Импринтинг и имитация

Материалы фактических данных исследований имитации собраны в разделе Отзеркаливание чужих навыков. Из них прямо следует вывод основополагающей роли имитации в эволюции адаптивных навыков: просто нет никаких других приемлемых способов приобретать необходимые навыки, потому что формировать их полностью самостоятельно невозможно за короткий срок достаточно безопасным способом. Кроме того, важно оказаться в общепринятой среде условных символов общения, а не придумывать свои (хотя придумывание своих символов характерно для раннего возраста: детское словотворчество: fornit.ru/67850).

Эволюции пришлось находить и совершенствовать все полезные способы распознавать действия более опытных особей и копировать их. Все остальные способы и механизмы совершенствования навыков используют базу скопированных, отзеркаленных действий. Это значит, что без механизмов имитации просто невозможно было бы эффективное развитие любых видов ответных действий.

Статья написана с целью сопоставлений фактических наблюдений имитации с действующей моделью индивидуальной адаптивности Beast (fornit.ru/beast), где функционал имитации является основой накопления личного опыта. Система Beast основывается на теории  МВАП , которая включает в свою основу разделы по фактическим данным исследования в качестве системы аксиоматики (fornit.ru/ax1).

Beast - программная реализация живого существа со всеми его атрибутами, начиная с системы гомеостата, что выделяет существо из окружающего как носителя собственных потребностей жизнеобеспечения. Для контактов Beast со внешним миром существует Пульт связи.

В этой статье рассмотрим модели реализации базовых принципов накопления и использования жизненного опыта.

Импринтинг

Все начинается с наследственно-предопределенного механизма фиксации родного и авторитетного окружения - механизма импринтинга (fornit.ru/67847). Особи необходимо по определенным признакам распознавать доверенную учительскую особь, на которую можно безусловно полагаться.

Среди всего окружающего с чем начинает сталкиваться новорожденный, критически важно выделить ту часть, которая будет выполнять роль доброжелательного учителя. Доверие нельзя распространять на врагов, так что самым основным в первичной адаптивности является нахождение объектов доверчивого обучения. После рождения это будут родители (если только экспериментаторы не испортят этот критерий вмешательством). Импринтинг выполнят роль фиксации дружественной части окружения.

В системе Beast нет такой необходимости, потому что весь внешний мир уже представлен как дружественное окружение со связью через Пульт. Так что оператор сразу же полагается авторитетным учителем и все его действия носят авторитетный характер и фиксируются в эпизодической памяти (fornit.ru/67560) как учительские правила.

Механизм импринтинга не представляет собой трудности в реализации, это - простейшая реакция фиксации образов восприятия. Она может иметь самые разные механизмы в зависимости от особенностей системы. Огромное число безусловных реакций и их цепочек (инстинктов) заранее прошито на наследственном уровне и актуализируются при определенных условиях. Они все примитивны и механистичны. Этот метод изменчивости природа, раз обнаружив, использует на всех уровнях улучшения адаптивности, вплоть до обеспечения функционала психики. Так что функционал психики и ее отдельных проявлений в эффективности у отдельных особей полностью зависит от такой наследуемой базы механизмов. Но при этом выделяются все более специфичные принципы (рефлексы, удержание стимулов, распознаватели, автоматизмы и т.д.), для реализации которых возникают специализированные структуры (вроде гиппокампа или колонок новой коры).

Для осуществления импринтинга уже должны быть развиты распознаватели всех примитивов восприятия, которые будут участвовать в общем фиксируемом образе и по которым будут распознаваться объекты подражания. Так же должны быть созревшими моторные зоны со стороны образов действий (распознаватели программ реагирования с пусковыми элементами). Импринтинг должен быть подготовлен на уровне рецепторных и эффекторных образов. Для импринтинга нужен свой критический период развития соответствующего слоя нейронов. Стоит его упустить, и характерная реакция не разовьется. Но если это произошло, то сразу становится возможно дальнейшее обучение только потому, что уже есть выделенные объекты дружественного окружения, выполняющего авторитетную учительскую функцию.

Бессознательное подражание

Использование безусловных рефлексов в моторных ответных реакциях обеспечивает наработку образов действий, доступных данному организму для целенаправленного реагирования. С самого раннего возраста животные пытаются совершать различные, сначала всегда хаотичные движения и набирают опыт владения своими лапами, крыльями, когтями, зубами и вообще телом. Теперь, чтобы достать что-то, приблизить, схватить и т.п. животное может использовать самые простые моторные приемы. Но на то, чтобы освоить эффективные сложные движения случайно-хаотичными попытками, требуется все больше таких попыток и времени, так что все ограничивается только простыми действиями. Одновременно начинает формироваться то, что обеспечивает процесс заимствования чужих навыков для создания сложных моторных действий - начинают развиваться наследственно заготовленный функционал лобных долей.

Общая картина развития адаптивных систем описана в статье "Последовательность формирования субъективных абстракций в механизмах произвольности выбора" (fornit.ru/67439). Система функций лобной коры направлена на то, чтобы создавать новые привычные реакции потому как имеющаяся база безусловных и условных рефлексов принципиально не может решать такие задачи: безусловные рефлексы - это наследственно передающийся функционал, который не годится для новых условий существования, а условные рефлексы всего лишь являются синонимами уже существующих реакций для новых пусковых стимулов (fornit.ru/64936) и так же не решают проблему создания новых реакций.

Что нужно для того, чтобы система генерации новых реакций могла функционировать?

1. Необходимо распознавание образа текущих условий и образа актуального стимула. На время процесса формирования новой реакции образ стимула должен удерживаться в активном состоянии даже если исчезли его признаки в восприятии. Природа решила этот вопрос обратными связями, поддерживающими образ в активном состоянии (циклы А.Иваницкого). Сам же актуальный образ (т.е. наиболее важный и новый) выбирается среди других за счет "ориентировочного" рефлекса безусловного типа (Е.Соколов: fornit.ru/5134).

2. Необходимы механизмы имитации чужих действий потому как другого способа достаточно эффективно сформировать ответную реакцию для текущих условий принципиально не существует.

3. Необходимы механизмы фиксации опыта действий. Такой опыт должен быть специфичен к определенным условиям и отражать причину и следствие: стимул и ответную реакцию. Это те Правила причин и следствий (fornit.ru/67560), которые субъект может использовать впредь. Значимым компонентом Правил является эффект от совершенного действия (негативный при неудаче и позитивный при удаче). Значение эффекта будем называть субъективно оцененной значимостью, которая делает понятным смысл ситуации восприятия стимула и ответа на него (fornit.ru/66643).

Вся префронтальная лобная кора существует для того, чтобы решать проблемы нахождения новых реакций для непривычных условий. Для этого и нужна психика со всеми ее проявлениями, осознанием, произвольностью выбора цели и действий. Т.к. все механизмы префронтальной коры работают только с одним каким-то удерживаемым актуальным образом, то решается только одна проблема в каждый момент. Гиппокамп с помощью ориентировочного рефлекса подключает то один, то другой актуальный образ к лобной коре, оставляя другие самоподдерживаться в фоне. Главный цикл удержания, подключенный к лобной коре, решает текущую проблему нахождения подходящей реакции, назовем это - главным циклом осмысления. Все другие фоновые циклы отрабатывают различные функции обработки вне осознания (бессознательное). В случае появления решения в подсознании (обычно по ассоциации с известным) фоновый цикл становится главным, и решение осознается как инсайт (fornit.ru/66140).

Только главный цикл имеет доступ к актуальной информационной картине ситуации, содержащей все характеристики образов ситуации и их значимости (fornit.ru/66643), что и придает понимаемый смысл ситуации. Эта картина воспринимается субъективно как ощущения - в виде абстрактных значимостей всех составляющих образов (fornit.ru/50394).

Но на начальных стадиях развития при подражании нет осознания и важно просто отзеркалить чужие Правила, чтобы набрать опыт реагирования и, учитывая, что учитель - заведомо доброжелателен, а правило принимается доверчиво, эффект учительского правила всегда позитивен (считается заведомо полезным для подражания). На начальном этапе набора учительского опыта вовсе не нужно что-то понимать, осмысливать и решать, достаточно механически сохранять Правила в эпизодах памяти жизни совершенно бессознательно.

Механизм бессознательного подражания в виде привычного автоматизма (fornit.ru/5333) для его моделирования не представляет собой какой-то сложности. Он реализуется множеством возможных и приемлемых механизмов по типу наследственно формирующихся функций. В системе Beast существуют такие функции (бессознательное подражание: № 13), которые активируются в определенной ситуации актуального стимула и фиксируют учительские правила в кадрах эпизодической памяти.

В природе сделано все для того, чтобы бессознательно перенимать простые реакции у особей, с которыми установилось доверие (fornit.ru/67830). Поэтому простое подражание чужой мимике уже будет оцениваться как проявление доверия.

Наработав базу учительских Правил, становится возможным пробовать использовать их в схожих условиях и уже осмысленно оценивать эффект от пробных действий. Так возникают моторные Правила уже собственного опыта пробных действий, в которых эффект может быть как позитивным, так и негативным.

Осознанное подражание

Опыта бессознательного подражания оказывается недостаточно для того, чтобы решить проблему нахождения сложного ответного действия. Если в главном цикле удержания стимула при распознавании ситуации выявляется насущная цель решения проблемы, то становится возможным подсматривать не любое чужое действие, а только то, которое при наблюдении приводит к достижению поставленной цели.

Новые искомые действия должны приводить к решению текущей проблемы, если она есть. Цель - такой образ предположительного результата решения проблемы, который позволяет распознать удачные и неудачные действия, т.е. удачное достижение решения проблемы или неудачу. Этот эффект распознавания придает определенную значимость текущему Правилу причин и следствий и позволяет использовать Правило для уверенных действий или для избегания нежелательного.

Цель становится основой направления произвольной деятельности, в том числе для провоцирования другой особы на показ полезных решений стоящей проблемы. Целевое переключение внимания на необходимые образы и запросы к неосознаваемым информирующим функциям создает эффект заинтересованной автономности действий и формирует субъективную картину понимания значимости (смысла) текущей ситуации (fornit.ru/50394).

Осознанное подражание так же реализовано в системе Beast (функция № 11). Кроме того, любое действие Beast оценивается по его результирующему эффекту и фиксируются Правила. Кроме моторной эпизодической памяти есть дерево ментальной эпизодической памяти, в котором фиксируется эффект попыток использования различных наследственно предопределенных функций поиска решения.

Самое главное: природа с самого начала развития организма высших животных начинает наводить мосты между системами восприятия, распознавателями сложных образов, включая образы чужого эмоционального состояния и механизмами решения проблем (т.е. нахождения подходящей реакции) на уровне психического функционала - в виде обеспечения импринтинга, бессознательной и, затем осознанной имитации.

В литературе есть много статей по "зеркальным нейронам", в которых делаются попытки не столько объяснить механизмы имитации, как констатируют сам такой процесс, как "черный ящик". Совершенно не принципиально, каким именно образом реализуются механизмы отзеркаливания, тем более что для моделирования адаптивной системы вовсе не нужна эмуляция нейросетей (fornit.ru/67666), главное - реализация самих принципов адаптивности. Поэтому здесь не будем останавливаться на концепции "зеркальных нейронов" ввиду малого практического эффекта.

Огромный массив фактических данных исследований по явлениям имитации дает очень много полезной информации для обобщения. Так, выясняется, что подражать можно не только учителю, а даже неодушевленному предмету, наблюдая причины и следствия изменений с его участием. И "зеркальные нейроны" это показывают (fornit.ru/7496):

“оказалось, что эти клетки срабатывают не только тогда, когда обезьяна видит чужие манипуляции с предметами и не только тогда, когда она наблюдает социальные контакты, но и тогда, когда она видит взаимодействие неодушевленных предметов; иными словами, когда макакам показывали в кадре столкновение двух игрушек, у обезьян включались те самые зеркальные нейроны”.

Осознание происходящего в контексте поставленной цели позволяет использовать любые наблюдаемые причинно-следственные явления для сохранения опыта и использования усвоенных Правил в своих целях.

В работе "Зеркальные нейроны, физиологическая роль, особенности функционирования и эмоционально насыщенная когнитивная карта мозга" (fornit.ru/67840) делается предположение, что зеркальные нейроны осуществляют активацию сложных профилей образов восприятия и с помощью невыявленных механизмов ("черного ящика") образуют мост между этими образами и субъективным пониманием ситуации, чужого состояния, эмоции и другими субъективными ощущениями. Если бы делалось хотя бы принципиальное предположение о связи этих механизмов, то концепция зеркальных нейронов и их черного ящика была бы оправдана, но она просто ни чего полезного не сообщает.

Создание модели Beast обошлось без черных ящиков и функционала "зеркальных нейронов". Все механизмы системы нахождения новых реакций, альтернативных привычным, с очевидностью демонстрируются в программной реализации без появления трудных нерешенных проблем. Почему-то, сконцентрировав внимание на "зеркальных нейронах" упускаются множество принципиальных механизмов, обеспечивающих целостность и эффективность системы нахождения альтернативных реакций, механизмов, описываемых такими авторами как О.Виноградова, Е.Соколов, А. Иваницкий. При этом в статье оказывается много в самом деле полезных замечаний и наблюдений, общим из которых является: "функции, которые приписываются зеркальных нейронов, превращаются в функции коры больших полушарий, которая является частью эмоционально насыщенной когнитивной карты мозга".

По тексту следует, что под "когнитивной картой мозга" имеется ввиду иерархия зависимых от условий Правил:

"Прочное представление времени и пространства в гиппокампе предполагает фундаментальный механизм для формирования пространственно-временного континуума в рамках согласованных воспоминаний. Можно полагать, что клетки времени, совпадающие по особенностям функционирования с клетками места, выстраивают внешние события во временной последовательности, так как активность клеток места меняется и при изменении внешних событий. Это очень важно, так как память консолидирует временную последовательность событий, и память воспроизводится во временной последовательности".

Фактически здесь описывается структура кадра эпизодической памяти, реализованная в системе Beast.

В цитируемой статье функция зеркальных нейронов сводится к указателям на фрагменты эпизодической памяти, связанные с определенными эмоциональными состояниями и условиями текущей ситуации.

"Процессы осознания и идентификации – это взаимодействия “Down Up” сигнала с “Top Down” сигналом из префронтальной коры. Эмоционально насыщенная когнитивная карта мозга формируется интеграцией нейронов гиппокампа нейронами коры больших полушарий. Наше “Я”, через процессы самосознания, самоидентификацию и виртуальный скачок (тот самый черный ящик) взаимодействуют с нейронами больших полушарий, получающих информацию о процессах в окружающей среде и формирующих контекст окружающей среды, представляющий собой наше субъективное ощущение. Новая информация о процессах в окружающей среде, консолидируется эксплицитной памятью с помощью специфической модификации экспрессии генов, и хранится в открытом доступе, то есть в состоянии быстрого воспроизведения при напоминании. ... Следовательно, нейроны нижней теменной доли кодируют одно и то же действие (хватание) по-разному В СООТВЕТСТВИИ С КОНЕЧНОЙ ЦЕЛЬЮ ДЕЙСТВИЯ. Они могут предоставить нейронную основу для прогнозирования последующих действий другого человека и определения намерения. ... Обучение с помощью зеркальных нейронов лучше назвать “Обучение через подражание или обучение с учителем”. Когда родители обучают детенышей охотиться, то детеныши наблюдают как это делают родители и подражая им сами обучаются охотиться. ... зеркальная нейронная система может быть активирована только после того, как цель наблюдаемого действия прописывается некоторыми другими структурами мозга".

В статье делается вывод о неизбежности осознанной постановки цели перед любым актом осознанной имитации.

"Целенаправленное поведение - это активный поиск объектов удовлетворения потребности, которая контролируется когнитивной картой и подкрепляется или не подкрепляется оценочной функцией эмоциональных состояний. Оценочная функция, точнее формирование эмоционально положительнох состояний или подкрепление, а также формирование эмоционально отрицательнох состояний очень важна для выживания и развития организма.

Наше осознанное “Я” оказывается в центре нашего субъективного мира, в середине окружающей среды, в которой мы существуем. При этом очень интенсивно работает наша память, которая превращает окружающий нас мир в наш внутренний мир, со всеми вытекающими из этого последствиями".

Базовые информационные функции

Накопление опыта сначала бессознательных учительских Правил у авторитетных особей, а затем целенаправленная осознанная имитация формирует базу возможных образов действий. Практически нет хоть сколько-то значимого числа самобытных таких образов, а все, чем мы пользуемся, от произношения отдельных слов до целых фраз, заготовки интонации, жестикулирование, мимика и особенности общения - перенимается у других особей и затем уже без привлечения сознания (без ориентировочного рефлекса удержания образа для его информационной обработки) используется в практике общения и подготовке к общению, включая самую сложную творческую деятельность. Любое художественное произведение - это новые сочетания ранее заготовленных шаблонов. И если оно вдруг по какой-то причине таковым перестанет являться, то станет недоступным для понимания целевой аудитории.

Можно представить себе множество самых изощренных и эффективных информационных функций, которые в процессе решения субъективных проблем, по запросам целевой произвольности формируют сложные творения. В реализации Beast для этих целей используются десятки таких функций (fornit.ru/66141), качество которых на уровне наследственных механизмов и обеспечивают эффективность творчества в решении целевых задач и определяет творческий потенциал особи.

Не сложно зримо представить себе запросы к информационным функциям: по желанию мы можем вспомнить места, где были особенно счастливы и что именно мы при этом делали. При этом происходит выборка из кадров эпизодической памяти сначала эпизодов, оцененных как счастливые (высокая позитивная значимость), а затем раскрытие образа восприятия и образа действий. При понимании принципов организации нейросети и принципов таких запросов в программной реализации, становится ясно, как именно работают подобные функции, и их механизмы не представляются сложными. Для запроса используются "указатели" - элементы запроса, которые были связаны с соответствующими кадрами эпизодической памяти во время формирования опыта. В нейросети указатели - нейроны, активность которых активирует сложные связанные образы. Именно из таких нейронов и образованы "когнитивные карты" в районе гиппокампа, способные активировать соответствующие эпизоды памяти и сделать нужную выборку информации из них.

Мы можем захотеть вспомнить, куда нужно поворачивать, когда мы дошли до определенного места, а после поворота - куда идти дальше, строя длинные маршруты. Мы играем в шахматы "блиц". Мы легко ведем беседы и не лезем за словом в карман потому как, в точности как привычные маршруты, последовательность ответа на услышанное, уже вполне известна и только в отдельных непривычных случаях приходится задумываться и привлекать другие информационные функции и способы придумать ответ. В привычных случаях мы просто используем принцип GPT (fornit.ru/66139) для подбора наиболее подходящего по смыслу (осознаваемой значимости) следующего действия. GPT не требует мышления, а лишь использует опыт цепочек Правил.

Итак, импринтинг и имитация - первичные функции набора личного опыта, подготавливающие префронтальную лобную кору к использованию этого опыта. Время набора правил должно соответствовать периоду развития, для этого возникают критические периоды созревания соответствующих зон мозга (fornit.ru/5199). В такие периоды обучение оказывается наиболее эффективным. Если особь минует этот период, ее обучение правилам становится очень затруднительно (эффект маугли: fornit.ru/6365).

Далее приобретенный опыт используют более эволюционно продвинутые механизмы, включая сопоставление и обобщение (fornit.ru/67823).

Процесс совершенствования понимания у людей продолжается до 30-35 лет - за счет развития механизмов произвольности управления интегральной информационной картиной (fornit.ru/50394).