое на накопления потенциала, определяет период такого цикла. Для дальнейшего повествования способ реализации периодического процесса не так важен, поэтому без перебора других вариантов примем за основу эту "функциональную базу".


Первый алгоритм собран! Он тривиален, но уже может работать (помогать организму выжить). Его реализация доступна даже на биологической элементной "функциональной базе", а у программиста эта простая задача даже интереса не вызовет. Но перед тем как усложнить программисту ТЗ, давайте введём структуру описания "коммита" (этапа эволюции памяти).


Для каждого этапа развития памяти необходимо указать следующие сведения:


  • пример эволюционного фактора, послужившего причиной шага развития;
  • словесное описание появившейся возможности организма, с использованием которой можно синтезировать новое поведение;
  • "функциональная база" организма, требуемая для выполнения текущего шага развития в дополнение к уже наследуемой от предыдущих шагов;
  • описание типа алгоритма, добавляемого в арсенал организма на текущем шаге развития
  • графическое представление алгоритма.

Пример эволюционного фактора Универсальное описание Требуемые дополнительные функции Добавляемый тип алгоритма
Двигаться полезнее чем находиться в одном месте Время от времени организм выполняет действие и это ему полезнее чем не выполнять "Накопление потенциала разрядка исполнением" Бесконечный цикл для исполнения операции с настраиваемым интервалом

stage action


Здесь, конечно, стоит уточнить, что использования Памяти на текущем шаге развития организма минимально (это лишь запоминание удачного интервала времени между запусками действия). И формируемый алгоритм не имеет связного исполнения (в терминах статьи 2), что несколько умаляет его ценность. Но и бесконечный цикл бывает полезен программисту. А нам пора двигаться дальше и эволюционно ввести признаки в алгоритмы поведения организма.


Этап "Формирование торможения"


Давайте вернемся к примеру "Еда + Движение". В этом примере для исполнения действия("Двигаться") организму требуется "энергия" (не будем отвлекаться на уточнение типа энергии). Чтобы получить эту энергию организму необходима "еда". Поглощая энергию, запасенную в еде, организм накапливает эту энергию (потенциал действия) и при достаточном количестве выполняет действие. Накопление энергии в указанном примере обусловлено внешними для организма признаками количеством еды в текущем месте среды. Это очень похоже на описание функции "Накопление потенциала разрядка исполнением". Но c точки зрения организма такая формируемая естественным образом стратегия является вредной. Потому что в месте, где много еды, организм быстро накопит потенциал, и стратегия вынудит поменять это место на новое. А еды в новом месте может не быть.


Значит накапливаемый потенциал исполнения действия должен быть внутренним процессом, и как показывает рассмотренный пример "убегания от еды", даже при накопленном потенциале полезно не использовать действия("Двигаться"), если в текущем месте много еды. Мы нашли новый эволюционный фактор! Значит надо делать шаг развития.


Пример эволюционного фактора Универсальное описание Требуемые дополнительные функции Добавляемый тип алгоритма
Вредно двигаться когда в текущем месте много еды Время от времени организм выполняет действие, но не начинает его выполнение при наличии ограничивающего признака "Торможение", то есть блокировка разрядки по признаку Бесконечный цикл со спящим ожиданием снятия флага для исполнения операции

stage suppression


Этап "Формирование рефлекса"


И было бы всё хорошо с организмом и его алгоритмом поочередного перемещения и поедания еды. Но среда изменилась, и в следующем этапе организм сам стал едой для более проворных организмов-хищников. В такой среде полезно убегать, то есть исполнять действие("Двигаться") в ситуации, когда рядом опасность (хищник). Предыдущим предложением мы записали новый эволюционный фактор, значит пора формировать новый тип алгоритма поведения. На этот раз новый тип алгоритма это рефлекс (почти в классическом его биологическом значении).


Пример эволюционного признака Универсальное описание Требуемые дополнительные функции Добавляемый тип алгоритма
Полезнее двигаться-убегать при наличии опасности чем оставаться на одном месте Организм обязательно начинает выполнение действия при наличии признака "Возбуждение", то есть старт разрядки по признаку Бесконечный цикл со спящим ожиданием установки флага для исполнения операции

stage excitation


Этап "Универсализация"


По общей схеме, не потребовавшей от организма никаких новых функциональных возможностей, произошло построения двух следующих типов алгоритмов, использующих объединение признаков по ИЛИ (OR). Простота их структуры позволяет сразу перейти к их табличным формулам.


Первой рассмотрим универсализацию нескольких ограничений.


Пример эволюционного фактора Универсальное описание Требуемые дополнительные функции Добавляемый тип алгоритма
Вредно убегать при наличии в текущем месте запаса еды или особи для спаривания Время от времени организм может выполнять действие, но не начинает его выполнение при наличии ограничивающего признака("1") или при наличии ограничивающего признака("2") - Бесконечный цикл со спящим ожиданием (снятия флага1) OR (снятия флага2) для исполнения операции

stage suppression2


Универсализация нескольких признаков для рефлекса представлена далее.


Пример эволюционного фактора Универсальное описание Требуемые дополнительные функции Добавляемый тип алгоритма
Убегать от хищника и убегать от огня полезнее чем оставаться на одном месте Время от времени организм может выполнять действие, но обязательно его выполняет при наличии признака("1") или при наличии признака("2") - Бесконечный цикл со спящим ожиданием (установки флага1) OR (установки флага2) для исполнения операции

stage excitation2


На этом этапе простая и классическая часть повествования закончилась. И мы переходим к интересным "сложностям".


Этап "Соревнование стратегий"


Как и прежде этап начинается с неприятного подарка среды, подготовленного для "многострадального" организма. Этот "подарок" возможность нахождения и "еды", и "опасности" в одном месте. Организму никак не выработать алгоритм поведения на основе типов алгоритмов, которые имеются в его арсенале. Значит "придётся" развиваться.


Пример эволюционного фактора Универсальное описание Требуемые дополнительные функции Добавляемый тип алгоритма
Убегать от хищника полезно даже если рядом много еды Время от времени организм может выполнять действие, но обязательно его выполняет при наличии приоритетного признака("1") даже при наличии ограничивающего признака("2") Приоритет признаков Бесконечный цикл со спящим ожиданием положительного соотношения приоритетов флага1 и флага2 для исполнения операции

stage competition


Давайте рассмотрим в чём сложность текущего этапа в плане реализации. На этом этапе появляется необходимость запоминать и сопоставлять соотношение полезности для ранее синтезированных алгоритмов поведения. Для программиста эта операция лишь добавление весов к условию и к ограничению, и последующая коррекция этих весов по результатам оценки полезности исполнения действия при одновременном участии в инициализации исполнения этих признаков (условия и ограничения).


Причём коррекция весов может быть "глобальной процедурой". То есть затрагивать большое количество не используемых в текущий момент признаков. Она обеспечивается простым увеличением веса одного текущего признака. Но при этом меняются все соотношения с весами других связанных признаков. И после изменения веса этого признака для сохранения в рабочем состоянии ранее выявленных приоритетов признаков необходимо выполнить процедуру внесения поправок в веса всех существующих признаков, которые связанны приоритетами с измененным. Такая глобальная коррекция очень накладная операция, и в большом множестве связанных признаков может стать неразрешимой в силу наличия циклических зависимостей.


Вторым и более эффективным способом коррекции является локализация сочетания исходных признаков (конкретного условия и ограничения) путем формирования на их основе макро-признака и синтеза цепочки-алгоритма с завязыванием действия уже на этот макро-признак. Тогда можно не модифицировать весов исходных признаков, то есть не нужно проводить глобальной процедуры внесения поправок в уже связанные приоритетами другие признаки. И новую стратегию с приоритетом её использования становится проще выработать. Ведь у макро-признака отдельный вес!


Скорее всего объединение этих двух способов коррекции весов и является способом биологического решения, где первый вариант во многих ситуациях позволяет найти сочетание приоритетов стратегий, синтезированных и используемых организмом даже с простой организацией структуры памяти. А вариант второй служит решением комплексной сложности при увеличении в памяти количества признаков. В любом случае мы переходим к одному из наиболее важному процессу в памяти группировке признаков.


Этап "Группировка признаков"


Цепочки памяти во всех предыдущих этапах были односвязными. То есть в них запоминалась (то есть укреплялась) и взвешивалась (то есть оценивалась пользой) одна связь "признак-действие". Для разбора группировки признаков нужно запоминать больше связей. На этом этапе появляется необходимость в объединении связей в "цепь" друг за другом.


И у появления такой цепочки опять есть виновница это среда, подбрасывающая организму новые и особые ситуации, в которых полезно исполнить действие (или, наоборот, вредно его исполнять). При этом особенность каждой такой ситуации заключается в характерном одновременном наличии в среде двух (и более) признаков. И каждый из этих признаков, появляющийся в среде по отдельности, не достаточен для детектирования этой особенной ситуации. Если перейти на "программистский", то организму необходима операция И (AND) по признакам. К счастью для природы биологический вариант этой операции получился не такой ограниченный как у программиста, и его первоначальный синхронный вариант можно достаточно легким преобразованием "распространить" во времени, что обеспечивает организм возможностью детектирования не только синхронного появления признаков, но и появления последовательного (с фиксированными временными интервалами).


Пример эволюционного фактора Универсальное описание Требуемые дополнительные функции Добавляемый тип алгоритма
Полезно убегать от большого и зубастого организма (льва), но не от просто большого (слона) и не от просто зубатого (кролика) Время от времени организм может выполнять действие, но обязательно его выполняет при одновременном наличии признака("1") и признака("2") Запись в цепочку обнаружения сочетания признаков и способ повторного обнаружения такого сочетания признаков Бесконечный цикл со спящим ожиданием одновременной (последовательной) установки флага1 и флага2 для исполнения операции

stage sign chain


Теперь опишем "сложности" признаковой операции И (AND) и особенности их решения методом построения цепочки. Первая и самая главная сложность состоит в том, что если количество базовых признаков у организма $n$, то количество макро-признаков, которые возможно выделить на синхронном парном сочетании из этих признаков $C^2_n = \frac{n!}{{(n-2)!} \cdot 2!}$. Это число больше $n$ (для $3 < n$). И общее число макро-признаков увеличивается с добавлением каждой дополнительной возможности детектировать сочетания базовых признаков. Таких возможностей как:


  • использование сочетания больше двух базовых признаков;
  • определение порядка появления базовых признаков;
  • указание интервала времени между появлением базовых признаков.

То есть количество макро-признаков может быть очень большим. Если на каждое появления сочетания базовых признаков пробовать применять действие и ждать подкрепление от среды или учителя, то процесс перебора обещает быть настолько долгим, что времени жизни организма может не хватить на построение алгоритма, использующего полезный макро-признак.


К счастью для организма в нашей среде полезность макро-признака можно проверить без выполнения действия и без ожидания подкрепления от среды или учителя. Способ это осуществить выявление Повтора (которому посвящена статья 3). Только повторяющиеся сочетания-последовательности ("узоры") из базовых признаков являются полезными для построения алгоритма (статья 1).


Поэтому на иллюстрации группировки признаков оранжевая линия стрелок, представляющая собой цепочку, ограничена своей областью. Эта область ответственна за выявление макро-признака с оценкой повторяемости. В ней "записываются" последовательности базовых признаков, и в сопоставлении с записью определяются повторные появления таких же последовательностей. Каждое появление повтора записанной последовательности укрепляет запись этой последовательности, то есть укрепляет её формирующие связи. А те связи, которые не прошли проверку, в итоге могут ослабеть и использоваться для записи нового сочетания базовых признаков.


Описанный способ отделения формирования макро-признака от оценки исполненного действия позволяет:


  • бороться с возрастающей сложностью "обучения" на большом множестве базовых признаков;
  • избавиться от сильной связи построения макро-признака и подкрепления;
  • выстроить иерархию из областей цепочек и тем самым обеспечить формирование макро-признаков (абстракций) более высокого уровня с сочетанием разных опорных систем рецепции (например, звук и свет).

Примечательно, что если посмотреть в сторону технологии машинного обучения с использованием нейронных сетей, то использование свёрточных слоев имеет в своей основе похожее решение, описывающее способ изолировать "обучение" выделяемых признаков фрагментов предыдущего слоя от решений принимаемых по этим признакам на слое следующем. Тем самым получается выстроить иерархию признаков с минимизацией влияния подкрепления от обучающего механизма обратного распространения ошибки на внутренние слои и сосредоточение этой функции (обучения ошибками) на слое конечном, где для каждого макро-признака учитель назначает "имя".


Если перейти от искусственной нейронной сети, работающей с изображением, к зрительной коре, то почти общепринято, что механизма обратного распространения ошибки там нет. Макро-признаки изображения (и движений) в биологическом варианте учатся полностью "автономно". Возможно биологическое решение распознавания зрительных образов Повтор??


Этап "Группировка действий"


И если признак повторяемости является дискуссионным в биологическом распознавании зрительных образов, то его использование для группировки действий сомнения почти не вызывает (вспомним пример игры на фортепиано, рассмотренный в статье 3). Основа способа формирования алгоритма, использующего последовательность действий, это повтор организмом требуемой последовательности действий! Но о каких действиях мы говорим? Ранее у организма мы рассматривали лишь одно действие, и он учился им пользоваться с пользой для себя. Такое ограничение было использовано намеренно (в угоду простоты описания вышеизложенных шагов развития). Давайте пожалеем организм и снимем это ограничение.


И на этот раз нам нужен эволюционный фактор, потребовавший от организма группировки действий. Этим фактором стало наличие ситуаций, в которых бльшей полезностью обладает последовательность действий по сравнению с их одиночным исполнением.


Пример эволюционного фактора Универсальное описание Требуемые дополнительные функции Добавляемый тип алгоритма
Для перемещения организма в воде полезно использовать последовательность движения жгутиком (хвостом) сначала в одну и потом в другую сторону Время от времени организм может выполнять последовательность действие("1") и действие("2") и это полезнее чем не выполнять эту последовательность или выполнять действия разрозненно Запись в цепочку сочетания исполняемых действий и способ повторного исполнения такого сочетания действий Бесконечный цикл для исполнения последовательности операции с настраиваемым интервалом

stage action chain


Схема, конечно, красивая. Но.


  1. Каким способом организм подбирает действия к обнаруженной новой ситуации в среде?
  2. Где он хранит оценку полезности (вредности) запомненных действий?
  3. Каким образом он синтезирует цепочку последовательности действий?

Давайте разберем эти "сложности" по порядку.


Ответ на первый вопрос (о способе подборе действий) достаточно прост. Таким способом является то, что биологи называют игровой активностью. Справедливости ради стоит сказать, что не все аспекты игровой активности выделимы на рассматриваемом этапе развития организма. Многие её важные компоненты необходимо рассмотреть отдельно (что запланировано сделать в следующей статье). Но основа игровой активности уже видна это спонтанная активация организмом своих действий (обусловленная признаками или накоплением внутреннего потенциала) и анализ признаков и подкреплений, полученных в результате.


После спонтанного выполнения действия у организма есть два способа проверить полезность этого действия в пережитой ситуации. Первый способ привычный нам и хорошо проработанный подкрепление от среды или от учителя. Но есть и способ другой. И для его реализации нам снова на выручку приходит Повтор. Этот способ помогает организму определить, что исходная ситуация, описанная признаками, после воздействия исполненных действий трансформировалась в новую ситуацию. И признаки исходной ситуации, сопровожденные такими действиями, каждый раз приводят к признакам ситуации конечной. Выделив такой закон повторением, "игривый" организм сохраняет цепочку-алгоритм даже не получив подкрепления. И снова переходит в режим спонтанного поиска новых алгоритмов.


Второй вопрос сложнее. Но можно сделать несколько предположений по поводу хранения оценки полезности цепочки действий. Самым легким решением является хранение этой оценки на стыке признака исходной ситуации и цепочки, обеспечивающей последовательность действий реакции. То есть во входном признаковом узле области. Активация этого узла будет тормозиться, в случае если стратегия запомненная организмом вредна, и обеспечит торможение последующих действий цепочки.


А последний вопрос самый простой. Потому что мы на него уже почти ответили на этапе "Группировки признаков". Цепочку из последовательности действий организм синтезирует в области "Памяти", в которой запоминается последовательность активации узлов отвечающих за старт исполнения действий, например, спонтанно исполняемых организмом в игре. Единственным (и не ключевым) отличием от группировки в цепочку узлов признаков является связь рассматриваемых на этом этапе внутренних узлов с инициализацией внешних действий организма.


Общая схема памяти завершена?


Выводы


Хотелось бы чтобы всех перечисленных этапов было достаточно, чтобы завершить разбор процессов протекающих в мозге. Но пока это не так. Природа долго работала и на основе уже описанного создала действительно красивый инструмент по работе с алгоритмами. В следующих статьях нам придется познакомиться с большим количеством шагов развития и эволюционных факторов, толкнувших организм на введение:


  • иерархии в признаковые и исполнительные области памяти;
  • игровой активности;
  • алгоритмов копирования цепочек от организма к организму;
  • языковых единиц для обеспечения исполнения коллективных алгоритмов организмов;
  • использования языковых единиц для процессов копирования цепочек от организма к организму;
  • способов синтеза алгоритмов на основе "цепочек" языковых единиц...

Мы на финальной черте этой статьи. Высадка на остров сокровищ "Алгоритм" произошла. Она получилась длиннее (по количеству букв), чем мне бы этого хотелось, но нас не должно волной прибоя отбросить обратно в море. Поэтому пришлось укрепиться на берегу основательней. С другой стороны количества букв в статье явно не хватает, чтобы описать всё что хочется рассказать, и некоторые подводные камни остались неосвещенными за бортом повествования. Есть предложение выстроить диалог обсуждения этих сложностей в формате вопрос-ответ в отдельной ветке Issues (Open source (GPL) проекта на GitLab).


Да, и совсем забыл про яблоко. . Этот бессменный спутник моих публикаций пролетел мимо всех иллюстраций текущей статьи. Это несправедливо. Пусть хоть в заключении его подержит главный весельчак острова сокровищ доктор Ливси.


stage action chain


Спасибо Вам за внимание.


Отзывы


Буду очень благодарен за отзывы, пожелания и предложения, так как они помогают мне скорректировать направление развития своей работы.


Отдельное волнение у меня есть по стилю повествования и форматированию, используемым в статье (кавычки, абзацы, курсив). Напишите, пожалуйста, если у Вас есть замечания к ним. Можно личным сообщением.


Ссылки


Подробнее..

Что такое алгоритм?_?? Часть Копирование иерархии памяти

17.07.2020 14:11:33 | Автор: admin

Пациент Алгоритм на операционном столе. Он жив и здоров. Поэтому отложим скальпель. Будем изучать силой своей мысли.


Title


Задача


Это новая статья серии "Что такое алгоритм?". Каждый раз статья это решение маленькой подзадачи. В текущий момент почти все подготовлено для "вскрытия" процессов обучения. Для перехода к ним нам необходимо "вынырнуть с глубин" структур памяти живого организма, осмотренных в предыдущей статье, оценить сложность получаемой системы при переходе к иерархии и найти метод "пересадки" синтезированных цепочек одного организма в другой.


dog`s heart


Повторю почти дословно важный момент, подчеркиваемый и ранее, но по-прежнему актуальный для выбранной формы повествования. Текущая статья, как и каждая статья серии просто один шаг в пути к эффективным методам работы с алгоритмами. Предлагаемые на этом шаге решения требуют обсуждения. Жду в комментариях конструктивную критику. Но отмечу, что не всегда получается раскрыть все важные аргументы, поддерживающие описываемые решения, в рамках одной статьи, в которой важно максимально подробно представить конкретную сторону теории. Поэтому подкрепление этих решений со стороны процессов формирования естественного языка и коммуникации отложено и будет приведено в последующих частях этой серии.


Во вскрытии структуры Памяти и процессов обучения потребуются все результаты, полученные в предыдущих статьях серии (Часть 1 "Действие", Часть 2 "Исполнение", Часть 3 "Память", Часть 3.1 "Эволюция памяти"). Без перечисленных там выкладок читать дальше будет сложнее.


Давайте приступим.


Иерархия областей памяти


Для выполнения задачи поставленной в этой статье нам необходимо вспомнить "действие" (главного героя первой статьи) и принять как истинное следующее утверждение: "Память простого живого организма синтезирует (запоминает) алгоритм его выживания". Основываясь на этих вводных, опытный программист уже может отметить, что элементарных средств, обозначенных в статье 3.1 "Эволюция памяти", достаточно для написания почти любого кода Алгоритма выживания, основывающегося на имеющихся у организма инструментах:


  • элементарных действиях,
  • элементарных признаках (в качестве условий к действиям),
  • торможении как логической инверсии признака,
  • логическом комплексировании признаков операциями OR и AND
  • и объединении признаков и действий в последовательность с использованием цепочки.

Эти инструменты в силу реализации, описанной в предыдущей статье, даже дают дополнительные возможности по сравнению с элементарными средствами, имеющимися в арсенале современного программиста. Выгодно отличается, например, операция AND распределенная по времени. И самым главным преимуществом является способность такой программной системы, предоставленной для свободного существования в некоторой среде, самостоятельно формировать макро-признаки на основе простых признаков среды и группировать последовательности действий организма и "действий", существующих в среде (согласно статье 1 "Действие"), в макро-действия организма.


Но от опытного программиста не ускользнет и тот факт, что этих средств мало для поддержания написанного кода в "чистоте". То есть для "удобного" занятия развитием проекта ("Алгоритмы выживания организма") в программной среде необходимо наличие дополнительных возможностей. Первой в списке необходимых является возможность изоляции одного синтезированного (написанного) алгоритма от другого, то есть инструмента формирования подпрограмм. Подпрограмма даёт возможность развивать и вызывать исполнение алгоритма независимо от других алгоритмов.


Чтобы продолжить вспомним "область памяти", обозначенную в предыдущей статье как место детектирования повтора и формирования цепочки, обобщим эту информацию и закрепим в виде термина.


Область памяти это обособленная совокупность узлов памяти, в которой возможно формирование цепочки, объединяющей последовательность активированных близко по времени узлов, путем создания (или укрепления/ослабления имеющихся) связей между ними. При этом цепочки, существующие в области памяти, укрепляются с появлением повтора сформировавшей их последовательности активаций и ослабляются с отсутствием таких повторов.


Здесь можно отметить, что функции области памяти не ограничиваются перечисленными выше процессами. Но в борьбе с отклонением от темы текущей статьи отложу описание всех нюансов и подчеркну только важность некоторых процессов, вызванных:


  • пресыщением области памяти по количеству хранимых цепочек, при котором слабые цепочки начинают конкурировать с активно используемыми и могут быть разрушены и переформированы;
  • изменчивостью и взаимозависимостью цепочек хранимых в одной области памяти (дополнение, замещения частей, переброс активации), дающих ошибки при исполнении цепочек, но тем самым предоставляющих дополнительные средства синтеза новых алгоритмов, наподобие мутаций и кроссинговера для "генетических алгоритмов".

И давайте вернемся к подпрограммам. Запоминаемая в области памяти цепочка из последовательности признаков и действий является способом записи кода алгоритма в живом организме (подобно формированию кода функции на основе последовательности строчек вызовов других функций и условий, оценивающих признаков). При своём развитии организм накапливает полезные синтезированные алгоритмы в виде цепочек. У организма пока одна возможность единая область памяти, в которой одна за другой формируются связи новых последовательностей действий и признаков.


Программисту эта ситуация должна быть знакома, особенно "старожилам", помучившимся в написании больших проектов на BASIC (и отчасти на ASM) с обильным использованием безусловных переходов. Нас (как программистов) может немного утешить тот факт, что у организма тоже был период "спагетти-кода". И организм тоже сталкивался с замедлением развития своего "программного проекта", ведь в спагетти-коде каждая модификация одного алгоритма может поломать реализации несколько других.


Spaghetti code


Мы подошли к эволюционному фактору. На этот раз он не такой наглядный, как в примерах предыдущей статьи с "Едой" и "Хищником". Но среда опять играет в нём ключевую роль, предоставляя организму множество разнообразных ситуаций, для каждой из которых полезны отличающиеся алгоритмы. И в такой среде успешнее выживает тот организм, который способен синтезировать и использовать бльшее число алгоритмов!


Как организму запомнить большое количество алгоритмов? Как в реализации Памяти убрать сильную связность этих алгоритмов? Как достичь изоляции одного алгоритма от другого?


Ответом на все эти вопросы становится появление в организме нескольких обособленных областей памяти, которые обеспечивают его возможностью формирования цепочек разных алгоритмов отдельно (каждый в своей области памяти). При этом у каждой вспомогательной области должна быть возможность использовать элементарные действия организма. То есть необходим доступ к области памяти, отвечающей за эти действия. Этот подход порождает множество сложностей. Самой очевидной из которых является сложность разрешения конфликта управления между несколькими областями памяти (а значит разными алгоритмами), одновременно использующими одни и те же элементарные действия. Но уже по традиции сложные моменты рассмотрим позднее. А пока перейдём к самому тривиальному случаю.


И для этого рассмотрим минимальное количество областей памяти (то есть 2 области) и введем их специализацию по возможности непосредственно исполнить элементарные действия организма. Так область памяти 1 не будет иметь непосредственного доступа к действиям, ответственность за инициализацию выполнения которых целиком возложим на область памяти 2 ("исполнительную" область памяти). При таком разделении между полученными областями памяти необходимы связи, которые становятся внутренними функциями организма. Все выходы области памяти 1 (в том числе сгруппированные макро-признаки) можно назвать "внутренними действиями" организма. И эти "внутренние действия" с использованием связей становятся тождественны "внутренним признакам" для области памяти 2.


Сперва рассмотрим упрощенную версию такой двухкомпонентной системы Памяти, в которой область памяти 1 не использует "игровое поведение", то есть не генерирует "внутренние действия" спонтанно, но лишь в результате воздействия входных признаков. Такую ограниченную область памяти будем далее называть "признаковой".


hierarchy prepare


Попробуем описать последовательность переживаемых организмом закономерных ситуаций среды, которые приведут к состоянию указанному на этой схеме.


этапа Порождающий фактор среды Задействованные внутренние признаки Формирующиеся связи
1 Действие("1") полезно при Признаке("4") Признак("Внутренний 3") Признак("4") Признак("Внутренний 3"); Признак("Внутренний 3") Действие("1")
2 Действие("2") полезно при Признаке("5") Признак("Внутренний 4") Признак("5") Признак("Внутренний 4"); Признак("Внутренний 4") => Действие("2")
3 Признак("А") подкрепляет повтором макро-Действие { Действие("1") Действие ("2") } - Действие("1") Действие("2") Признак("А")
4 макро-Действие{ Действие("1") Действие("2") } полезно при макро-Признаке{ Признак("1") Признак("2") } Признак("Внутренний 1") Признак("1") Признак("2") Признак("Внутренний 1"); Признак("Внутренний 1") Действие("1") Действие("2")
5 Действие("1") вредно при Признаке("3") Признак("Внутренний 2") Признак("3") Признак("Внутренний 2); Признак("Внутренний 2") => Действие("1")

В первом и втором этапе в пережитых ситуациях была выявлена полезная организму закономерность среды по использованию Действия("1") и Действия("2"). В этапе 3 на основе игрового поведения была выявлена еще одна закономерность, фиксирующая, что последовательность Действие("1") Действие ("2") имеет в среде отклик в виде Признака("А"). На этапе 4 был выявлен повтором макро-Признак { Признак("1") Признак("2") } и выявлено полезное при этом макро-признаке организму действие, которым оказалось макро-Действие{ Действие("1") Действие("2") }. На этапе 5 была выявлена вредная закономерность по использованию Действия("1") при наличии Признака("3").


Таблица описанных закономерностей была сформирована достаточно произвольно. Целью ставилось показать развитие системы алгоритмов организма, формирующихся разными способами:


  • с использованием признака Повторимость и с использованием подкрепления пользой;
  • с увязыванием действия за подкрепляющий признак и за ограничивающий признак;
  • с выполнением группировки макро-признака и формирования макро-действия.

Описание приведенных этапов вышло лишь немного сложнее (за счет формирования внутренних признаков) чем было бы в случае использования организмом одной области памяти. В силу большого сходства описание развития более простого варианта опущено. А до полнофункционального иерархического варианта остался один шаг. Этот шаг введение внутренней области памяти, которая может использовать спонтанную активацию узлов ("игровое поведение"). Такую область памяти далее будем называть "активной" (чтобы подчеркнуть её отличие от "признаковой" область памяти).


hierarchy


При введении промежуточного слоя должны сохраниться все ранее доступные способы построения алгоритмов поведения организма. Поэтому нельзя вносить усложнения в реализацию сопоставления входного признака и выходного действия организма. Это сопоставление можно осуществить проведением признака сквозь внутренний слой без изменения, например, как это сделано для цепочки { признак("Внутренний 5") действие("Внутреннее 3") }. В остальном внутренний слой не мешает, а только только добавляет возможности (как в выявлении макро-признаков, так и в формировании макро-действий) и тем самым способствует разработке более сложных алгоритмов и сохранению большего их количества в Памяти организма.


Анализ иерархии памяти подопытного живого пациента с именем Алгоритм оказался несколько затянутым, и хочется на этом пока завершить, оставив не изученными несколько вопросов:


  • конфликты внутренних областей памяти за управление;
  • возможности усложнения взаимодействия областей памяти с перенаправлением внутренних действий на области памяти внутреннего анализа;
  • способы временной блокировки "исполнительной" области памяти торможением.

Эти вопросы очень важны, потому что при объединении дарят организму возможность самоанализа (пока не языкового) и прогнозирования. Но, к сожалению, они весьма объёмны и не вписываются в тему текущей статьи, а потому будут рассмотрены в статьях последующих.


В заключение раздела важно подчеркнуть, что универсальность и специализация (признаковая и активная) областей памяти делает простым дальнейшее наращивание уровней иерархии системы Памяти организма. Что, в итоге, развивает его возможности по эффективному синтезу алгоритмов. А эффективный синтез алгоритмов является главной целью текущей работы.


Копирование памяти


И мы переходим к главному этапу, отмеченному в плане нашей "нехирургической" операции. Необходимо диагностировать процессы обучения, как способа переноса алгоритма от одного организма другому.


apple


Даже при кратком обзоре неполной модели памяти живого организма становится понятно, что структура хранения описания алгоритмов в ней очень многосвязна. Это кардинально отличается от линейной структуры хранения описания алгоритмов, используемой в генетическом коде организма. И во многом поэтому копирование такого описания по наследству от организма к организму весьма ограничено. Но полезные алгоритмы выживания, синтезированные одним организмом, безусловно будут полезны и другому родственному организму. И процедура копирования алгоритма почти во всех случаях должна быть более эффективна чем самостоятельный повторный синтез этого же алгоритма другим организмом. Мы подходим к объяснению почему коллективные живые организмы более развиты по сравнению с организмами, ведущими одиночный образ жизни. Они при взаимодействии научились передавать синтезированные в памяти цепочки!


И опорой для первого шага такого копирования служит способ, которым формируется цепочка в организме. Если исключить подсказки от признака Повторимость, то этот способ переживание ситуации, характеризуемой некоторыми признаками и сопровождаемой игровым (спонтанным) выбором действия с последующим анализом его полезности. Каким же образом можно скопировать полезный алгоритм другого организма? Конечно, для этого не стоит пересаживать гипофиз и семенники от человека собаке, как описывает М.Булгаков. Есть более простой способ.


Этот способ копирование в процессе обучения. То есть во взаимодействии организма-учителя, владеющего полезным алгоритмом, и организма-ученика, копирующего этот алгоритм. При этом для выполнения обучения необходимо:


  • (шаг 1) совместное попадание организма-ученика и организма-учителя в ситуацию, которую копируемый алгоритм использует, при этом организм-ученик должен зафиксировать характеризующие эту ситуацию признаки в своей области памяти;
  • (шаг 2) выполнение в переживаемой ситуации организмом-учеником необходимого действия, идеально если это действие будет полностью совпадать с действием организма-учителя;
  • закрепление сформированной в организме-ученике цепочки с использованием нескольких повторов шагов 1 и 2 или с применением подкрепления от организма-учителя.

Если первый шаг не вызывает сложностей для нескольких живущих совместно родственных особей, то шаг второй (активное копирование действий другой особи) не так тривиален. Он требует механизма, обеспечивающего подобное поведение. И не было бы у организмов процессов обучения, если бы копирование поведения другой родственной особи не было жизненно важным эволюционным фактором, появившимся еще до необходимости копирования сложных цепочек. Этот эволюционный фактор у живущих коллективно организмов звучит так: "Убегай в ту же сторону, если бегут живущие с тобой родственные особи". Это основа стадного поведения, работающего на уровне инстинктов даже у человека при его попадании в соответствующие условия. Похоже, что развитие способности копирования поведения родственной особи в экстренных ситуациях стало основой процессов обучения и всех впоследствии появившихся способов зеркального копирования алгоритмов поведения (уже не обязательно для экстремальных ситуаций) между родственными организмами.



Если немного забежать вперед, то можно указать, что почти всё инстинктивное поведение, оставшееся у человека в наследство от своего предка (выживающего организма), очень важно в анализе, какими свойствами должна обладать оперирующая алгоритмами компьютерная система, реализация которой ставится практической целью этой работы. Почти все ключевые инстинкты являются способом сохранить жизнь только что родившегося организма, пока он всецело занят самостоятельным построением и копированием от своих родителей тех цепочек алгоритмов, которые обеспечат его выживание (и размножение). Многие такие инстинкты завязаны у человека на эмоциональную реакцию:


  • страх способ торможения игрового поведения при большой доле неизвестных признаков или детектировании опасного признака среды;
  • слезы как способ использовать алгоритмы родителей для своего выживания (тождественны фразе "Очень нуждаюсь в чем-то, но никак не могу получить самостоятельно", направленной родственной особи);
  • смех как способ детской особи сигнализировать свое нахождение в режиме обучения, а для взрослой особи способ заместить агрессивную реакцию на нелепое игровое поведение своего ребенка, то есть двусторонний способ перейти в состояние обучения.

Обособленно стоят инстинкты, связанные с половым влечением. Но их рассмотрение в текущей работе можно опустить, ввиду отсутствия необходимости повторять процессы копирования живых организмов в разрабатываемой компьютерной системе. Ведь копирование компьютерной программы и её состояния для современных вычислительных машин достаточно тривиально.


Мы несколько удалились от процессов обучения. И пока описано только копирование односвязной цепочки {признак действие}. Как же копировать макро-признаки и макро-действия?


Сначала разберем простой ответ для макро-действия. Этот способ уже описан в статье 3 "Память" на примере с фортепиано. В университете мы называли это практикой. А по факту это многократные повторы организмом последовательности элементарных действий, составляющих копируемое макро-действие. Хорошо, что у современного программиста есть более эффективные методы копирования алгоритмов чем у живых организмов. И копирование макро-действий в разрабатываемой компьютерной системе можно не целиком списывать с организма.


А вот описать способы копирования между организмами макро-признаков сложнее. Для реализации этих процессов цепь эволюционных факторов привела организмы к использованию коммуникации и впоследствии создала Язык. Начало их рассмотрения будет приведено в следующей статье.


И в этот раз не будет выводов. Ведь и Булгаков оставил нас самих решать, стоит ли так играть темой мозга, но сам Шарикова снова сделал Шариком...


end


Спасибо Вам за внимание.


Отзывы


Буду очень благодарен за отзывы, пожелания и предложения, так как они помогают мне скорректировать направление развития работы в этой области.


Отдельное волнение у меня есть по стилю повествования и форматированию, используемым в статье (кавычки, абзацы, курсив). Напишите, пожалуйста, если у Вас есть замечания к ним. Можно личным сообщением.


Ссылки


Подробнее..

Быль и небыль внедрение и извлечение ложных воспоминаний

31.03.2021 10:06:06 | Автор: admin


Мозг человека это удивительная система, способная на невероятные вещи, от сочинения Божественной комедии до изобретения роботов. Спектр возможностей головного мозга велик, как и спектр его функций. Самыми основными являются обработка информации, регулирование работы других систем организма и хранение информации (то бишь память). Однако не всегда мы можем со стопроцентной уверенностью довериться своим воспоминаниям. Мозг не записывает все, словно камера или диктофон, а скорее декодирует события, которые следует запомнить или стереть из памяти. Для получения доступа к воспоминаниям, их необходимо сложить воедино, словно пазл, состоящий из множества кусочков: какая была погода, какие запахи окружали вас в этот момент, о чем был разговор, во что вы или собеседник были одеты и т.д. Учитывая большое число совокупных факторов, влияющих на формирование воспоминаний, те или иные из них могут быть подвержены искажению. Причина искажения может быть как внутренняя (мозг счел это воспоминание не таким уж и важным, к примеру), так и внешние (кто-то исказил воспоминание своей ложной версией событий). Наличие ложных элементов внутри воспоминания является большой проблемой, особенно если речь идет о расследовании какого-либо преступления. Посему ученые из Портсмутского университета (Великобритания) внедрили в сознание человека ложные воспоминания, чтобы потом применить разработанную методику по их удалению без вреда для правильных воспоминаний. Насколько сложно внедрить ложные воспоминания, как отличить ложь от правды, и насколько эффективна методика, позволяющая это делать? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования


Мы живем в окружении множества факторов, которые тем или иным образом влияют на нашу память (косвенно или напрямую, намеренно или ненамеренно). Ученые приводят в пример случай, который отлично демонстрирует эту концепцию.

Когда Жану Пиаже было два года, его пытался похитить неизвестный мужчина, но благодаря храбрости его няни, он остался невредим. Вот как он сам описывает свои воспоминания:

Я сидел в коляске, которую моя няня толкала по Елисейским полям, когда меня попытался похитить мужчина. Меня держали за ремешок, застегнутый вокруг меня, пока моя няня отважно пыталась встать между мной и похитителем. Она получила различные царапины, и я все еще вижу их на ее лице (в воспоминаниях). Затем собралась толпа, подошел полицейский в коротком плаще и с белой дубинкой, а мужчина (похититель) бросился наутек. Я все еще вижу всю эту сцену и даже могу визуализировать ее возле станции метро

Однако это была ложь. Когда Жану было уже 15 лет, его родители получили письмо от той самой няни-спасительницы. В письме говорилось, что она вступила в Армию Спасения, а потому хочет исправить свои прошлые ошибки и прегрешения, в том числе вернуть часы, подаренные ими за спасение своего сына. А все потому, что она выдумала эту историю. По словам Жана, для него эта история долгие годы была правдивой, так как он верил в то, что это были его собственные воспоминания. Периодические рассказы родителей об этом похищении привели к тому, что Жан начал воспринимать их, как свои собственные.


Жан Пиаже

Забавно, что Жан Пиаже (1896-1980) в последствии стал знаменитым философом и психологом, который специализировался на психологии детей и стал автором теории когнитивного развития.

Какими бы яркими ни были воспоминания, это не гарантирует их точность и правдивость, что доказывает вышеописанный случай. Все это связано с тем, как именно память формируется. Память человека это не видеозапись, а совокупность элементов, которые требуют реконструкции для понимания общей картины произошедшего.

Ранее уже проводились эксперименты, доказывающие хрупкость памяти, когда взрослым и детям внедряли ложные воспоминания о событиях, которые никогда с ними не происходили. В одном из исследований участвовало 423 человека: 30% полностью верили в ложные (внедренные учеными) воспоминания; 23% развили ложное убеждение (считали, что вымышленное событие на самом деле произошло без воспоминаний); и 47% не развили ложных воспоминаний и/или убеждений. Как мы видим, фактически половина участников данного опыта была убеждена в реальности абсолютно вымышленных событий автобиографического характера.

Естественно, в реальной жизни (т.е. вне лаборатории) подобное может привести к серьезным последствиям. История криминалистики насчитывает немало случаев ложно обвиненных или осужденных только по причине неточности воспоминаний пострадавшего или свидетеля.

Но как искоренить ложные воспоминания так, чтобы не пострадали правдивые? Ранее уже были попытки это реализовать, но они были ограничены в двух важных аспектах.

Во-первых, они включали в основном мелкие и второстепенные детали наблюдаемых событий или лабораторных мини-событий. И то и другое не имеет автобиографической целостности, т.е. воспоминаний в истории жизни человека.

Во-вторых, почти во всех этих исследованиях использовались реверсивные методы (реверс ложных воспоминаний), которые невозможно реализовать, либо они крайне неправдоподобны в реальном мире. Например, иногда подопытным напрямую сообщали о том, что некоторые события были выдуманы. А это, как мы прекрасно понимаем, невозможно в условиях, например, расследования преступления, когда сами следователи не знают истины, до которой хотят докопаться.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые описывают методику искоренения ложных событий из автобиографической памяти человека. Так как это процесс требует наличия ложных воспоминаний, то оные были внедрены учеными в сознание участников эксперимента.

Проведенный эксперимент был нацелен на детские воспоминания. Потому родителям выбранных участников были отправлены анкеты с подробным описанием цели исследования и просьбой ничего не говорить об этом своим детям. Участники также не должны были говорить об исследовании со своими родителями.

В анкете (ссылка на доп.материалы; Materials Translated (English) Parent questionnaire или прямая ссылка) родители должны были указать и подробно описать негативное (с эмоциональной точки зрения) событие, которое однозначно произошло с их ребенком (участник исследования) в возрасте с 4 до 14 лет. Также нужно было указать 2 события, которые 100% не происходили, но теоретически могли.

Затем участников приглашали на три последовательных интервью (с интервалом в неделю между каждым) и просили вспомнить четыре события из их детства два правдоподобных, но не пережитых (ложных) события (например, заблудился, сбежал из дома, попал в аварию, травма, был виновником или жертвой материального ущерба и т.д.) и два фактически пережитых (реальных) события (ссылка на доп.материалы; Materials Translated (English) Interview script или прямая ссылка).

Ученые отмечают, что их интервьюер, в отличие от предыдущих экспериментов, был полностью независим от статуса каждого события (ложное или истинное), чтобы исключить влияние интервьюера на достоверность опытов.

В ходе подготовки к эксперименту процесс внедрения ложных воспоминаний выполнялся двумя способами: минимальное внушение и сильное внушение. Помимо оценки ложных воспоминаний выполнялась оценка и правдивых, так как эффективная процедура уничтожения ложных воспоминаний не имела бы большого значения, если бы она также приводила к удалению истинных воспоминаний (т.е. испытуемый относился бы скептически ко всем своим воспоминаниям).

Попытки реверса воспоминаний (удаления ложных) состояли из двух стратегий сенсибилизации, которые могут быть принципиально реализованы в реальном мире и не требуют знания о статусе истинности воспоминаний. Их использовали последовательно и сразу после третьего интервью.

Первая стратегия (сенсибилизация источника) включала напоминание участникам о том, что воспоминания не всегда могут быть основаны на собственном опыте людей, но также и на других источниках (например, рассказы родственников о событии, фотографии и т.д.), и включала просьбу указать источник каждого из их воспоминаний.

Вторая стратегия (сенсибилизация ложной памяти) была вдохновлена техникой просветления типом предупреждения, который успешно использовался для обращения вспять эффекта дезинформации очевидцев, и включал в себя оповещение участников о возможности ложных воспоминаний.

Ввиду этого, участкам говорили, что многократное повторение воспоминаний связано с определенным риском непреднамеренного возникновения ложных воспоминаний. Потом их просили пересмотреть свои воспоминания о событиях с учетом этой возможности и сообщить, думают ли они, что это применимо к одному или нескольким событиям, которые описывали.

Основные задачи этой стратегии можно выразить следующим образом:

  • повысить осведомленность участников о возможности ложных воспоминаний;
  • побудить их критически осмыслить свои воспоминания;
  • облегчить идентификацию ложных воспоминаний за счет уменьшения неопределенности, вызванной первоначальным предположением;
  • укрепить доверие участников к их собственным взглядам.

Результаты экспериментов


Прежде, чем проверить работоспособность методики извлечения ложных воспоминаний, необходимо было проверить, что они закрепились в сознании подопытных. Оценка ответов на вопросы всех трех интервью (оранжевые линии на графике ниже) показала, что качество памяти увеличилось в течение первых трех интервью (F (1.238, 102) = 25.327; P < 0.001; p2 = 0.332) с уровня 3 (т.е. присутствует простая вера в событие / принятие события) до уровня средних значений около 4 (т.е. частичное закрепление ложного воспоминания).

F (x, y) распределение Фишера;
p2 отношение дисперсии, связанной с эффектом, плюс этот эффект и связанная с ним дисперсия ошибок.


Изображение 1

Кроме того, использование сильного внушения привело к более высокому общему уровню ложной памяти (F (1, 51) = 9.859; P = 0.003; p2 = 0.162), но не к более резкому увеличению качества (ложной) памяти с течением времени (F (1.518, 102) = 2.698; P = 0.086).

Когда в анализ были включены истинные события, основной эффект типа события (истинный или ложный) указывал на то, что качество памяти в целом выше именно для истинных событий (F (1, 51) = 114.170; P < 0.001; p2 = 0.691; зеленые линии на графике выше).

Также было выявлено взаимодействие между факторами, т.е. между типом события, условиями измерения и типом внушения. Детальное рассмотрение показало, что истинные и ложные события были схожи по своему развитию во времени в условиях минимального внушения, но эта кривая существенно различалась в условиях сильного внушения. В таком случае ложные события улучшали качество памяти, тогда как истинные сохраняли ее на стандартном уровне. Другими словами, сильное внушение имело гораздо более сильный эффект на закрепление ложных воспоминаний, как и ожидалось.

Стоит уточнить, то словосочетание качество памяти обозначает то, насколько хорошо участники экспериментов помнят то или иное событие (ложное или же истинное) в зависимости от примененных к ним методов внушения и опроса.


Изображение 2

Рассмотрение качеств исключительно ложной памяти показало, что 27% и 56% участников в условиях минимального и сильного внушения, соответственно, развивали ложные воспоминания (от частичных до устойчивых) уже через 2 недели (график выше). При этом повышались и сопутствующие элементы восприятия воспоминаний: самооценка участниками количества сенсорной информации с 0.427 до 0.645; ясность/яркость воспоминания с 0.530 до 0.631; уверенность участников с 0.529 до 0.640.

Из этих результатов следует, что внедрение ложных воспоминаний в сознание участников было произведено успешно, потому можно было приступить к следующему этапу исследования.

Чтобы проверить, привели ли процедуры сенсибилизации к источнику и сенсибилизации ложной памяти к извлечению ложных воспоминаний, было проведено сравнение качества памяти в последних трех случаях измерения (интервью 3, сенсибилизация источника, сенсибилизация ложной памяти). В результате было обнаружено прогнозируемое снижение по всем измерениям (F (1.740, 102) = 44.732; P < 0.001; p2 = 0.467).

В частности, качество ложной памяти значительно снизилось от интервью 3 до теста исходной памяти (P < 0.001; p2 = 0.223) и далее после сенсибилизации ложной памяти (P < 0.001; p2 = 0.548).

Воспоминания, вызванные сильным внушением, оставались более качественными, чем воспоминания с минимальным внушением (F (1, 51) = 8.066; P = 0.006; p2 = 0.137), но временная кривая была аналогичной (F (1.563, 102) = 2.005; P = 0.150).

На графике 2 показаны доли участников, которые продолжали сообщать о ложных воспоминаниях (от частичных до устойчивых) после сенсибилизации источника (минимальное внушение: 21%, сильное внушение: 42%) и после сенсибилизации ложных воспоминаний (минимальное внушение: 15%, сильное внушение: 23%).

Возникает вопрос уменьшение силы ложных воспоминаний было вызвано увеличением сомнений участников в своих воспоминаниях? А если так, то подвергали ли они сомнениям реально пережитые события, т.е. истинные воспоминания?

Хотя качество истинной памяти несколько снизилось после сенсибилизации источника (F (1, 51) = 5.829; P = 0.019; p2 = 0.103) и далее после сенсибилизации ложной памяти (F (1, 51) = 7.696; P = 0.008; p2 = 0.131), истинные и ложные воспоминания все еще по-разному реагировали на процедуру извлечения. В частности, снижение качества памяти было значительно более выраженным для ложных воспоминаний. Другими словами, использованная методика значительно снижала силу ложных воспоминаний, при этом лишь слегка задевая истинные.

Также необходимо было понять, происходит ли полное удаление ложных воспоминаний или же просто уменьшение их силы. Предположим, что во время первого интервью с минимальным внушением уровень ложной памяти был исходным. После этого применялись различные манипуляции (внушение и сенсибилизация), меняющие этот уровень. По результатам экспериментов видно, что методика извлечения ложных воспоминаний спустя 2 недели их систематического закрепления возвращает уровень ложной памяти к исходному, полученному до многократного сильного внушения.

Следовательно, методика работает отлично, если судить о результатах опроса непосредственно после экспериментов. Но будет ли результат извлечения ложной памяти долговечен или ложные воспоминания снова возьмут верх над истинными спустя какое-то время? Чтобы это проверить, участников первичного эксперимента пригласили на дополнительное интервью спустя год.

Естественно, без регулярного подкрепления воспоминания угасают, как ложные, так и истинные. Однако именно ложные воспоминания практически полностью были искоренены из сознания опрошенных: 74% участников либо сразу отклонили правдивость ложного события (уверенно утверждая, что этого не было) либо не помнили его. Истинные же воспоминания, хоть и стали менее яркими, по-прежнему сохраняли статут таковых, которые действительно произошли. Любопытно то, что эффект от типа внушения (минимальное или сильное) никак не отличался в рамках долговременного воздействия: на этапе первого опроса сильное внушение значительно быстрее и лучше закрепляло ложные воспоминания, но спустя год его эффект уменьшался в той же степени, что и эффект минимального внушения.

Для более подробного ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых.

Эпилог


Возможно, данный труд не является сногсшибательным открытием в области нейробиологии, однако оно все же имеет важность в области психологии и психиатрии.

Память человека влияет на множество аспектов его жизни. Какие-то из них могут проявляться более существенно (например, свидетельства в суде), какие-то влияют на психическое здоровье. В обоих случаях важно отделить зерна от плевел, т.е. отделить ложные воспоминания от истинных.

В ходе экспериментов ученые внедрили в сознание подопытных воспоминания о событиях, которых никогда не было. И сделать это оказалось не так уж и сложно. Порядка половины испытуемых были полностью уверены в истинности ложных воспоминаний. Далее ученые попытались по факту исправить то, что натворили. Для этого участники прошли ряд интервью, во время которых на них применяли одну из двух стратегий извлечения ложной памяти: им говорили, что воспоминания не всегда могут быть основаны на собственном опыте либо объясняли, что неоднократные просьбы вспомнить что-то могут вызвать формирование ложных воспоминаний.

Естественно, никто не говорил им, какие именно воспоминания ложные, а какие истинные. До таких выводов они должны были дойти сами. Ученые лишь давали им инструменты для этого, а именно рационализм и скептицизм. Авторы исследования объясняют, что повышая осведомленность участников о возможности ложных воспоминаний, побуждая их критически осмыслить свои воспоминания и укрепляя их веру в свою точку зрения, можно значительно уменьшить силу ложных воспоминаний, при этом сохранив силу истинных.

Разработанный метод отличается от своих предшественников своей практичностью и, так сказать, реалистичность. Ранее участникам подобных опытов давали слишком много информации касательно ложных или истинных воспоминаний. Они могли прийти к правильным выводам путем догадок и интуиции. В этом же методе участники не имели никаких дополнительных источников информации, а посему выводы относительно истинности событий из прошлого формировались исключительно за счет их рационального и логического мышления. Другими словами, человек сам определяет, что было или не было, не полагаясь на внешние факторы.

В дальнейшем ученые намерены провести еще несколько опытов, дабы усовершенствовать свою методику, а также дополнительно проверить ее работоспособность. Однако уже на этом этапе она показывает отличные результаты. По словам ученых, их творение может привнести много пользы как в судебной экспертизе, так и в лечении психологических травм.

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошей всем рабочей недели, ребята. :)

Немного рекламы


Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
Подробнее..

Что скрывает мозг или Как появляются ложные воспоминания

13.05.2021 18:23:09 | Автор: admin

Часто мозг играет с нами очень злую шутку. Два человека пережили одно событие, но их рассказы различаются. Что это амнезия или простая ложь? Однако всё не так просто, как кажется. Воспоминания имеют свойства искажаться. Например, заменять одни события другими. В науке эту проблему называют конфабуляцией, или парамнезией, когда у человека кроме основных воспоминаний появляются ложные. В результате отличить правду от вымысла очень тяжело. Давайте в этом посте разберёмся, в чём же тут дело.


Как формируются воспоминания

Наша память это ответная реакция определённой группы нейронов на какие-то раздражители. Они формируются за счёт постоянных изменений и связей между собой. Таким образом, с самого рождения наш мозг никогда не перестаёт работать. Нейроны кочуют от образа к образу и создают определённые мысли.

Ответная реакция это синаптическая пластичность, то есть постоянные изменения в силе связей (синапсах) между клетками мозга. Они могут быть сильнее или слабее в зависимости от того, как давно были активированы. Активные связи могут усиливаться, а неиспользуемые соединения, наоборот, слабеть и исчезать.

Память делится на две категории:

  1. Кратковременная. Позволяет удерживать мысль около минуты. Это нужно для того, чтобы запомнить номер телефона, автомобиля или фамилию человека.

  2. Долговременная. Отвечает за продолжительные воспоминания.

Долговременная память, в свою очередь, делится на процедурную, которая отвечает за действия, и декларативную, отвечающую за осознанный вызов информации.

Все воспоминания как раз базируются на декларативной памяти. Она может активироваться визуально или словесно. Например, вам нужно вспомнить фамилии сборной по футболу или восстановить список покупок.

Декларативная память делится на следующие категории:

  1. Семантическая. Оперирует значениями и понятиями. Например, что такое компьютер или мяч.

  2. Эпизодическая. Относится к событиям. Например, когда у вас была свадьба или как давно вы катались на катамаране.

Наша память - это реактивация определенной группы нейронов, образованная постоянными изменениями силы связей между ними. Реактивирует комбинацию нейронов синаптическая пластичность.

Контакт между нейронами называют синапсами. Он может быть сильнее, или слабее. То есть, все используемые связи могут становиться сильнее. Однако неиспользуемые нейроны слабеют и полностью исчезают. Соединение между двумя нейронами становится сильнее, когда нейрон A последовательно активирует нейрон B, заставляя его запускать потенциал действия. Нейроны общаются друг с другом с помощью электрических событий, называемых потенциалами действия, и химических нейротрансмиттеров. В результате изменения, добавления или отмирания синапсов формируется наша память.

Однако последние исследования на пожилых мышах доказали, что за счёт гиппокампа (отдела мозга) происходит усиление нейрогенеза, то есть появляются новые нейроны и наша память восстанавливается.

Основные причины ложной памяти

Исследованиями ложной памяти занялись недавно. Основателями этого направления были, как ни странно, гипнотизёры Пьер Жане, Рихард Крайфт-Эбинг и другие. Причём последний демонстрировал такое явление, как возрастная регрессия. Он погружал человека в гипноз, и тот воспроизводил своё детство.

Учёные сразу разделились на два лагеря. Одни считали, что гипнотизируемый действительно воспроизводит воспоминания своего детства. Однако были те, кто считал, что он просто играл какую-то роль, то есть хотел, чтобы так всё было. Именно работы Крайфта-Эбинга дали начало противоречивым дискуссиям.

Однако реальные причины расстройств памяти неизвестны. С медицинской точки зрения, чаще всего парамнезии встречаются у людей с повреждениями передней части мозга (лобных долей).

Врачи выделяют следующие причины возникновения ложных воспоминаний:

  • черепно-мозговые травмы с корсаковским синдромом в период обострения;

  • нарушение мозгового кровообращения (ишемия, геморрагические инсульты с поражением сосудов);

  • синдром Корсакова (как результат острая нехватка витамина В1 при нездоровом образе жизни или образовании злокачественных опухолей);

  • амнестический церебральный атеросклероз (последствия дезориентация и нарушение памяти);

  • сосудистая деменция (возникает в результате единичных инфарктов головного мозга);

  • разнообразные болезни, связанные с нарушением памяти (Паркинсона, Пика, Альцгеймера, Гентингтона, старческое слабоумие, психотические формы сенильной деменции);

  • параноидальный психоз с бредом преследования, сопровождающийся галлюцинациями;

  • тяжёлая форма отравления алкоголем, наркотическими веществами, ядами, угарным газом;

  • абсцессы и опухоли в мозге.

К сожалению, ложные воспоминания встречаются у здоровых людей. Это осознанное замещение плохих моментов хорошими событиями. То есть простая форма самозащиты. Некоторые люди, которые потеряли близких, искренне верят, что те всё ещё живы и находятся где-то за границей.

Профессор когнитивной психологии Элизабет Лофтус проводила исследования, пытаясь выяснить пластичность человеческих воспоминаний. Она показывала ролики катастроф длительностью 530 секунд и просила заполнить отчёт. Вопрос звучал так: Как быстро двигались автомобили на видео в тот момент, когда они врезались друг в друга? Однако для отдельных групп вопрос составлялся по-разному. Например, заменяли слово врезались на соприкоснулись, ударились, разбились, стукнулись.

В зависимости от одного слова испытуемые меняли свои показания. Например, слово разбились приписывало событию более ужасающий характер, и людям казалось, что автомобили двигались гораздо быстрее.

В других экспериментах эффект был тот же. Испытуемые приводили большое количество ложных свидетельств. Например, утверждали, что какая-то деталь автомобиля была разбита или сломана. Хотя на видео она была цела.

Таким образом, причиной ложной памяти могут быть не только психические отклонения. Исказить факты очень легко, если вставить в предложения нужные слова.

Разновидности фальшивых воспоминаний

Некоторые фальшивые воспоминания мы придумываем самостоятельно. Иногда нам их навязывают. Однако вся искажённая реальность имеет свои нюансы.

Например, псевдореминисценция (одна из разновидностей ложной памяти) отличается от контабуляции (неправдоподобные рассказы). Хотя симптоматика очень похожа. Если в первом случае человек, давно переживший травму или обиду, начинает о ней вспоминать так, как будто бы она случилась совсем недавно. Во втором случае флэшбэки украшаются придуманными историями. Эти фантазии свойственны алкоголикам, наркоманам или пациентам с диагнозом шизофрения. В результате ложную память разбивают на несколько категорий.

По причинам происхождения:

  • бредовые ложные воспоминания, которые не связаны с нарушениями психики и характеризуются навязчивыми идеями самого человека;

  • внушённые появляются после определённых подсказок или наводящих вопросов;

  • мнестические замещают определённые пробелы в памяти прошлого или настоящего;

  • онейрические возникают на почве интоксикации организма или поражения головного мозга;

  • экспансивные связаны с бредом величия (например, человек искренне верит, что он Наполеон Бонапарт).

По провоцирующим факторам:

  • спонтанная (первичная) парамнезия. Возникает сама по себе. Чаще всего идёт параллельно с деменцией, а все воспоминания выдуманные;

  • спровоцированная (вторичная) конфабуляция. Ответная реакция на нарушение памяти.

Возникают не только в виде деменции, но и в качестве амнезии. Бывают случаи, когда ложные воспоминания появляются как кратковременное явление на почве пережитого стресса.

По содержанию:

  • амнестические человек теряет ощущение реальности и относит себя к прошлому (например, пациент может думать, что ему до сих пор 12 лет);

  • мнемонические ложные воспоминания о нынешних событиях (они могут касаться быта или профессиональной деятельности);

  • фантастические содержат многочисленные нереальные, придуманные истории, похожие на детективные истории или фантастические фильмы.

В своё время игра разума сыграла злую шутку с некоторыми знаменитостями. Мэрилин Монро утверждала, что в 7 лет её изнасиловали. Однако в разных интервью называла новые имена насильника.

Марлен Дитрих считала, что её изнасиловал учитель музыки. Полиция взялась за расследование и выяснила, что такой человек существовал в реальности и он действительно преподавал музыку. К его счастью, когда Марлен было 16, педагог проживал в другом городе.

Таким образом, врачи пытаются вначале выяснить причину и тип воспоминания и только потом начинают работать с пациентом.

Принципы в нейробиологии

В нейробиологии считают, что за переделку воспоминаний отвечают гиппокамп и миндалина. Сканируя мозг с помощью фМРТ и наблюдая за работой участков, можно определить, была ли перезапись или нет.

Расположение гиппокампа в человеческом мозгеРасположение гиппокампа в человеческом мозге

Как показывает практика, человек не всегда соглашается с тем, что ему навязывают. Под давлением он может признать всё что угодно, но будет оставаться при своём мнении. Доказать это легко. После повторного тестирования, но без давления начальное воспоминание не меняется.

Если испытуемый начинает искренне верить в навязчивую идею, он будет настаивать на ней в любой ситуации. То есть исходное воспоминание исчезло, а вместо него появилось новое. Этот феномен заинтересовал нейробиологов из Великобритании и Израиля (источник). С помощью фМРТ они решили выяснить, какие участки мозга задействованы в искажении памяти.

В эксперименте приняли участие 30 добровольцев. Их разделили на группы по 5 человек. Каждой группе показывали 40-минутный ролик про ловлю нелегальных иммигрантов. Всем испытуемым объяснили, что целью эксперимента является изучение памяти и в конце всем будут заданы вопросы. Поэтому всех попросили не обсуждать друг с другом сюжет.

Через три дня испытуемые отвечали на 400 вопросов (верный/неверный). Каждый участник должен был выбрать вариант и указать, насколько он уверен в правильности своих суждений.

В результате правильно ответили в среднем 69 % человек (средняя и высокая степень уверенности). Когда испытуемые указывали эту степень, среди них оказались правы 80 %.

Через четыре дня эксперимент повторили. Однако теперь испытуемых сканировали на фМРТ и следили за изменениями в коре головного мозга. Вопросы повторялись, однако теперь участниками пытались манипулировать. Им разрешили опираться на общественное мнение. То есть иногда показывали, как ответили другие испытуемые.

Вопросы поделили на три группы, на которые испытуемый отвечал правильно и уверенно.

  1. Манипуляция. 80 вопросов были сфабрикованы. Ему показывали 2,5-секундный вопрос с двумя вариантами (верно/неверно), а затем фотографии людей и их ответы, а потом пустой экран и предыдущую фотографию.

  2. Отсутствие манипуляции. 25 вопросов были без мнения других людей и отмечены крестиками.

  3. Улучшение доверия. Остальные вопросы сопровождались правильными ответами других испытуемых либо комбинацией правильных и неправильных мнений.

Самой эффективной оказалась манипуляция. Около 68,3 % испытуемых под влиянием чужого мнения искажали собственную действительность. Это была не амнезия, не забывание, так как только в 15,5 % случаев при отсутствии манипуляции ответы были неверными.

В третьем эксперименте, который проводили через неделю, испытуемым задавали те же вопросы. Однако на этот раз всем сказали, что прошлые ответы были случайно сгенерированы на компьютере. На этот раз 59,2 % вернулись к первоначальному варианту. Однако 40,2 % по-прежнему отвечали так же, как и во втором тестировании. То есть устойчивый конформизм полностью заместил воспоминания испытуемых.

фМРТ позволяет фиксировать участки мозга, которые активно работают в определённый момент и поэтому нуждаются в дополнительном притоке кислорода.

Снимки показали, что активно мозг работает в следующих ситуациях:

  1. Нонконформизм. Когда человек отвечает правильно независимо от мнения других.

  2. Публичный конформизм. Когда мнение окружающих изначально повлияло на ответ, но потом испытуемый вернулся к начальному варианту.

  3. Устойчивая ошибка. Воспоминания замещаются ложными.

  4. Контроль. Нет манипуляций.

Что по этому поводу думает психотерапия

В отличие от нейробиологии в психологии всё происходит немного иначе. Основным механизмом ложных воспоминаний является когнитивный диссонанс, когда мы любую информацию воспринимаем и анализируем на основании предыдущего опыта. Здесь подразумевается вся психология в целом: ценности, убеждения, мораль, характер и т. д. Проще говоря, если что-то с чем-то не сходится, человек сам себе пытается объяснить произошедшее другими словами.

Например, при исследовании сект выяснились некоторые факты. Когда обещанный апокалипсис не происходил, одна половина поняла, что их обманули. Другая половина продолжала верить в идею, несмотря на ложь.

В 1990-е годы Мавроди напрямую сказал с телеэкранов, что он всех обманул. Однако многие не хотели этого признавать. У некоторых людей продолжал висеть портрет великого комбинатора.

То есть человек не хочет и не может принять правду. Воспоминания хранятся в нашей памяти в виде определённых схем-образов. Они постоянно меняются и подгоняются под новую информацию.

Таким образом, можно описать каждый механизм ложных воспоминаний:

  1. Инфляция воображения. Человек запоминает выдуманное событие как реальное.

  2. Интерференция. Отсортированные воспоминания смешиваются в кучу, и часто люди становятся жертвами стереотипов. Например, в США первое подозрение падает на чернокожего. В начале 1990-х под влиянием американских и китайских боевиков наши соотечественники думали, что все азиаты владеют приёмами карате.

  3. Ретроспективное предубеждение. Сознание склонно воспринимать изначально предсказуемые результаты, то есть ту информацию, которая уже известна, но раньше человек сомневался в ней.

  4. Ложное чувство знания или некритичное восприятие информации. То есть в голове всплывает какой-то образ, но кто или что это тяжело вспомнить. Таким образом, СМИ, эзотерики и недопсихологи манипулируют сознанием. Они много раз повторяют одну и ту же информацию, пока человек не начинает в неё верить.

  5. Конформизм памяти. Изменение памяти под влиянием социума.

  6. Эмоциональное искажение. Реальные события, которые окрашиваются новыми красками под влиянием эмоций или стресса. Например, у психолога Ф. Шапиро был случай, когда клиентка искренне верила, что её изнасиловал дьявол. Однако оказалось, что её реально изнасиловали, но это был знакомый отца, надевший шапку с рогами.

Как ложные воспоминания сказываются на работе

Если не брать крайние случаи и патологии, ложные воспоминания не создают проблем. Валери Ф. Рейна, исследователь в области психологии, считает, что с возрастом мы больше полагаемся на смысловую, чем на воспроизводительную, память. Форма запоминания позволяет нам принимать более безопасные решения и уменьшает степень риска.

Этот феномен объясняет парадокс Алле, названный в честь экономиста и Нобелевского лауреата Мориса Алле.

Испытуемых ставят перед выбором вероятность получить деньги и конечная сумма.

Ситуация

Вероятность 1

Вероятность 2

Вероятность 3

А

100 %, 1 млн.

-

-

В

10 %, 2,5 млн.

89 %, 1 млн.

1 %, ничего

С*

10 %, 5 млн.

90 %, ничего

-

D

11 %, 1 млн.

89 %, ничего.

-

* Варианты C и D предлагают, если испытуемый выбирал категорию А.

Алле установил, что испытуемые больше предпочитают вариант А в первом выборе и С во втором варианте. То есть лучше куча денег, но чуть меньше, зато вероятность получить такую сумму сводится к минимуму, то есть человек искусственно уменьшает риск.

Пример парадокса Алле в фильме "Матрица"Пример парадокса Алле в фильме "Матрица"

Валери Рейна связывает этот парадокс с переписанными воспоминаниями следующим образом. В отличие от реальных воспоминаний ложные позволяют бороться со стрессом и создают некую зону комфорта, то есть также минимизируют риск.

Например, студенты, которые читали один и тот же учебник, могут иметь расхождения во мнениях. Вся проблема заключается в том, что мы привыкли думать об идеальности нашего мозга. Однако это не так. В любом случае угасающие нейроны будут чем-то заполняться. В этом случае смысловая память поможет адаптироваться к новой реальности. Только не стоит путать ложные воспоминания с деменцией.

Прогрессирование болезни может привести к следующим осложнениям:

  • нарушение чувствительности;

  • частичный или полный паралич;

  • развитие деменции;

  • полная потеря памяти;

  • инвалидность.

Как отличить ложные воспоминания от реальных

Собственными силами мы не сможем отличить правду ото лжи, так как не имеем оценочного суждения. Лишь единицы догадываются, что их воспоминания ложны. Однако без посторонней помощи доказать это очень тяжело.

Психотерапевт без предварительного исследования поставить точный диагноз также не сможет. Ему надо знать тип личности, условия и характер взросления.

Сканирование мозга с помощью МРТ или УЗИ может показать физические повреждения. Однако обман не имеет материальных воплощений. Поэтому единственный способ это дифференциальная диагностика.

Для этого применяют умышленные подмены воспоминаний:

  1. Парадигма Диз Родригер Макдермот. Дают послушать запись, на которой есть несколько списков слов, связанных тематически. Если испытуемый называет слово, которого там нет, это признак конфабуляции.

  2. Задачи распознавания и воспоминания. Психотерапевт показывает картинки несколько раз. Некоторые появляются только единожды. Потом просят выбрать изображения, которые показывали тестируемому. Если он выбирает картинки, которых не было или их показывали один раз, это свидетельствует о ложных воспоминаниях.

  3. Задачи воспоминания. Необходимо рассказать знаменитые сказки. Если имеются разногласия с исходником, значит, имеется вероятность подмены воспоминаний.

Для выявления патологий с памятью в первую очередь надо обратиться к психиатру, который может выписать направление к другому специалисту (психотерапевту или психоневрологу).

Лечение в клиниках

Так как проблема ложных воспоминаний не до конца изучена, точных методов лечения пока нет. Врачи прописывают лекарства для укрепления сосудов головного мозга, улучшения кровоснабжения и метаболизма его структур. В качестве дополнительных препаратов используют витаминно-минеральный комплекс и антиоксиданты.

После установки диагноза лечат вначале основное заболевание. Если патология не исчезает, назначают препараты для снижения прогрессирования болезни.

В качестве психологического воздействия применяют гипнотерапию, релаксирующие методики, цигун, йогу. Однако без содействия пациента лечение невозможно. Своевременное обращение к врачу позволяет улучшить состояние памяти и скорректировать состояние пациента.

Профилактика

Полностью избавиться от ложных воспоминаний не получится. Однако мы можем улучшить память и снизить риск замещения.

Врачи в этом случае рекомендуют:

  • отказаться или снизить потребление алкоголя, табака;

  • следить за давлением, чтобы избежать инсульта;

  • осторожно заниматься спортом, чтобы избежать травм головы;

  • регулярно проходить обследование у невролога и лечить появившиеся болезни;

  • правильно питаться (с использованием сбалансированного количества витаминов и минералов).

Для тренировки памяти психологи рекомендуют выполнять простые упражнения: учить стихи, повторять таблицу умножения, сопоставлять факты и читать информацию из разных источников.

Заключение

Ложные воспоминания это малоизученный феномен. Поэтому многие гадалки, СМИ и эзотерики пользуются этой брешью, навязывая своё мнение. Однако фальшивая память может возникнуть из-за болезни, травмы или стрессовой ситуации. Поэтому нужно следить за своим здоровьем, отказываться от прямых внушений и перепроверять источники. Полностью избавиться от искажённых фактов не получится, однако многие истинные воспоминания останутся. Берегите себя и свой рассудок.

Узнайте, как прокачаться и в других специальностях или освоить их с нуля:

Другие профессии и курсы
Подробнее..

Перевод Каждый дизайнер желает знать какая память бывает и в чем ее несовершенство

02.10.2020 12:06:25 | Автор: admin

Случалось ли вам забывать пароль, который только что придумали? Попадались ли вам мобильные и веб-приложения, пользоваться которыми было легко и удобно с первой же минуты? У каждого из нас ежедневно случаются провалы в памяти той или иной степени. И дизайнеры должны понимать, как работает человеческая память и как учитывать в дизайне кривую забывания и кривую обучения пользователей.

Возможности человеческой памяти ограничены

Мы должны признать, что наша память несовершенна. У памяти и внимания, как и у зрительной системы, есть сильные и слабые стороны.

У человека два вида памяти.

Первый рабочая память: кратковременное хранилище небольшого количества информации.

Второй долгосрочная память, которая обеспечивает хранение поступившей из рабочей памяти информации и ее извлечение в последующем.

Часто говорят, что рабочая память это временное хранилище активной информации, которая либо поступает из окружающей среды, либо извлекается из долговременной памяти. А долговременная память это относительно пассивное хранилище информации, которое активируется только при необходимости.

Рабочая память малоемкая и неустойчивая. Специалист по когнитивной психологии Джордж Миллер в 1956г. в книге о волшебном числе 7 предположил, что средний человек может удерживать в краткосрочной памяти около 7объектов (плюс-минус 2).

Если дизайн разработан таким образом, что пользователю в рабочей памяти требуется в течение более чем 7секунд держать более 3объектов или 1объект в течение более чем 70секунд, то будут появляться ошибки: информация в рабочей памяти очень легко теряется.

Если объекты в рабочей памяти не группируются и не повторяются, они исчезнут из фокуса внимания. Исчезновение объектов из рабочей памяти это забывание: например, вы пошли за чем-то в другую комнату, но, оказавшись на месте, не можете вспомнить, зачем туда шли.

У долговременной памяти множество слабых мест и она ненадежна. Память этого вида во многом отличается от рабочей. Объекты в долговременной памяти хранятся в мозгу, распределенные по многим его участкам. Хранящаяся в долговременной памяти информация не исчезает, но постепенно затухает, теряя силу. (Джонсон, 2014; подробнее в книге.)

  • Подверженность ошибкам. Наша память кодируется сетями действующих совместно нейронов, а большое количество нейронов это множество различных их комбинаций, поэтому долговременная память может давать несколько версий событий и получается, что она не представляет собой высококачественную запись пережитого. С помощью своеобразного сжатия, при котором отбрасывается большой объем информации (изображения, концепции, события, ощущения, действия) запоминаемый объем сокращается до комбинаций абстрактных объектов.

  • Определение веса эмоциями. Бывало ли такое, что вы увидели кошку во дворе и сразу же вспомнили, что у вас была похожая в детстве? У человека, особенно взрослого, сильные воспоминания часто эмоционально привязаны к объекту увидев такой объект, вы наверняка вспомните связанные с ним события.

  • Изменения задним числом. Некоторые детали в долговременной памяти при извлечении могут отбрасываться, поскольку не соответствуют вашему общему представлению о событии.

Факторы, влияющие на работу памяти

Понимание характеристик рабочей и долговременной памяти поможет дизайнеру понять, как проектировать пользовательский интерфейс с учетом особенностей механизмов запоминания, свойственных человеку.

Перечислю некоторые факторы, которые влияют на рабочую память:

  • Количество объектов. Если требуется запомнить много предметов, сделать это сложно если только вы не примените высокоуровневую стратегию, которая поможет консолидировать объекты и освободить место в рабочей памяти. Консолидацию можно провести объединением объектов в порции, с чем наш мозг отлично справляется. Объединение в порции основной метод уменьшения количества объектов в рабочей памяти и увеличения ее практической емкости.

На этих рисунках одинаковое количество букв. Какой из них запомнить легче: левый или правый?На этих рисунках одинаковое количество букв. Какой из них запомнить легче: левый или правый?
  • Сходство и путаница. Если объекты похожи, их можно легко объединить в одну порцию.

Какое изображение запомнить легче: левое или правое?Какое изображение запомнить легче: левое или правое?
  • Повторение. Повторение объектов может приводить к ошибочному воспоминанию в рабочей памяти. Например, если нужно запомнить число 5774, вы можете запомнить его как 5744.

С другой стороны, если многократно повторять информацию в рабочей памяти, она с большей вероятностью перейдет в долговременную, и ее можно будет извлекать оттуда, когда понадобится. Кроме того, такое повторение помогает сформировать привычку вспоминать эту информацию.

  • Прерывание. Прерывание мешает вносить информацию в рабочую память особенно когда внимание нарушается во время работы с информацией.

Факторы, влияющие на получение информации из долговременной памяти:

  • Сила объектов в долговременной памяти. Сила определяется востребованностью и актуальностью информации. Востребованность это то, как часто информация используется или извлекается из долговременной памяти. Актуальность определяется тем, как давно вы извлекали эту информацию из долговременной памяти последний раз.

  • Связи между объектами в долговременной памяти. Если нужная информация связана с другими объектами в памяти, то вероятность ее получения выше.

  • Когда информация повторяется в неизменном контексте в течение некоторого времени, то ее воспоминание с большей вероятностью превратится в привычку. Привычка может развиваться через повторение и постоянное извлечение информации в определенном контексте с течением времени и с участием вознаграждения.

Подходы в дизайне интерфейса, облегчающие работу памяти

Мы уже выяснили, что рабочая память хранит мало и недолго, а у долговременной памяти много слабых мест и на первых этапах запоминания она ненадежна. Дизайнер должен помочь пользователю запомнить важную информацию до момента, когда она понадобится. Нельзя требовать запоминать состояние системы или выполненное действие. Вот некоторые подходы, которые помогут снизить нагрузку на рабочую память пользователей (Lee, Wickens, Liu, Boyle, 2017; подробнее в книге):

  • Снижение нагрузки на рабочую память. Как правило, следует избегать длинных строк, в том числе из произвольных цифр. Если есть возможность быстрее разгрузить рабочую память, ей следует воспользоваться. Например, после того как пользователь ввел поисковый запрос и открылись результаты, его внимание естественным образом переключается с запроса на результаты неудивительно, что при этом пользователь часто забывает, что конкретно он искал. Поэтому при оформлении результатов поиска нужно в поле поиска давать только что введенный пользователем запрос это снизит нагрузку на рабочую память.

Примеры отображения предыдущих поисковых запросов в Google Картах и Pinterest.Примеры отображения предыдущих поисковых запросов в Google Картах и Pinterest.
  • Визуальное эхо. Пользователь с легкостью может повторно просмотреть визуальный материал. Поэтому, давая звуковой контент, необходимо также делать визуальное эхо, передающее то же сообщение: визуальный материал можно легко повторно просмотреть, а звуковой нет.

  • Подсказки для задач из нескольких этапов. Если задача выполняется в несколько этапов, нужно давать визуальное напоминание о том, какие этапы уже пройдены. Если действия или их результат похожи, визуальные напоминания будут очень полезны.

Автор Vishnu Prasad, источник https://dribbble.com/shots/9866905-Final-steps-in-OnboardingАвтор Vishnu Prasad, источник https://dribbble.com/shots/9866905-Final-steps-in-Onboarding
  • Буквы вместо цифр. Обычно буквы человеку запомнить проще, чем цифры. Поэтому, например, рабочий номер телефона лучше записывать не как 467-968-2378, а как 467-YOU-BEST.

  • Снижение путаницы в рабочей памяти. Чтобы снизить путаницу, можно обеспечить пространственное разделение. Например, при проектировании интерфейса его можно разбить на части таким образом мы даем мозгу зацепку для различения сигналов и снижения путаницы между объектами.

  • Избегайте отрицательных указаний. В дизайне следует давать утвердительные указания и избегать отрицательных: отрицание это дополнительная порция, которую необходимо хранить в рабочей памяти, даже если она нормально воспринимается при чтении. Пользователь забудет отрицательное указание с большей вероятностью, чем утвердительное.

Чтобы дизайн помогал работе долговременной памяти, нужно в первую очередь избегать разработки систем, которые повышают нагрузку на память этого вида. Для этого можно применять следующие подходы (Lee, Wickens, Liu, Boyle, 2017; подробнее в книге) как вы увидите, именно так работают многие интерактивные системы.

  • Поощряйте пользователей использовать информацию регулярно. Частое воспоминание повышает силу информации в долговременной памяти.

  • Стандартизируйте шаблон проектирования. Стандартизация позволяет создавать более запоминающиеся схемы и ментальные модели. Если элементы управления, панели, символы и рабочие процедуры можно каким-либо образом стандартизировать, пользователь с большей вероятностью восстановит их из долговременной памяти.

  • Давайте напоминания в электронном или печатном виде. Например, можно сформировать контекст для командных языков и меню. Если пользователь не может вспомнить пароль, дайте возможность обратиться в поддержку или запустить процедуру восстановления.

Примеры из Google и Instagram.Примеры из Google и Instagram.
  • Развивайте полезные привычки. Разрабатывая интерфейс, мы учитываем его контекст, повторяемое использование функций и вознаграждаем пользователей, с тем чтобы закрепить нужное поведение и пресечь нежелательное.

  • Поддерживайте правильные ментальные модели. Обеспечив в дизайне очевидную и понятную работу функций, мы поможем пользователю построить ментальные модели.

  • Единообразная работа в рамках системы и с другими приложениями. Чем единообразнее работа разных функций и действия с объектами разных типов, тем меньше пользователю нужно запоминать. В интерфейсе со множеством исключений и низким уровнем единообразия между функциями и объектами различных типов пользователю приходится хранить в долговременной памяти особенности каждой функции и каждого типа объектов, а также правильный контекст использования. Необходимость запоминания большого количества информации затрудняет изучение таких интерфейсов. (Джонсон, 2014; подробнее в книге.)

Дизайн должен соответствовать знакомой пользователю ментальной и концептуальной модели. Простой пример: круглые переключатели позволяют выбрать один вариант, флажки в квадрате несколько. Источник https://www.justinmind.com/blog/mental-models/

Литература:

John D Lee, Christopher D. Wickens, Yili Liu, Linda Ng Boyle (2017). Designing for People: An Introduction to Human Factors Engineering 3rd Edition.

Джефф Джонсон (2014). Умный дизайн. Простые приемы разработки пользовательских интерфейсов.

О переводчике

Перевод статьи выполнен в Alconost.

Alconost занимаетсялокализацией игрприложений и сайтовна 70 языков. Переводчики-носители языка, лингвистическое тестирование, облачная платформа с API, непрерывная локализация, менеджеры проектов 24/7, любые форматы строковых ресурсов.

Мы также делаемрекламные и обучающие видеоролики для сайтов, продающие, имиджевые, рекламные, обучающие, тизеры, эксплейнеры, трейлеры для Google Play и App Store.

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru