Иерархия знаний размещается не в нейронной сети, а в информации, которая по ней циркулирует.

Возможности мозга

(живого и искусственного)

Re: О чём думает мозг

2002-08-18 12:13 "Природа сознания", конференция на сайте

Ячейки мозга-нейроны, как и ячейки RAM-конденсаторы, "хранят" своё состояние. Не зная правил хранения невозможно установить, что хранимые данные представляют собой bitmap или текст или коды программы. Ни в памяти, ни в компьютере нет этих "правил хранения". Они находятся в голове программиста или в учебнике. Эти правила принадлежат культуре. Они внешние по отношению к компьютеру.

Есть две ступени распаковки данных, хранимых в памяти, как состояния ячеек. Первая ступень - это преобразование состояния ячеек в материальный код, который выводится на экран. Вторая ступень - это понимание того, как этот код вписывается в прочие символы культуры. Первую ступень выполняет компьютер, используя программу, а вторую ступень выполняет пользователь компьютера.

На первой ступени при помощи врождённых и приобретённых правил преобразования нервных импульсов, информация о состоянии мозга, зависящем также и от текущих входящих потоков данных, преобразуется в усилия мышц. На второй ступени человек понимает, как эти движения (и вызываемые ими физические изменения в окружающем мире), вписываются в известные ему культурные символы.

В обоих случаях окончательный смысл данным придаёт человек. Отсюда следует, что конкретное устройство компьютера или мозга имеет довольно таки второстепенное значение. Важно только, чтобы эти устройства без особых искажений хранили и воспроизводили свои внутренние коды. А периферия (принтеры, руки, язык) должны однозначно преобразовывать внутренние коды в материальные символы.

По моему мнению, ни в RAM, ни в мозге не требуется иерархическое хранение данных. Иерархия возникает на уровне интерфейса, а не на уровне памяти.

Мозгу не требуется анализировать и классифицировать окружающий мир, сравнивать предметы или ориентироваться в пространстве. Его пространственное расположение относительно соседних частей человека никогда не меняется.

А вот положение человека изменяется, и ему приходится ориентироваться в пространстве. Для этого в первую очередь используются свойства пространства, во вторую очередь - свойства органов восприятия и движения, и в третью очередь используется свойство мозга запоминать и воспроизводить нужные коды, для управления мышцами.

Мозг, как и память компьютера, не имеет средств для распознавания физической природы источника данных. Этим он тоже похож на центральный процессор. Он принимает, перерабатывает, и выдаёт данные.

Re: Что является носителем мыслей
2002-08-16 fido7.ru.ai

В некотором смысле, мозг действительно выполняет логические операции и этим похож на компьютер. Отличие в том, что они хранят в памяти и обрабатывают.

Компьютер запоминает, обрабатывает и выводит на экран буквы. Каждую букву он хранит в одной ячейке памяти, и каждой букве соответствует нажатие одной кнопки на клавиатуре. Это очень эффективно для экономии памяти и ускорения обработки. В общем, компьютерное число, или цвет, или звук - это разновидности понятных нам символов. Все эти символы имеют внешнее по отношению к компьютеру материальное представление: изображение буквы или числа, определённые узнаваемые звуки и т.п.

Мозг, как нейронный процессор, хранит, обрабатывает, вводит и выводит нервные сигналы. Ни эти сигналы, ни хранимые в нейронах "данные" не имеют смысла понятных нам материальных символов. Все нервные сигналы являются "внутренними" для организма.

Поэтому, когда используют ассоциативный поиск понятий в базе данных, и представляют результат работы в виде предложения на естественном языке, то неправильно говорить, что такая система моделирует работу мозга. Точнее будет сказать, что она моделирует мышление: логику и способ рассуждений человека.

В работе мозга, конечно, есть своя логика. Но она не имеет отношения к логике мышления. Мышление опирается только на материально представимые символы и понятия. В этом смысле, мышление всегда образное.

Человек наблюдает внешний мир, мысленно играет с его образами, и при этом делает правильные или ошибочные или новые умозаключения, которые представимы в образах, и могут быть материализованы, например, высказаны или записаны на бумаге.

Мозг - это инструмент, похожий на компьютер по принципу работы, но не по характеру обрабатываемой информации. Он обрабатывает, хранит и в нужное время воспроизводит нервные сигналы для того, чтобы мы могли "вспомнить" какие-то усилия мышц, движения глаз и сигналы на сетчатке глаза, соответствующие образам из внешнего мира. Мозг обеспечивает нашу возможность пошевелить правильно голосовыми связками, языком, мышцами глаз и рук. Но при этом мозг не хранит и не обрабатывает образов из внешнего мира.

Мы в большой степени используем сам внешний мир для размышлений и для получения верных выводов об устройстве мира. Без использования органов чувств, и без активного действия в этом мире мы не смогли бы рассуждать вообще. Не было бы предмета, то есть образа, для рассуждения.

Чтобы отличить мозг, как биологическое устройство, от сознания, как способности воспринимать и сопоставлять образы внешнего мира, лучше не приписывать мозгу функций сознания. Мозг не имеет мышления, не хранит изображения лиц наших знакомых, не делает логических выводов о том, о чём мы рассуждаем.

Схема и устройство телевизора не имеют никакого отношения к тому, о чём говорит диктор.

Мой алгоритм самообучения, устроен именно так: с внешним миром общаются органы, а мозг, управляющий этими органами, не использует сведений о внешнем мире и об устройстве органов.

Есть ли в мозгу логические операции?
2001-03-30 23:24 ixbt

Очень многие думают, что внутри мозга выполняются логические (и другие) операции. Многие же думают, что операнды, над которыми трудится мозг, - это полноценные символы. Мы только не знаем "язык мозга", а то бы давно создали точно такую же и даже лучшую программу на этом языке.

Более осторожные говорят, что нет доказательств наличия такого языка. Но каждый нейрон уж точно выполняет сравнения и какое-то действие в зависимости от логического результата сравнения.

Первые молятся на базы данных (БД). Вторые - на нейронные сети (НС).

Откуда происходит идея о логике мозга? Мы умеем логично рассуждать и оформлять эти рассуждения в виде логических формул. Мы знаем, что внутри компьютера происходят именно логические операции. Размышляя о построении ИИ путём написания особой программы, мы приходим к выводу "по аналогии": видимо мозг человека похож на компьютер.

Внутри компьютера происходят логические операции, а на дисплее возникает изображение результата этих операций в понятной человеку форме. Так же и внутри мозга происходят логические операции (может быть наше мышление - это они и есть). Их результат выражается в виде понятных другим людям движений руками, ногами и языком.

Обратите внимание, что это не доказательство, а аналогия. И если на основании такого рассуждения вы становитесь убеждены в том, что "мозг думает за вас", то использовать логику в разговоре с вами бесполезно. Вы предпочитаете догматы веры.

Вот точно такая же аналогия. Говорящая голова в телевизоре порой рассуждает здраво и я могу предположить, что внутри телевизора выполняются операции над символами, в результате которых формируются логически обоснованные высказывания, преобразуемые говорящей головой в понятные нам звуки.

Но тут вы встрепенётесь: нет, это надувательство! Голова - сама по себе, а телевизор сам по себе. Даже если бы он был весь насквозь цифровой, то логика телевизионных микросхем не имеет никакого отношения к тому, о чём говорит диктор.

Да? А куда же подевалась ваша идея о логике мозга? Вы не хотите распространять эту аналогию на телевизор просто потому, что знаете, как он устроен. Оказывается, незнание работы мозга является для вас веским аргументом для вывода о присущей мозгу логике.

Рассмотрим теперь другую аналогию. Я знаю, что где-то на входе телевизионной системы действительно находится разумный человек. Понятные нам звук и изображение поступают в электронные каналы переработки информации. Там они могут быть многократно преобразованы в разные формы, оцифрованы или, наоборот, превращены в радиоволны. На выходе телевизионного приёмника вновь создаётся понятное нам изображение и звук, которые не имеют никакого отношения к тому, что происходит с сигналом при передаче. Никакого отношения. Обратите внимание.

Теперь посмотрим, откуда мы узнали, что рассуждаем логически. И как мы научились искусству рассуждения вплоть до программирования.

От рождения мы не были сильны в логике. Одинокий Маугли никогда не заговорит по-русски и не заинтересуется проблемой ИИ.

То, о чём мы сейчас говорим - это повторение уже сказанных слов с очень незначительными вариациями. Эти слова и идеи мы услышали от других людей или прочитали. На входе у нас имеются слова, знания, русский язык, способы правильного рассуждения, а на выходе - они же. Что происходит внутри мозга, не имеет к этому никакого отношения.

Вот почему мозг должен обеспечить нас способностью к обучению, но он вовсе не обязан рассуждать, делать выводы, "извлекать данные и знания". Это наша, а не его забота.

Не обязан, но если это полезно для того, чтобы мы лучше обучались, то пусть рассуждает. Эту полезность надо логически обосновывать, а не принимать на веру.

Как устроен нейрон?
1998-06-08 07:13 fido7.ru.ai

У моллюска Aplysia 20000 нейронов. Они довольно крупные и не слишком плотно расположены. Поэтому бедная Aplysia - жертва науки.

Количество нейронов в мозге можно оценить по его объёму. При этом можно ошибиться не более чем на порядок из-за различия в размерах нейронов. Например, у насекомых они в несколько раз меньше, чем у млекопитающих. У муравья до миллиона нейронов. У осьминога сотни миллионов. Все живые нейронные структуры можно считать сетями.

Уровень интеллекта животного зависит не только от количества нейронов. Осьминог довольно плохо ориентируется в пространстве, так как не имеет жёсткого скелета. Например, когда он догоняет краба и заплывает за ним в трубу, он видит, что краб в конце трубы уплыл в сторону. Осьминог не понимает, в какую сторону уплыл краб. Он статистически равновероятно сворачивает в конце трубы в разные стороны.

Такой же тест, проведённый на воронах, показывает, что они совершенно точно ориентируются и поворачивают всегда в нужную сторону.

Курица в конце трубы останавливается и делает "разгребающие движения лапами".

Между тем у вороны и курицы число нейронов раз в десять меньше, чем у осьминога.

Кроме того, у осьминога, а ещё заметнее у морской звезды, сильно рассредоточенное "Я", так как большая часть нейронов находится вне мозга в других нервных узлах. Бывает, что "ноги" морской звезды разрывают её, потому что у каждой ноги может быть своё мнение, о том куда ползти.

У простейших животных скорость передачи сигнала вдоль нервных волокон порядка 1 м/c, а у млекопитающих она доходит до 100 м/c. Это важно для быстрой реакции. По этому параметру роботы легко обгоняют человека.

Re: Вера и ИИ
1999-03-12 22:43 relcom.sci.philosophy

Evgenij Barsukov evgen@camd1.kkpcr.re.kr пишет

> Вы хотите сказать что мозг вашей бабочки непрерывно посылает самые разнообразные команды, и только некоторые из них выполняются "периферийными" органами?

Да. Орган сам решает, как интерпретировать команду.

> Точнее сказать, мозг не знает изначально реакцию от посылания некоего числа?

Точно не знает, но догадывается. Мозг вырабатывает команды не случайно, а на основе предыдущего опыта, так чтобы обеспечить успешное будущее. Я боюсь вас запутать, но, на самом деле, в моём алгоритме мозг не вырабатывает конкретных команд, так как смысл устройства органа ему не доступен. Он вырабатывает нечто вроде "действуй так же, как и 3, 48 или 61 секунду назад, если хочешь".

> в любой конкретной задаче (в том числе тех к-е достаются реальным живым существам) набор возможных действий физически ограничен. Т.к. центр управления живого существа неразделим с его органами, он в принципе не может быть способен на отдачу "несуществующих" команд. Это можно представить как ниточку-нейрон, соединяющий каждый орган и центр управления. Центр не может "дергать" за несуществующие "ниточки".

Верно. Но в живой нервной системе нет и "систематического" перебора вариантов. Движением какой-нибудь мышцы управляет сотня тысяч нейронов. Если попробовать перебирать и взвешивать хоть малую часть из 2^100000 вариантов команд, то никакой самый распараллельный мозг ничего достойного не выберет. Но если нервная система руки сама способна хранить сотню шаблонов поведения, то мозгу достаточно дёргать поочерёдно за одну из 100 ниточек. Это решает все задачи управления рукой и не требует никаких особенных вычислительных ресурсов.

> какие преимущества вы ожидаете от такого руководителя к-й не знает своих подчиненных?

Он приспособлен для управления любыми органами, даже если они имеют собственный мозг, или запоминают историю своего поведения на магнитной ленте, или вообще не имеют памяти.

> Но ведь число фактически опробованных вариантов (к-е только и есть смысл запоминать) довольно ограничено? Я не совсем понимаю в чем проблема.

Проблема в "смысле запоминать". Любой привнесённый смысл ограничивает универсальность системы, а заодно её усложняет.

> это потому что у него нет списка существующих органов чувств и команд движения. Иначе бы он мог достаточно быстро установить взаимосвязь между ними

А если этих органов и команд тысячи? А если некоторые из них аналоговые, некоторые символьные, а некоторые пневматические? По-моему, правильный "сознательный мотор" не нужно переписывать при замене, добавлении или усовершенствовании органов.

> список может быть и динамическим. Т.е. в нем может появится "5" и тогда придётся устанавливать новые взаимосвязи.

Верно. Появление новой команды относится к компетенции органа.

> в разработке ИИ важна универсальность любого метода включаемого внутрь неизменного кернеля, его применимость для "любой" задачи. Все что может быть зависимо от задачи, должно быть адаптируемым.

Re: Резервирование
1999-05-23 10:34 fido7.ru.ai

По-моему, мозг - это случайно сцеплённая миллиардная армия без иерархии. Хотя в нём и находят отдельные зоны, вроде резистора, подавляющего свист, но это разделение на зоны в большой степени кажущееся. Если бы к данной зоне подходил не слуховой нерв, а зрительный, или нерв, управляющий голосом, то эта зона мозга освоила бы зрительные функции или освоила бы управление голосом.

Естественная нейронная сеть - это лишь правильно организованная, защищённая от помех, устойчивая к дублированию и разрыву связей среда передачи информации. Интернет - хорошая аналогия.

Иерархия знаний (взводы, роты и батальоны) размещается не в нейронной сети, а в информации, которая по ней циркулирует. Вас накачивают знаниями и при этом никто не перекраивает нейронную сеть. Как хорошо структурированные, так и "анархично-хаотически-плазматические" знания и навыки могут храниться в одной и той же сети.

Среди специалистов по искусственному разуму ещё недостаточно понята идея о том, насколько важна эта правильная универсальная (нейронная) структура. Любая информация, попадающая в такую структуру, начинает обрастать смыслами и организовываться в систематизированные знания уже как идеальный объект, не зависящий от материального носителя, - возникает сознание. (см.также статью о философии возникновения сознания )

Так что второй задачей после создания среды, поддерживающей сознание, является правильная организация информационных каналов для общения с ним. Не с нейронной сетью, а с сознанием. Информация, оживляющая сознание, может быть любой, но хотелось бы, чтобы нам это было интересно. :)

Скорость мышления
1999-10-19 07:23 Конференция "Механизмы сознания"

Широко распространён миф об огромной информационной ёмкости и скорости обработки данных, присущих человеческому мозгу. По-моему, эти "сведения" мало обоснованы.

По-моему, обычный компьютер может хранить больше информации, чем мозг человека. Но в компьютере она неудачно организована. Это одна из причин, почему "интеллект" компьютера не может конкурировать с сознанием. Сознание - это активный процесс "поиска смысла", а не просто хранение данных.

Сравнивая мозг с тем вариантом ассоциативного мотора, который я разрабатываю, и который в перспективе ни в чём не должен уступать мозгу в обеспечении функционирования субъективного сознания, я вижу, что мозг - это довольно слабая информационная машина.

Человеческий мозг способен обрабатывать только около 5 фонем речи в секунду. Другое дело, что он способен за эту же секунду понять ассоциативный смысл этих фонем.

На мой взгляд, основные технические проблемы, которые нужно (осталось) освоить в конструкции кибер-мозга - это

- способность к широким, разнообразным ассоциациям, активизирующимся в сознании одновременно, и

- способность к побитовому приближению к решению (например, к правильному моторному навыку) вместо случайного подбора готового решения.

Вычислительная трудность задачи поиска ассоциаций (похожих ситуаций) в том, что она сводится к перебору всего содержимого памяти. Это так называемая проблема N^2 или двойных циклов, так как нужно сравнивать не отдельные "данные", а процессы, то есть последовательности данных.

Трудность постепенного самообучения в том, что привычные для нас "данные" невозможно представить в таком виде, чтобы каждый бит имел независимый смысл. А "многобитовое" информационно ёмкое поведение невозможно найти путём случайного поиска. Эта проблема называется "комбинаторный взрыв": для угадывания числа из 32 бит требуется 2^32 попыток.

Я понимаю, что технические подробности и пути решения этих проблем требуют объяснения. Но это пока выходит за рамки объявленной темы.

Как же оценить вычислительные ресурсы мозга в привычных компьютерных терминах?

Допустим, 5 фонем (то есть 5 известных мозгу команд) в секунду - это входная мощность одного информационного канала. Пусть человек имеет 100 таких каналов, то есть мозг снабжён сотней входных устройств, по эффективности сравнимых с органами слуха. (В мозге человека имеется около 100 ассоциативно важных зон, каждая из которых обслуживает свой "информационный канал".) Итого, мозг принимает 500 неких "чисел" в секунду. Если это двухбайтовые команды, то в год мозг перерабатывает 30 гигабайт данных. Запоминается очень незначительная часть из этого потока данных, так как они на 99.9% состоят из повторяющихся фрагментов, которые почти не требуют ресурсов для запоминания в ассоциативно устроенной памяти.

Закройте глаза. Обратите внимание, как сильно снижается подробность, того, что вы только что видели. Органы чувств поставляют мозгу большую информацию, чем он может накопить, а также - гораздо большую информацию, чем требуется для выработки поведения. Мозг правильно пользуется информацией, доступной только в данный момент, и может быстро устанавливать ассоциативные связи между наблюдаемым информационно насыщенным образом и хранимыми в памяти "заметками". Хранит он гораздо меньше, чем наблюдает.

Я думаю, что в пересчёте на компьютерную память мозг помнит не более 1 гигабайта данных. Это почти не зависит от возраста человека. С возрастом происходит "специализация" одних данных в ущерб другим.

Широко распространено такое мнение, что человек запоминает всё, что видит и чувствует, но он не умеет это вспомнить. В условиях гипноза или с помощью психолога человек может подробно вспомнить то, что, как ему казалось, он навсегда забыл. Такая точка зрения характерна для неспециалистов и некоторых психологов с недостаточным медицинским и естественнонаучным образованием.

Давайте не будем запоминать все изображения запахи и звуки. Попробуйте точно запомнить только одно изображение. Это примерно 10000х10000 цветных точек. И потом, точно, как фотоаппарат, нарисуйте его. При достаточном мастерстве на бумаге может в принципе получиться очень подробная картина. Но ни одна точка этой картины ни по цвету, ни по координатам не совпадёт с фотографией того же изображения. Будут нарисованы несколько обобщённые деревья, дома, люди. Кроме того, вы не сможете запомнить то, что нарисовали. Тестом является повторный рисунок.

Мозг не запоминает то, что видит, он это уже давно запомнил в обобщённых образах. А в данный момент мозг только устанавливает ассоциацию между той подробной картиной, которую видит глаз, и тем, "как это должно быть", в соответствии с жизненным опытом мозга. Максимальные ресурсы памяти используются только на запоминание того, что отличает эту картину от "типичной", причём опять - в очень обобщённом виде: "у этого парня слишком пустая сумка". Эта дурацкая фраза вызывает у всех обобщённо одинаковый образ, который в миллион раз менее подробный, чем в тот момент, когда вы, в самом деле, видите этого парня с сумкой. Между изображениями разных парней с сумками практически нет ничего общего по расположению пикселей.

Можно подумать, что "периферийные устройства" человека очень медленные, но мозг всё же быстрее их. На самом деле самые быстрые нейроны откликаются на входной сигнал примерно за 0.001 секунды, а типичное "время узнавания" для человека около 0.2 секунд. У насекомых реакция нейрона медленнее (0.01с), а время реагирования быстрее (до 0.05с). Любой промконтроллер и игровая приставка превосходят живой мозг по быстроте реакции и скорости обработки данных.

"Периферийные устройства" человека гораздо медленнее, чем модем или принтер. Но они адекватно быстры и подробны. Они работают именно в таком темпе, который соответствует входным способностям мозга. Благодаря высокой детальности "наблюдения" и "исполнения", и благодаря очень хорошей настройке на физические свойства внешнего мира, наши "внешние устройства" решают большую часть, если не 99%, проблемы сознания. Именно конструкция рецепторных и эффекторных нейронов обеспечивает плавное "побитовое" обучение, которое при традиционном вычислительном подходе к приёму "данных" от датчиков оказывается невозможным.

Итак, творческие способности сознания превосходят способности компьютера не потому, что мозг устроен "сложнее" или он имеет большие вычислительные ресурсы, а потому, что он вместе с другими органами приспособлен для поддержания сознания. Сознание эффективнее компьютера в таких задачах, в которых нужны (субъективные) цели. Первоначальные инстинкты и желания служат стимулами для развития сознания и формирования более развитых целей, (о чём более подробно написано на страницах моего сайта :).

Re: Скорость мышления
1999-10-20 22:24 Конференция "Механизмы сознания"

Нейрохирурги обнаружили место в мозге человека, при стимуляции которого, человек, лежащий на операционном столе и находящийся в сознании, поднимает руку. Когда его спрашивают, зачем он это сделал, то он говорит, что просто ему захотелось поднять руку и объясняет причину:

- затекла;
- проверить, не нарушена ли у него возможность управлять рукой в результате операции;
- надоело лежать неподвижно и т.п.

Важно, что это не "вмешательство в систему управления рукой", а вмешательство в формирование воли.

Если вы общались со следователями, или вели самостоятельное расследование, основываясь на свидетельских показаниях, или смотрели детективы, то вы, наверно, обратили внимание, что многие детали в показаниях свидетелей не согласуются. Часто можно найти противоречия даже в рассказах одного свидетеля, сделанных в разное время.

Поэтому наличие "подробностей" в рассказе или в собственных воспоминаниях не должно обманывать. Напротив, люди всегда обманываются, считая, что они вспоминают всё точно так, как было. Способность вспоминать что-то с подробностями равна способности фантазировать, и вовсе не означает, что до момента воспоминания всё хранилось в мозгу.

Я думаю, что огромные терабайты, хранящиеся в мозгу - примета нашего времени. При фон Неймане слова "байт" не было, и мало кто, кроме Неймана, рассуждал о мозге, как о вычислительной машине.

Приписывая мозгу "вычислительную" природу приходится считать, что ощущения обрабатываются в соответствии с "фон Неймановской" технологией: данные во всей возможной полноте поступают на хранение в память; затем над ними происходят побитные операции сравнения и арифметических действий; затем результат помещается в соответствующие "регистры", где формируются команды, управляющие различными органами.

Допустим, мозг обрабатывает изображение. Мы считаем, что оно обрабатывается по пикселям, как это происходит в современном компьютере.

Допустим, мозг обрабатывает звук. Мы считаем, что звук хранится в виде Фурье-спектра в диапазоне от 20 до 20000 Гц с шириной спектральной полосы около 0.001 от частоты (хороший музыкант может различить такие звуки), то есть всего около 1000 полос, и детальностью в 24 бита по амплитуде ("CD-качество" - это 16 бит). На основе этих данных можно посчитать, что обработка звука требует таких же огромных ресурсов, как и обработка изображения: 20000 раз в секунду "воспринимается" 1000 трёхбайтовых чисел, всего около 100 мегабайт в секунду.

Всё это - голая фантазия.

Эксперимент показывает, что человек способен распознавать не более 5 фонем в секунду. Не спектральных полос и уровней громкости, а "фонем", то есть неких стандартизованных до автоматического восприятия звуков.

Даже судьи в фигурном катании отличают прыжки в три и четыре оборота не подсчитывая обороты, за которыми они не успевают проследить, а по другим косвенным признакам, и иногда ошибаются. Они не видят, то, что может зафиксировать видеокамера. Они видят иначе, чем "компьютер".

Я читал о таком эксперименте по изучению слухового восприятия. Электронный генератор при одном положении движка резистора мог выдавать звук, напоминающий слог "да", а при другом крайнем положении движка этот звук был похож на "ба". По спектральным характеристикам переход от одного звука к другому происходил очень плавно. Никакой "границы между разными слогами" не было. Тем не менее, испытуемые замечали, что слог "да" сменяется слогом "ба" при совершенно определённом положении движка. Никакого промежуточного звука между этими двумя слогами они не слышали.

Новорожденный ребёнок воспринимает около 2000 различных фонем человеческой речи. По мере развития речи его слух всё более специализируется на восприятии родного языка, а "творческие способности" слуха уменьшаются. Взрослый человек уже плохо различает звуки чужого языка, зато хорошо и даже при больших помехах узнаёт 50-60 фонем родного языка. Не сотни тысяч спектральных полос и уровней громкости, а всего нескольких сотен стандартных звуков в темпе 5 штук в секунду. Вот, что говорит эксперимент.

Re: Нейросеть и звук
2000-04-10 17:38 fido7.ru.ai

Об устройстве уха можно почитать в учебнике: Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлор, Биология, М.Мир, 1990, т2, стр. 284

Между барабанной перепонкой и улиткой находится среднее ухо, заполненное воздухом. В среднем ухе расположены 3 последовательно соединённые косточки, которые называются молоточек, наковальня и стремя. Они передают колебания от барабанной перепонки к входу улитки. При этом механическая амплитуда колебаний увеличивается, а площадь колеблющейся поверхности уменьшается, примерно в 20 раз.

Улитка представляет собой изогнутый (спиральный) канал длиной 35 мм. Внутри улитка разделена продольными перепонками (мембранами) на 3 канала. Все они заполнены жидкостью. Акустический вход улитки "овальное окно" является входом в один из этих каналов. Колебания передаются из первого канала во второй, и из него - в третий через продольно расположенные мембраны. Первый и третий (внешние) каналы соединены отверстием для перетекания жидкости и уменьшения нагрузки при слишком больших колебаниях.

Второй и третий канал разделены не одной, а двумя параллельно расположенными мембранами, которые могут соприкасаться при колебаниях. На одной из них, "базилярной" мембране, расположено примерно 15000 рецепторов (чувствительных волосковых клеток). Упругими свойствами обладает сам канал улитки и мембраны, а не эти волоски.

Звуковые колебания, попадая в улитку, вызывают колебания продольных мембран. Из-за того, что их ширина и эластичность изменяются вдоль канала улитки, область максимальной амплитуды колебаний смещается от верхушки улитки к основанию при увеличении частоты звука.

Сенсорные клетки, волоски которых соприкасаются с колеблющейся "текториальной" мембраной, вырабатывают сигнал возбуждения в аксонах слухового нерва. Даже при очень узкополосном звуке одновременно возбуждаются сотни рецепторов, которые совсем не обязательно расположены рядом друг с другом. При увеличении громкости звука площадь соприкосновения колеблющихся мембран и количество зон регистрируемых колебаний увеличивается и в процесс вовлекается ещё больше рецепторов.

Для хорошей различимости звуков они должны иметь умеренную громкость. При слишком слабых звуках работает всего несколько рецепторов, что не обеспечивает достаточную статистическую точность на фоне внутренних шумов системы. При слишком громком звуке узкополосный звук возбуждает большое количество рецепторов, что характерно для широкополосного звука.

Задачи "выделения основного тона" или "распознавания на фоне шума" решаются не в ухе, а ассоциативными средствами мозга.

Новорожденный ребёнок не имеет опыта слухового восприятия. Быстрее всего он приучается связывать вид предмета и его звучание. Слушая себя и играя со звучащими предметами, ребёнок вырабатывает способность различать тембры, ритм и прочие свойства звука. Чем более активно пользуется своим голосом ребёнок и чем больше с ним говорят, тем быстрее он начинает говорить.

Слух не имеет шаблонных, данных от рождения, инстинктивно распознаваемых картин. Поэтому ребёнок одинаково легко обучается любому языку. По этой же причине при помощи специальных упражнений можно заметно развить музыкальный слух, по сравнению с теми, кто не занимается музыкой.

Однако с возрастом "творческие" способности слуха уменьшаются, и научиться понимать иностранный язык на слух становится всё труднее.

Евгений Корниенко