НЕЙРОСЕМАНТИЧЕСКАЯ ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Комплекс:
"Предметная область −
Информационный канал − Информационная система"

Предметная область (ПО)
Любую физическую ПО можно рассматривать как некоторую дискретную пространственно-временную область с взаимодействующими объектами (ai, aj,).
При попадании нескольких объектов, в одну и ту же ячейку (область взаимодействия), происходит процесс
их взаимодействия.

Процесс взаимодействия объектов осуществляется в течение нескольких тактов времени t2‑t1.
Результат взаимодействия объектов выражается в изменении величины одного или нескольких параметров W, характеризующих их взаимодействие.
Любой W(t) может быть преобразован в текстовую форму.
многомерный физический процесс <-> текстовая форма

Энергетика физического процесса − это некоторый инвариант, характеризующий потенциальную глубину причинно-следственного распространения данного физического процесса
Предположим, что скорости распространения разнообразных физических процессов различны.
Мы будем рассматривать только такие ПО, в которых существуют малоэнергетические сопутствующие процессы с большими скоростями распространения, относительно основного физического процесса.

Будем предполагать,
что в любой ПО выполняются:
- принцип причинности (инвариантность
во времени и в пространстве),
т.е. если si → sj, то процесс si всегда вызывает sj;
- принцип глобальной дискретности (гладкости) процессов взаимодействия, т.е. если si (
) ~ sk (
), и si → sj, то и, скорее всего, sk → sj ;
- принцип субъектности,
т.е. каждый процесс ПО (si) имеет оценку полезности для ИС.

При взаимодействии объектов (например, {ai*aj}), в соответствии с F(ПО), порождается ЭСЕ - элементарная семантическая единица (s{ai*aj} =
),
которая однозначно порождается процессом взаимодействия этих объектов.
Все множество взаимодействий в данной ПО, представляет собой семантическое пространство, как совокупность ЭСЕ.
В качестве примеров ЭСЕ различных ПО можно привести:
взаимодействие элементарных частиц –
;
<Привет Петров, как дела? Нормально!> – взаимодействие объектов макроуровневых ПО;
образование двойной звезды из двух астрообъектов –
(на гигауровне).
ЭСЕ, порождаемые в ПО, суперпозиционно "сливаются" в непрерывный информационный поток.

Информационный канал (ИК).
В ИК происходит процесс формирования информационного ресурса
и его транспортировка к ИС.
Частота взаимодействия объектов в ПО
определяет плотность информационного потока в ИК.

В рамках рассматриваемого комплекса: ПО → ИК → ИС, задача ИС заключается в:
1. Воспринимать текстовую форму
2. Хранить информацию
3. Преобразовывать (качественно) информацию
4. Оценивать информацию
5. Выдавать информацию (текстовую форму)

Демонстрационный пример
МАКРИСРИСМАКДУБЛЕН
ПО
ДУБ
ЛЕН
РИС
МАК
ИС
____
"Генетич . программа"
Энергетика каждого прогнозируемого символа равна 1Е+,
Время обработки символа − один такт,
Энергетические затраты на обработку одного образа в ИС равна 1Е-.
Необходимо построить словарь образов, полностью покрывающий ТФ.
Каждые 12 тактов все образы потребляют на самообеспечение по 0,5Е-
aj
ai
ak

Результаты эксперимента
Первая структуризация словаря ИС
Форма словаря: (наибольший размер образа один символ):
<М><А><К><Р><И><С><Л><Е><Н><Д><У><Б>,
R(ИС)=12R*(0,5Е-/R) = 6E-,
прогнозирование (Т) = 0Т(т.к. у образа только один символ),
затраты энергии на распознавание = 12E-
контролирование потенциальной энергии ТФ = 0E+.
Итог: для односимвольного словаря = 18E- .

Вторая структуризация словаря ИС
а) Минимальная форма словаря: <МА><К><РИ><С><ЛЕ><Н><ДУ><Б>:
R(ИС)=8R =4Е-, прогнозирование = 0,5Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 8E-, контролирование потенциальной энергии ТФ = 4E+.
Итог а) 4Е- + (0,5Т * 8(образов на ТФ=12) = 4E+) + 8E- = 8E- .
б) Максимальная форма (без пересечения): <МА><КЛ><КР><КД><КМ> <ЛЕ>…<БД>:
R(ИС)= 20R=10Е-, прогнозирование = 0,2Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 20E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 4E+.
Итог б) 10Е- + (0,2Т * 20(образов на ТФ=12) = 4E+) + 20E- = 26E- .
Итоговый лучший эволюционный потенциал = 8E- .

Третья структуризация словаря
(наибольший размер образа в три символа).
а) Минимальная форма словаря: <МАК><РИС><ЛЕН><ДУБ>:
R(ИС)=4R =2Е-, прогнозирование = 2Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 4E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 8E+.
Итог а) 2Е- + (2Т * 4(образов на ТФ=12) = 8E+) + 4E- = 2E+.
б) Максимальная форма (без дублирования, т.е. без полного пересечения): <АКР><ИСР><ИСМ><АКД> <УБЛ><ЕНД> … <АКМ>:
R(ИС)= 36R=18Е-,
прогнозирование (Т) = 0Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 36E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 0E+.
Итог б) = 54E- .
Лучший итоговый эволюционный потенциал = 2E+ , 54E- → 2E+(!!).

Четвертая структуризация словаря (наибольший размер образа в четыре символа)
а) Минимальная форма словаря: <МАК><РИС><ЛЕН><ДУБ>:
R(ИС)=4R =2Е-, прогнозирование = 2Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 4E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 8E+.
Итог а) 2Е- + (2Т * 4(образов на ТФ=12) = 8E+) + 4E- = 2E+.
б) Максимальная форма (без дублирования): <АКРИ><ИСРИ><ИСМА> <АКДУ><УБЛЕ><ЕНДУ> … <АКМА>: R(ИС)= 48R=24Е-, прогнозирование (Т) = 0Т (на образ),
затраты энергии на распознавание = 48E-,
контролирование потенциальной энергии ТФ = 0E+.
Итог б) = 96E- .
Лучший итоговый эволюционный потенциал = 2E+ , 96E- → 2E+

Пятая и другие структуризации словаря
Лучший итоговый эволюционный потенциал
2E+ , 204E- → 2E+
Шестая структуризация словаря, седьмая … и т.д. → 2E+ !!!
Теоретический анализ результатов эксперимента показывает, что эволюционный потенциал ИС обратно пропорционален размеру словаря,
Размеры минимальных и максимальных словарей соотносятся как:
o(N) и o(N3) !!!
где: N – максимальный размер образа словаря

Автоструктуризация
информации в ИС
МАКРИСРИСМАКДУБЛЕН
ϕ
t01 t02 t03
МАКРИС
ЛЕН ДУБ
ИС
АКРИСРИСМАКДУБЛЕНД …
АКМ
N
РИС ДУБ
МАКЛЕН
N=4
N2+ [L/£]
o(N3) >> o(N) !!!
Минимальный словарь ИС ->
Образы ИС = процессам ПО
ИНФОРМАЦИЯ ПО – это есть образы ИС
N2(N-1)+N=36

Отображение информационного ресурса тремя классами ИС
Автомат "животн." ИС-человек
БШ
ПС
"Телесериал"
Реальный
bsejgr…
abcabc...
Mather…
При TИС = const (t)
RИС
TИС
t
линейный; логарифмический; const;
f = (RИС (t)) :
ИС

Решением проблемы автоструктуризации стало расширение понятия формального нейрона (МакКаллока-Питтса от 1943г.),
вводом в него относительности времени активации входов, что позволило получить нейроподобный N-элемент.
U(t)= Fi (U(X,t)), Fi (t) = FИС(U(t-1))

Объединив N-элементы в потенциальный
многодольный иерархический граф, удалось получить структуру аналогичную естественно-языковым.

Структурное описание НСС можно представить в виде многодольного графа:
Алгоритм обратного преобразования НСС в текстовую форму осуществляется уже за меньшее число операций и идет "сверху-вниз".
01100101011011011010001101101001 ??
Текстовая форма
Форма НСС
Алгоритм А1

Первый слой (доля графа) N-элементов – терминальный, фактически отображает алфавит А ЭСЕ, второй слой – "псевдослоги" и строится на пространственно-временных ссылках на предыдущий (терминальный) слой - информационное содержание N‑элемента, слой "псевдослов" – ссылается на "псевдослоги" и т.д., до самого верхнего N‑элемента, отображающего в себе через связи всю ПО.

Автоструктуризация
RИС = f(число N-элементов, число связей)в битах
1/P (компрессия) = --------------------------------------------------------- → 0
при t → ∞ TФИС = объем текстовой информации в ИС в битах
или ΔRИС / ΔTФИС → 0 и ΔRИС → const, при t → M
при t → ∞
Пример:
<ДОМЗЕБРЫСКИТНАДОМДОМВНАДОМВСКИТВНАСКИТВВЗЕБРЫНАВНА>,
правильно выделяются все ЭСЕ: <ЗЕБРЫ> <СКИТ> <ДОМ> <НА> <В>.
сдвиг алфавита А в кодах ASCII
<ЕПНИЖВСЬТЛЙУОБЕПНЕПНГОБЕПНГТЛЙУГОБТЛЙУГЖВСЬОБГОБ> на +1
на -133.

Структуру памяти ИС, в которой выполняется свойство гомоморфного отображения ЭСЕ ПО и их структуры в образы ИС и обратно, будем называть нейросемантической структурой (НСС)
N‑элемент (образ ИС) ↔ ЭСЕ (ПО)
Назовем процесс автоматического выделения семантических единиц в НСС –
автоструктуризацией.
НСС – это готовая структура данных (процессов и объектов) произвольной ПО для любой ИС.
Понятно, что ее автоматическое формирование открывает широкие горизонты для инженерии ИС.

Информационный ресурс в ИС можно представить как:
- "сигнал" или текстовая форма − простая суперпозиция ЭСЕ ПО;
- "информация" − сигнал, структурированный на иерархию ЭСЕ ПО;
- "знание" – иерархия НСС в ИС.
"линейный – сигнал",
"логарифмический
– информация”
"const - знание".
При TИС = const (t), RИС = f (SИС(t))
t
RИС
(бит)
TИС (бит)
t
RИС
TИС
t
RИС
TИС
ИС

НСС – это пример 1-го формального преобразования количественной текстовой формы представления информации в качественно новую форму – структуру ЭСЕ
Критерии достаточности: а) все пространство состояний; б) если человек может правильно структурировать данный текстовой материал в непривычной, но взаимнооднозначной нотации, в) наличие характерных особенностей динамического процесса при минимизации ресурса RИС

Следует также отметить, что все технические характеристики ассоциативной памяти на базе НСС: - время доступа,
- коэффициент компрессии-сжатия,
- надежность хранения информации и др.)
имеют тенденцию к улучшению, как в среднем, так и в абсолютных значениях, по мере роста объема вводимой информации из ПО.

Величина компрессии отражает потенциальную интеллектуальность ИС.
Псевдофрактальные файлы.

Адаптивный регулятор №1 на базе НСС.

Запоминая пары
и их оценку
для любого априорно неизвестного объекта управления,
регулятор №1, фактически перебором, заполняет
все возможное пространство его состояний (N*M ).

Адаптивный регулятор №2

Скорость обучения регулятора №2 почти не зависит от размерностей N и M (N – число состояний объекта, M – число состояний возможного управления, в эксперименте для простоты принималось N = M = 7, 15, 17,19, 21),
Т.е., пример регулятора №2 демонстрирует возможность практического преодоления "проклятия размерности".

На базе нейросемантического регулятора №3 формально показано, как на основе вышеописанных физических свойств N-элементов возможно естественное самоформирование R‑отношений, представленных в регуляторе №2. Тем самым, подведено теоретическое основание для инженерного построения ИР, т.е.:
теоретически решить (закрыть) проблему построения ИИ.
Как и вычислительная техника начала развиваться с теоретических моделей "машин Тьюринга и Поста", так и анализ работы нейросемантического регулятора будет способствовать формированию широкого фронта научных работ по разработке ИР.
Таким образом, на нейросемантических регуляторах можно продемонстрировать:
- №1 – "адаптационность", как возможность адаптироваться в любой ПО;
- №2 – "интеллектуальность", как возможность существенного сокращения перебора;
- №3 – "разумность", как целенаправленное порождение нового знания.
Адаптивный регулятор №3

Текстовая энтропия
⎧ = p(s), при p(s) ≤ 1
ТЭ(s) ⎨
⎩ = 1 - (p(s) - 1) / (m-1), при p(s) > 1
0 ≤ p(s) ≤ m;
p(s)L / m = 1 (условие нормировки)
s - некоторое слово длиной в L символов;
m - размер потенциального S‑словаря в m=AL S‑слов
информационное пространство в L*m = L*AL символов
ТЭL = ТЭ(s)L / m

Относительная текстовая энтропия
Таким образом, числовые значения ТЭ и ОТЭ являются эффек-тивными параметрами-индикаторами, которые характеризуют возможность семантического анализа конкретной ПО (например, при поиске сигналов от внеземных цивилизаций).
Текстовая энтропия

Прототипы компьютерного интерфейса: “ человек-ИP “

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
По всем вопросам Проекта обращаться к Бодякину Владимиру,
E-mail:
[email protected]
www.informograd.narod.ru/
тел. [phone],
в ИПУ тел 1-346

Человек и Машина (ИР)
Страхи что ИР поработит человечество – типичный пример широко распространившегося шаманизма от киноиндустрии. Для человека более опасен другой человек, т.к. у них одна ниша потребления. Генетически же ИР нацелен на космос – именно там широкое поле для его деятельности. Неограниченное количество любых материальных ресурсов вселенной не дает даже теоретических основ для конфликта между ИР с земным человеком.
С точки же зрения сотрудничества, ИР для человека представляется идеальным партнером, т.к. у них одна область производства легко тиражируемого результата. Где в итоге, каждый получает весь конечный продукт – новое знание (пример ИРМИ). Так что, никаких естественных оснований для конфликта между человеком и ИР нет. Сотрудничество же человека с ИР станет мощным стимулом для заключительного экспоненциального этапа научно-технического прогресса нашей цивилизации.
Работы над созданием ИР должны проводиться только в рамках нового гуманистического мировоззрения и специализированной международной академической инфраструктуры. Это необходимо, чтобы такой фактор, как ИР не стал "информационной дубиной" в руках какой-либо эгоистической группировки. В качестве такой начальной социально-экономической структуры по разработке ИP предлагается проект "Информоград".

Алгоритм (А1) преобразования текстовой формы
в иерархическую структуру словарей (НСС)
L = {01100101011011011010001101101001}.
Исходный текст
1-й шаг k1=2
l0 01100101011011011010001101101001 Номера цепочек в словаре Последовательность индексов (ссылок) 1 2 3 4
l1 1 2 1 1 1 2 3 1 2 2 4 3 1 2 2 1 + "01"10"11"00" L1

2-й шаг k2=2
l1 1211123122431221 Номера цепочек в словарях
1 2 3 4 5 6 12 11 31 22 43 21 L2
l2 1 2 1 3 4 5 1 6 + "01"10"11"00" L1

3-й шаг k3=2
l2 12134516 Номера цепочек в словарях
1 2 3 4 5 6
12 13 45 16 L3
12 11 31 22 43 21 L2
l3 1 2 3 4 + "01"10"11"00" L1

4-й шаг k4=2
Номера цепочек в словарях
l3 1234 1 2 3 4 5 6
12 34 L4 12 13 45 16 L3
12 11 31 22 43 21 L2
l4 1 2 + "01"10"11"00" L1

5-й шаг k5=2
и исходная последовательность символов полностью переходит в НСС.
Номера Ссылки
словарей 6 1 на предыдущие
(слоев) 5 12 словари
4 12 34 и "алфавит"
3 12 13 45 16
2 12 11 31 22 43 21
1 "01"10"11"00"
1 2 3 4 5 6 Номера элементов в словаре

Номера 6 6 Ссылки
словарей 5 5 12 на предыдущие
(слоев) 4 4 12 34 словари 3 3 12 13 45 16 и "алфавит"
2 2 12 11 31 22 43 21 1 1 12 21 22 11
0 А "0" "1"
1 2 3 4 5 6 Номера элементов в словаре

Структурное описание НСС можно представить в виде многодольного графа:
Алгоритм обратного преобразования НСС в текстовую форму осуществляется уже за меньшее число операций и идет "сверху-вниз".