Динамика иерархических систем: эволюционное представление - Николис Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Остается неизвестным, каким из такой системы, включающей в себя в
качестве интенсивного фактора степень возбуждения ретикулярной формации,
можно вывести оптимальные коды, о существовании которых мы можем строить
те или иные предположения на основе эвристики. Понадобится провести много
новых экспериментов по нейрофизиологии ретикулярной формации и
таламокортикальной нейродинамики прежде, чем некоторые взаимно
однозначные отображения Q W удастся исключить как несовместимые с
экспериментальными данными.
Завершая этот пример, скажем, что мы стремились построить правдоподобную
модель некоторых аспектов связи в человеческом организме. Ключевой
вопрос, который так и остался без ответа, связан с эвристикой выбора
правила управления между поведением и опытом, которые позволили бы
достичь наилучшего компромисса во внутреннем конфликте между
самосохранением ("гомеостазом") и трансценденцией (через обучение тому,
как лучше всего моделировать партнера).
4.8. Возникновение новых иерархических уровней в самоорганизующейся
системе
Этот раздел можно читать независимо от предыдущего.
Наконец, мы попытаемся обрисовать в общих чертах условия, при которых
развивающаяся самоорганизующаяся система может увеличить число своих
иерархических уровней. После общей постановки задачи мы сосредоточим
внимание на частном вопросе возникновения нового более высокого
когнитивного1 уровня функционирования через когерентные взаимодействия
ранее некооперативных компонент (церебральные ткани у высших организмов).
В заключение мы изложим некоторые умо-
252
Глава 4
СО СС
=Г S
? а.
со гг
я го й 5 в> а а. о * -О-С х
Усреднение
(процессы
кросс-
корреляции]
Рис. 4.33. Последовательные иерархические уровни X, Y, Z
самоорганизующейся системы. Отдельные уровни коррелируют между собой. На
каждом уровне 2/ происходит множество процессов усреднения между
сигналами, поступающими от более низкого уровня (у,) и флуктуациями
окружающей среды (wij). Перенос сигналов при "передаче информации" и
"управлении через обратную связь" осуществляется на нейронном уровне,
например посредством импульсов, состоящих из последовательностей
потенциалов действий и/или выделений гормонов и нейротрансмиттеров, в то
время как процесс "хранения и интеграции" осуществляется посредством
постсинаптиче-ских подпороговых мембранных потенциалов, кросс-
коррелированных с вход-
Элементы теории информации и кодирования
253
зрительные замечания относительно возможного исхода динамического
конфликта, вызванного неадекватной связью, между двумя иерархическими
уровнями организма. Последние замечания призваны проложить путь к общему
анализу конфликта, который (в терминах теории игр) проводится в гл. 5.
4.8.1. Постановка задачи
Любая самоорганизующаяся система представляет собой иерархическую
структуру (рис. 4.33). Графически такую систему можно изобразить в виде
"перевернутого дерева" с ветвями, отходящими в стороны при спуске на
каждый шаг. Для простоты мы показали на рис. 4.33 одну ветвь. Вся
информация, поступающая на данный иерархический уровень по этой ветви и
по другим ветвям с более чем одного нижнего "яруса", суммируется.
Система как целое одновременно проявляет самую различную активность,
различные группы активности требуют различных типов описания (т. е.
различных наборов переменных и параметров). На каком иерархическом уровне
мы находимся, зависит от того, какой аспект поведения системы нас
интересует, а это в свою очередь зависит от способа нашего взаимодействия
с системой.
Но что физически точно определяет иерархический уровень и чем один
иерархический уровень отличается от другого? Прежде чем продвигаться
дальше, полезно попытаться найти ответ на эти два важных вопроса.
Иерархический уровень определяется числом, расположением и природой (т.
е. структурой и сложностью), а также степенью когерентного кооперативного
поведения функционально подобных (хотя анатомически, возможно, совершенно
различных) "элементов" рассматриваемой системы (или "ткаией" в случае
живого организма). Под "функционально подобными" элементами мы понимаем
совокупность элементов, которые для успешного выполнения данной задачи
или успешной активности должны кооперироваться.
Например, в случае дыхания цель состоит в снабжении кислородом альвеол
легких и в диффузии кислорода через стенки
ным множеством триггеров через синаптическую нейропередачу. Любой данный
иерархический уровень может быть "распознан" только более высоким
уровнем. Например, zi - z0 + ^ ^ai}- (t) (t) (t - т)^>, где z0.
озна-
i i i
чает самоподдерживающуюся активность на иерархическом уровне г, а "<7(0-
коэффициенты связи. Большими кружками обозначены возможные периодические
траектории (предельные циклы).
254
Глава 4
альвеол в кровь. Для достижения этой дели требуется сложный мышечный
аппарат, включающий диафрагму и межреберные мышцы, способные расширять и
сжимать грудную клетку, а также сложные системы нервных структур в стволе
