УПРАВЛЕНИЕ ДЕЙСТВИЕМ

Пусть у носителя есть рука, выполняющая действия в части пространства перед носителем и имеющая два пальца - большой и указательный. Оптика глаза создаёт микрообраз этого пространства действия. Каждая точка этого микрообраза пространства воспринимается определённым зрительным нейроном и имеет некоторый размер - это микрообласть пространства. Для выполнения действий с объектом на его поверхности надо выбрать одну или несколько точек и выбрать одну или несколько точек на поверхности руки. Совмещение выбранных точек действия на руке с выбранными точками на повехности объекта и будет первой частью действия. Вторая зависит от характера действия. Расчёт действия - это и есть расчёт перемещения точки действия.

Пусть есть три мышцы перемещающие руку по трём направлениям. Сокращение и расслабление одной мышцы приводит к движению руки по оси X, работа второй мышцы приводит к перемещению по оси Y, третья мышца перемещает руку вдоль оси Z. Есть три матрицы действий управляющие мышцами. Существует множество действий выполняемых носителем и для каждого есть своя схема. Управление действием происходит на основании сигналов, идущих от зрительных нейронов в матрицы действий мышц через соответствующие схемы.

Рассмотрим действие "дотронуться до чего-либо", "нажать на что-то". Перед действием рука находится в состоянии покоя. Она вытянута вдоль тела, мышцы расслаблены. Система восприятия также находится в начальном положении - все мышцы выполняющие перемещение головы, глаза и туловища находятся в положении покоя. Носитель смотрит прямо перед собой. Точка действия расположена на конце указательного пальца. Положение объекта в пространстве будет определяться относительно этой точки действия. Носитель видит объект расположенный слева от него. Нф позиционируется в относительный центр объекта схемой прицела глаза поворачивающей голову влево. Теперь объект возбуждает некоторый Нфn (n - это номер Нф в его продольном ряду) некоторой точкой своей поверхности, находящейся в условном центре видимой части поверхности, до которой и надо дотронуться. Управление действием приводит к такому перемещению руки, что точка действия оказывается совмещённой с точкой пространства, видимой этим Нф.

Отметим, что Нф воспринимает не саму точку поверхности, а её изображение считываемое зрительным рецептором. Носитель видит не предмет, а имеет его микрообраз в зрительной зоне мозга. Схема создания этого образа позволяет расчитывать реальные пространственные координаты объекта. В процессе действия носитель получит образ своей руки "дотрагивающейся до объекта" Это снова будет микрообраз в мозге. Образ руки дотрагивается до образа объекта - это то, что носитель "видит". Мозг вынужден иметь дело с "двойной бухгалтерией". Одни расчёты позволяют создавать микроизображения в мозге, а вторые позволяют выполнять макродействия с реальными объектами. Эти расчёты согласованы и, в результате, можно, находясь внутри нейроной зрительной иллюзии, осуществлять точные действия с реальным миром. Рука действительно дотронется до объекта.

ДЛЯ ВЫЗОВА СХЕМЫ НАЖМИТЕ ОДНУ ИЗ ЭТИХ КНОПОК.

Трудно представить, что мозг человека использует пространственные координаты при расчёте действий. Поэтому рассмотрим управление действием с помощью логических схем. Схема 9. Пусть в данном акте восприятия есть две матрицы действий необходимые для расчёта начальных условий управления действием с объектом в нашем примере. Пусть голова носителя повёрнута влево на некоторый угол, при этом в её матрице действия последним (старшим) будет возбуждён управляющий нейрон Н1. Пусть матрица действия линзы имеет старший возбуждённый нейрон Н2, по которому определяется дальность до точки поверхности воспринимаемой Нф. В определении условий действия могут участвовать и другие м.д. Если бы голова была повёрнута ещё и вниз, то в схеме участвовала бы и м.д. управляющая таким поворотом.

При расчёте пространственных координат объекта с помощью логических схем мы получим эти координаты не в виде значений самих координат, а в виде сигналов управляющих движением частей тела и приводящих к совмещению пространственного положения части тела с искомой точкой пространства. Каждой комбинации управляющих нейронов в матрицах действий, участвующих в определении координат точки поверхности объекта, соответствует определённая точка пространства и соответствует совокупность сигналов к матрицам действий руки, выводящая точку действия на руке в эту точку пространства. На основании этих данных можно расчитать и реальные пространственные координаты, но для этого нужен программируемый процессор.

Все управляющие нейроны всех матриц действия участвующих в определении начальных условий управления действием соединены между собой через логическую схему. Сами управляющие нейроны являются источниками сигналов на входах этой схемы. Комбинация старших возбуждённых нейронов является комбинацией входных сигналов этой схемы. На схеме 9 показана часть этой общей схемы, соединяющая два старших нейрона через л.н. "И" серии 1. Наличие возбуждённого управляющего нейрона в любой другой м.д. входящей в схему блокирует сигнал выходящий из этого л.н.1 через л.н.6 свой для л.н.1. На блокирующий вход л.н.6 подают сигналы все управляющие нейроны других м.д. Выходу результирующего л.н.6 в этой схеме соответствует только одна точка реального пространства - та, в которую "смотрит" носитель и с которой надо выполнить действие. Если носитель изменит положение головы или объект будет удалён от носителя и изменится форма линзы, или произойдёт иное изменение начальных позиций восприятия, то изменится комбинация старших нейронов и будет сигнал на выходе другого л.н. серии 6 которому будет соответствовать другая точка реального пространства.

Действие дискретно и существует ограниченное количество точек пространства, с которыми можно совместить точку действия на руке определённую для действия "дотронуться". Пусть каждой возможной координате пространства, в котором выполняется действие рукой, соответствует одна ячейка памяти управляющая сокращением мышц руки таким образом, чтобы совместить точку действия со своей точкой пространства. Ячейки памяти соединены с многоразрядным каналом передачи сигнала через схемы, сверяющие номер ячейки с числом в канале. Выходу каждого л.н.6 в первой части схемы 9 соответствует одна ячейка. Л.н.5 является техническим элементом, сигнал на выходе которого равнозначен сигналу на выходе л.н.6. Выход каждого л.н.6 соединён с теми разрядными линиями канала связи с ячейками памяти, в которые надо передать единицы (сигналы) чтобы образовать двоичный номер ячейки соответствующей этому л.н.6. Канал связи является шиной адреса ячеек, а выставляют эти адреса в шине выходы л.н. серии 6.

Ячейка памяти сравнивает свой номер с числом в канале и при совпадении выход логического нейрона фиксирующего совпадение подаёт сигнал в матрицы действий руки. Это псевдоячейка, она ничего не запоминает, она сверяет свой код с кодом в канале связи через л.с. рассмотренные в других примерах и при совпадении даёт серию стандартных сигналов в другие схемы.

Выход работающего л.н.6 подаёт сигнал на начало всех матриц действия руки. Действие должно выполняться последовательно, т.к. мышца перемещает руку, последовательно сокращаясь на одну величину сокращения за другой. На схеме 9 сигнал поступает на триггер Т1, который передаёт сигнал на возбуждение управляющего нейрона, от которого сигнал идёт к мышце. Выбранная ячейка памяти подаёт блокирующий сигнал на соответствующий ей л.н. серии 3 свой для управляющего нейрона. Этот сигнал определяет в какой точке матрицы действия должен остановиться сигнал, идущий от начала матрицы и, соответственно, в каком положении должно прекратиться сокращение управляемой мышцы. До этого места сигнал последовательно проходит по м.д. от Н1 через л.н.3 к Н2 и т.д., возбуждая управляющие нейроны и вызывая сокращение мышцы. Если для выхода в заданную точку пространства не нужна работа какой-либо мышцы, то подаётся нулевая координата и нулевая ячейка блокирует доступ к этой м.д. через л.н.2 "ИЛИ1". В результате работы мышц точка действия совмещается с искомой точкой пространства. Для получения максимального сокращения мышцы подаётся сигнал только на вход матрицы действия.

ДЛЯ ВЫЗОВА СХЕМЫ НАЖМИТЕ ОДНУ ИЗ ЭТИХ КНОПОК.

Возможна ситуация когда для перемещения точки действия необходимо расслабление мышц. Для этого в каждой м.д. собрана схема 9.1. Каждая ячейка памяти подаёт сигналы на входы В триггеров с наибольшими номерами в матрицах действий по линии М для их отключения. Здесь считается, что время выключения триггера равно времени торможения управляющего нейрона и расслабления мышцы на одну величину. Включённые триггеры подают блокирующие сигналы на л.н. серии 4 свои для линии М. Линия М также подаёт сигналы на л.н. серии 4. После торможения триггера с большим номером (Т3) снимается его блокировка с л.н.4 и сигнал от линии М проходит к входу В триггера с меньшим (Т2) номером и выключает его. Так происходит последовательное отключение триггеров и расслабление мышцы. Ячейка памяти, также, подаёт блокирующий сигнал на тот л.н.4, ниже которого сигнал не должен опускаться.

Комбинация возбуждённых нейронов в матрицах действий приводит к сокращению (расслаблению или их комбинации) мышц на такие величины, что точка действия перемещается в точку пространства, в которой находится искомая точка поверхности объекта.

Носитель должен получить сигнал о выполнении действия. Для этого под поверхность пальца, выполняющую действие, установим сенсорный датчик или тактильный рецептор, который при нажатии на эту поверхность производит сигнал являющийся тактильным ощущением носителя. Тактильные рецепторы (Rt) могут участвовать в управлении действием, например, блокируя управляющий сигнал от л.н. серии 6 через л.н. серии 5 свой для л.н.6 в схеме 9 при соприкосновении с невидимой преградой, стеклом, например. Тактильные ощущения можно также запомнить, выделив специальную область мозга организованную аналогично зрительной области. Можно описать тактильные образы объектов и их матрицы, но это не актуально для нас.

Мотив действий

Мотив действий рассмотрен на схеме 9. Он состоит из регистра 4, соединённого с каналом передачи сигналов к которому подсоединены ячейки памяти содержащие схемы управления действиями. Дадим каждому действию его порядковый номер - код действия. Канал мотива действий имеет несколько дополнительных разрядных линий, на которые выставляется код выполняемого действия. Каждая точка (микрообласть) пространства имеет ячейку памяти управляющую перемещением руки в эту точку для выполнения действий с объектом. Действий может быть много и для каждого нужны свои управляющие сигналы. К каналу мотива действий подсоединены другие "ячейки памяти" являющиеся схемами, управляющими различными действиями. Одно действие может обслуживаться несколькими ячейками памяти с разными функциями.

Рассмотрим вариант схемы действия "взять". Носитель должен взять яблоко. Пусть носитель имеет в качестве кисти руки манипулятор, состоящий из двух пальцев равной величины. Чтобы взять небольшой предмет надо раздвинуть пальцы на размер этого объекта по оси х на величину проекции линии поверхности объекта, воспринимаемой осью x прицела глаза. Пусть перемещение пальцев вдоль оси X выполняет одна мышца. Дополним схему 7 схемой 10.

ДЛЯ ВЫЗОВА СХЕМЫ НАЖМИТЕ ОДНУ ИЗ ЭТИХ КНОПОК.

Между каждой парой выходов Лn и Пn установим л.н.3 "И", выход которого через л.н.4 свой для л.н.3 блокируется выходами л.н.1 своего для Лn и л.н.2 своего для Пn и сигналами от пар выходов с большими номерами. Сигнал на выходе л.н.4 будет только у крайней пары выходов после завершения позиционирования глаза и вывода центральной линии образа в условную середину по оси х. Управление действием осуществляет ячейка мотива действий являющаяся логической схемой. Эта схема соединена с каналом мотива и берёт из него "расстояние" до объекта определённое схемой 9 в качестве комбинации входных сигналов схемы. В эту схему подаётся и сигнал от л.н.4 схемы 10 на соответствующий ему вход. Схема определяет с учётом дальности до объекта величину на которую надо раздвинуть пальцы для захвата объекта, учитывая оптический эффект уменьшения размеров образа объекта с ростом дальности до него. Сигнал из неё будет подан на матрицу действия, управляющую движнием пальцев вдоль оси х - на её вход и на блокирующий л.н., определяющий в каком месте матрицы сигнал должен быть остановлен, чтобы пальцы были раздвинуты на величину, равную центральной линии объекта или немного большую.

Точка действия находится между пальцами в центре той оси, вдоль которой они двигаются. Действие управляется аналогично действию "дотронуться" и точка действия должна быть совмещена с точкой поверхности воспринимаемой Нф. Ячейки памяти, управляющие этим действием, подают сигнал на матрицу действия управляющую движением пальцев и, одновременно, на матрицы действий руки перемещающие точку действия находящуюся между пальцев в точку пространства соответствующую координатной ячейке. Рука движется к объекту и, при соприкосновении с объектом, тактильный рецептор, находящийся в точке действия между пальцев, останавливает это движение, если это необходимо.

Теперь надо зажать объект (без учёта усилия). Для этого сигнал от тактильного рецептора подаётся в линию М схемы 9.1 в м.д. пальцев для сброса триггеров, расслабления мышцы и сближения пальцев между, которыми теперь находится объект. Тактильные рецепторы, расположенные на внутренней части пальцев, при соприкосновении с объектом дадут сигнал блокирующий действие на л.н.5 в схеме 9 и выключат ячейки памяти управляющие действием, запретив и передачу кода действия в канал. Поскольку триггеры в матрицах действий останутся включёнными, то рука и пальцы остановятся в некотором положении. Объект взят.

Следующее действие - "откусить" яблоко, выполняемое как продолжение действия "взять". Управление действием передаётся другому источнику сигнала (рецептору голода, например), который подаёт в канал мотива действий код своего действия и координату стандартной пространственной точки расположенной в ротовой полости. Координатная ячейка даст на мышцы руки сигнал, вызывающий перемещение прежней точки действия, расположенной между пальцами, в точку, находящуюся в ротовой полости. Одновременно другая ячейка, выбранная по коду действия, подаёт сигнал на м.д. челюсти и открывает рот. Когда яблоко дотронется до зубов, сработает новый тактильный рецептор, который остановит движение руки, сбросит м.д. челюсти через линию М с некоторым усилием и закроет рот. Яблоко будет откушено и начнётся новое действие.

Носитель, как и человек, управляет действиями, пользуясь системами чувственного восприятия - зрительной, тактильной и другими.

АНАЛИЗ ОБРАЗА

Для машинной модели использующей многорецепторную систему восприятия будет актуальным перевод рецепторного образа объекта в координатный. После формирования образа носитель может проанализировать его для выделения элементов. Для этого можно использовать сравнение координат зрительных нейронов воспринимающих образ, проводя его с помощью специальной компьютерной программы. Например, на ровной поверхности есть кнопка, выделенная по контуру углублением. Программа должна сравнить координаты Z нейронов образа, определить нейроны с большей дальностью и выделить элемент поверхности ограниченный ими. Этот элемент можно запомнить как отдельную матрицу со своим кодом и установить связь между базовой матрицей и её элементом, добавив в схему пространственных связей раздел элементов образа. Здесь нет решений, это открытый вопрос так же, как и действия с элементами объекта.

Рассмотрим схему 11 - это схема передачи координаты Z зрительного нейрона процессору. Введём в схему зрительного куба ряд дополнений, считая, что на месте зрительного нейрона находится его л.с. Пусть вдоль каждого продольного ряда, состоящего из л.с. зрительных нейронов, проходят две сигнальные линии серии S16.n и S17.n, где n - это номер продольного ряда. Каждая л.с. данного ряда соединена со своей линией S16.n и подаёт в неё сигнал в случае возбуждения своего зрительного нейрона. В акте восприятия возбуждён только один нейрон в продольном ряду и его л.с. подаёт сигнал: 1) если анализируется образ объекта воспринимаемого отдельно от других, то сигнал подаёт линия Е, 2) если анализируется образ всей воспринимаемой объектной ситуации, то сигнал подаёт каждый возбуждённый зрительный нейрон (зрительный триггер). Сигнальная линия S16.n заканчивается триггером серии Т1, который она включает. В результате мы имеем проекцию образа объекта или объектной ситуации на заднюю стенку куба в виде набора включённых триггеров серии 1. Много образов могут иметь одинаковый набор триггеров проекции, но это не имеет значения для схемы. Сигнальная линия S17.n подаёт сигнал на входы В этих триггеров и выключает их.

ДЛЯ ВЫЗОВА СХЕМЫ НАЖМИТЕ ОДНУ ИЗ ЭТИХ КНОПОК.

На схеме 11 л.с. некоторого возбуждённого зрительного нейрона подаёт сигнал через л.н.4 "ИЛИ1" в линию S16.n и включает триггер проекции Т1.

Чтобы получить на регистре 2 координату z зрительного нейрона подается сигнал S18. Этот сигнал через л.н.1 "ИЛИ1" (1-1=0) подаётся на входы В триггеров регистра 2 и выключает их. Линия сигнала S18 соединена последовательно со всеми триггерами проекций продольных рядов, начиная с первого триггера в верхнем левом углу задней стенки куба и кончая триггером в нижнем правом углу, и соединяет триггеры в цепочку в последовательности порядковых номеров продольных рядов. Соединение каждого триггера с линией сигнала происходит через л.н. серии 2 свой для линии. Соединение каскадное. Выход первого л.н.2, соединяющего линию с триггером первого продольного ряда, является продолжением линии. Этот выход подаёт сигнал на вход второго л.н.2, на второй вход которого подаёт сигнал триггер второго ряда и т.д. Каждый включённый триггер с меньшим номером ряда блокирует прохождение сигнала к триггеру с большим номером ряда.

От линии S18 идут ответвления S18.n вдоль каждого продольно ряда. Каждая л.с. зрительного нейрона соединена с такой линией параллельно с другими л.с. зрительных нейронов их продольного ряда через л.н.3 "И" и сигнал на его выходе будет у л.с. возбуждённого зрительного нейрона после подачи сигнала S18. Это сигнал включает триггер Т2 работающей л.с., выход которого блокирует л.н.4 "ИЛИ1", через который л.с. подаёт сигнал на включение Т1. Триггер Т1 подаёт сигнал в ещё одну линию идущую вдоль его продольного ряда. Эта линия подаёт сигнал на вход л.н.5 "И" имеющийся в каждой л.с. Триггер Т2 подаёт сигнал на второй вход своего л.н.5 "И", выход которого включает Т3. После выключения Т1 этот л.н.5 не разрешит Т2 снова включить Т3.

Выход Т3 подаёт сигнал в линию С, к которой подключены все триггеры этой серии во всех л.с. Выходы соседних продольных рядов в линию С осуществляется через л.н.7 "ИЛИ2". Линия С блокирует сигнал S18, подавая сигнал на вход л.н.1 "ИЛИ1" и, одновременно, подаёт сигнал на вход В триггера Т1 через линию S17.n. Все триггеры серии 3 всех л.с. продольного ряда соединены с линией S17.n подающей сигнал на выключение триггера проекции ряда Т1. Предпологается, что блокировка S18 и выключение Т1 происходит одновременно и сигнал не проходит к следующей л.с. образа объекта и не происходит одновременной передачи координат от разных л.с. Т3 подаёт сигналы на те разрядные линии шины данных, которые образуют двоичное число - координату Z данного зрительного нейрона. Т3 подаёт сигнал S19, на серию л.н.6 "И" регулирующих работу регистра и разрешает через них запись числа из шины в регистр 2 (включение триггеров регистра). С регистра 2 координата может быть передана для записи в оперативную память.

Триггеры регистра имеют общий выход - это линия, в которую подают сигнал все включённые триггеры регистра. Общий выход подаёт сигнал S10. Этот сигнал, пройдя через часть схемы обозначенную разрывом, становится сигналом, разрешающим продолжение работы схемы 11 после передачи координаты в оперативную память. Линия этого сигнала соединена с входами В всех триггеров серии Т3 и отключает их. Снимается блокировка с сигнала S18, который проходит к следуюшей л.с. проекции образа (т.к. Т1 выключен, а Т2 не разрешает л.с. снова его включить) и повторяет процедуру передачи координаты. Выключение Т2 происходит после передачи координат всех л.с. входящих в образ. Для этого S18 после выхода из каскада подаётся на входы В этих триггеров.

Это схема интересна тем, что позволяет предавать через регистр 2 обычному процессору для использования в программах координатный образ объекта и переводит зрительный образ в математический, числовой.