Лекция
Это продолжение увлекательной статьи про система из нейроподобных элементов .
...
образом, внешний сигнал перекодируется в место
положения максимума возбуждения на наборе
детекторов. Это и есть кодирование номером канала: функцию
канала здесь выполняют отдельные детекторы набора.
Такой код можно назвать позиционным в том смысле,
что внешний сигнал перекодируется в место
максимального возбуждения на наборе детекторов. Величина
сигнала в отдельном канале пропорциональна вкладу
данного значения признака, а временная структура
сигнала — динамике изменения данного признака во времени.
Замечательным свойством такого кодирования сигналов
является простота представления их в памяти в виде
определенных структур из нейронов-детекторов.
2.1.9. Профиль возбуждения набора детекторов
При определении избирательной характеристики
детектора его коэффициенты связи были фиксированы.
Изменялся вектор возбуждения F, поступающий на его входы,
и для каждого значения сигнала Sk порождаемый этим
сигналом вектор возбуждения Fk скалярно умножался
на вектор связи ск данного детектора. Полученные
скалярные произведения gk, рассматриваемые как функция
входного сигнала, давали представление о селективной
характеристике одного детектора. Учитывая
существование целого набора детекторов с разными векторами
связи, надо иметь в виду, что при действии одного сигнала
порождаемый им вектор возбуждения F
распространяется параллельно сразу по всем векторам связи ск
детекторов данного набора. Для каждого детектора
выполняется скалярное умножение F на с. При этом каждый
детектор характеризуется определенным уровнем возбуждения
ук = (F,.cfe). В наборе детекторов возникает
определенный профиль возбуждения, зависящий от значений
коэффициентов связи каждого детектора. На детекторе Dk,
Cfr которого коллинеарен поступившему F, образуется
максимальное возбуждение. В других детекторах
уровень возбуждения будем тем меньше, чем больше угол
между F и с данного детектора. Профиль возбуждения на
наборе детекторов можно представить графиком
зависимости возбуждения от номера детекторов. Поскольку
каждый детектор можно характеризовать вектором с, то
по оси абсцисс можно отложить угол между с0 одного
детектора, принятого за начало отсчета, и всеми другими
Cfr. Профиль возбуждения можно представить в полярных
координатах. В этом случае угол между выбранным в
качестве начала отсчета с0 и другими с^ является
аргументом, а функцией — gk = (ек, F). По форме профиль
возбуждения в наборе детекторов совпадает с
избирательной характеристикой одного детектора.
2.1.10. Квазирецептивная поверхность
Максимальное возбуждение Dk достигается тогда, когда
ск коллинеарен F. Это означает, что точки достижения
максимумов детекторами расположены на тг-мерной
сфере, размерность которой определяется количеством
входов на детекторе. Таким образом, набор детекторов
образует поверхность сферы. В простейшем случае, когда
детектор имеет два входа, элементы набора детекторов
расположены на окружности. Когда детектор имеет три
входа, то все детекторы лежат на поверхности сферы в
трехмерном пространстве. В общем случае — это
гиперсфера в тг-мерном пространстве. Поверхность,
образованная детекторами, сходна с рецептивной поверхностью в
том, что при изменении входного сигнала максимум
возбуждения перемещается по поверхности сферы подобно
тому, как перемещается возбуждение при движении
стимула по рецептивной поверхности. Поверхность,
образованную множеством детекторов, можно назвать
квазирецептивной поверхностью. При изменении внешнего
сигнала S максимум возбуждения #Шах, переходя с детектора
на детектор, перемещается по квазирецептивной
поверхности, отображая изменения внешнего сигнала.
Когда действует сигнал, возникает вектор
возбуждения F, который действует сразу на все ск детекторы.
Распределение этих возбуждений по всей квазирецептивной
поверхности образует рельеф возбуждения данной
популяции детекторов. При разных сигналах максимумы этих
рельефов возбуждения локализуются в разных областях
квазирецептивной поверхности. Чем больше различие
между сигналами, тем больше различие между векторами
возбуждения и тем дальше разнесены вершины рельефа на
квазирецептивной поверхности, образованной
детекторами. Два сигнала S1 и S2 не будут различаться, если
порожденные ими векторы возбуждений Fx и F2 коллинеар-
ны. В этом случае рельефы возбуждений на квазирецеп-
тивной поверхности совпадают даже при разной
интенсивности в силу того, что латеральное торможение между
детекторами произведет операцию нормировки.
Компоненты F удовлетворяют уравнению сферы. Отсюда
следует, что отдельные компоненты F пропорциональны
косинусам направляющих углов. Это значит, что
характеристики компонент F должны быть косинусоидами. Если
рецепторы не обладают такими характеристиками, то их
нужно согласовать с характеристиками детекторов. Для
этого между рецепторами и селективными детекторами
должны быть включены специальные согласующие
элементы, известные под названием первичных детекторов.
Первичные детекторы формируют такую комбинацию из
возбуждений рецепторов, которая является косинусоид-
ной. В простейшем случае, когда детекторы имеют только
два входа, поступающие на его вход возбуждения
соответствуют синусу и косинусу направляющих угла.
Первичные детекторы могут быть организованы из разного числа
рецепторов. В частном случае однотипные рецепторы
могут образовать определенную конфигурацию на
рецептивной поверхности так, что первичный детектор будет
возбуждаться только при определенной конфигурации
сигнала на рецепторной поверхности. Сигнал первичных
детекторов в этом случае отражает степень соответствия
внешнего сигнала конфигурации, образованной
рецепторами. Из сигналов первичных детекторов строятся
вторичные селективные детекторы, настроенные на
определенные градации выделяемой конфигурации.
Селективные вторичные детекторы сами могут быть организованы
определенным образом и конвергировать на первичных
детекторах нового слоя обработки информации. При этом
слой вторичных детекторов этого нового уровня
обработки информации выделяет градации нового свойства
сигнала.
(рис. 2.5)
Селективный детектор, производя скалярное умножение
вектора возбуждения F первичных детекторов на вектор
связи ск данного вторичного детектора с первичными
детекторами, действующими на его входы, отвечает максимальным возбуждением на тот сигнал, который
порождает вектор возбуждения F, коллинеарный вектору связи.
Если два сигнала порождают одинаковые векторы
возбуждения, то они создают максимум на одном и том же
детекторе и не различаются. Чем больше различие между
Fj и Ffc, порождаемыми двумя сигналами Sj и Sk, тем
больше сигналы различаются системой детекторов. Все
множество детекторов, отвечающих максимумам
возбуждения при разных входных сигналах расположено на
поверхности сферы. Перцептивное различие в данной
системе кодирования между двумя сигналами равно
кратчайшему расстоянию между теми детекторами, на которых
эти сигналы создают максимумы возбуждений. Это
различие измеряется углом ypjk между векторами
возбуждения Fj и Ffc, порожденными этими сигналами. Другим
способом измерения различия между стимулами может
служить профиль или рельеф возбуждения, создаваемый
данным Fk на популяции детекторов. Профиль
возбуждения или рельеф возбуждения можно представить вектором
возбуждения g популяции детекторов.
Различие между двумя сигналами измеряется углом
между векторами, представляющими возбуждения на по
пуляции детекторов для соответствующих стимулов.
Поскольку угол между векторами возбуждения первичных
детекторов равен углу между профилями возбуждения
вторичных детекторов, представленных в качестве
векторов, то оба эти измерения различий между стимулами
совпадают. Принцип кодирования номером канала
предполагает, что физические различия между сигналами,
являясь источниками различий в воспринимающей системе,
не совпадают с перцептивными различиями. При этом,
если сигналы не различаются физически, то они и не
различаются перцептивной системой. Однако часть сигналов,
обладая разными физическими характеристиками, не
различается перцептивной системой в силу ограничений,
связанных с числом каналов первичных детекторов и числом
вторичных детекторов.
Различие между сигналами в перцептивной системе
бионического анализатора измеряется углом между
векторами возбуждения, порожденными сигналами в первичных
детекторах (рис. 2.5). Однако возникновения векторов в
первичных детекторах необходимо, но недостаточно для
различения сигналов. Для того чтобы сигналы можно
было различать, векторы возбуждения должны
воздействовать на систему вторичных детекторов. Точность
различения будет зависеть от числа вторичных детекторов.
Чем больше число вторичных детекторов, тем
возможности различения выше. Кроме того, различение
сигналов зависит от равномерности заполнения вторичными
детекторами перцептивного пространства. Если вторичные
детекторы равномерно распределены по сфере, то
различение сигналов в разных точках перцептивного
пространства будет одинаково. Перцептивным порогом
Аг|)|;+1 между двумя стимулами будет угол, на который
отстоят детекторы на поверхности сферы. Перцептивное
расстояние, выраженное в угловой мере, равно сумме
порогов или числу детекторов, лежащих между
сравниваемыми сигналами.
При одинаковой плотности детекторов перцептивный
порог, выраженный в угловой мере, является
константой. Это постоянство перцептивного порога имеет место
только в том случае, когда сигналы представлены не
физическими различиями, а различиями, вызываемыми
стимулами в первичных детекторах. Однако от
перцептивного порога как константы, представленной в угловой
мере и измеряющей расстояния между соседними
детекторами при условии их равномерной плотности, можно
перейти к порогу, выраженному в физических единицах
стимула. Такой порог не будет константой, а будет
изменяться с изменением физической характеристики
стимула. Для того чтобы от константного перцептивного
порога сферической модели перейти к порогу,
выраженному в физических единицах, нужно для каждого уровня
физической характеристики стимула находить тот прирост
данного физического параметра, который необходим,
чтобы вектор возбуждения повернулся на угол, равный
перцептивному порогу. Перцептивный порог,
выраженный в физических единицах, является разным для разных
значений физического параметра, характеризующего
стимул. По известным компонентам векторов возбуждения
и плотности распределения детекторов можно найти
субъективное расстояние в единицах порога.
Если известны возбуждения первичных детекторов данных
сигналов Sp и Sqi вызываемые ими компоненты векторов
возбуждения Fp и FQ, то можно рассчитать
перцептивное расстояние между Sp и Sq как угол typq между
соответствующими векторами возбуждения. Точность
различения будет определяться плотностью распределения
детекторов. Чем выше плотность, тем выше точность
различения сигналов.
В ряде случаев исходные значения векторов
возбуждения неизвестны. Их нужно найти по результатам
различения сигналов исследуемой перцептивной системы.
Первым шагом в этом анализе является получение матрицы
перцептивных различий. Для этого необходимо в той
или иной форме получить информацию о степени попарного
различения сигналов. В простейшем случае эти
различия между стимулами могут быть измерены
непосредственно. В других случаях имеются данные лишь о
вероятностях смещения сигналов при их сопоставлении с
определенной системой реакций. В матрице смешения
имеются данные о том, в каком числе случаев данный сигнал
зачисляется в одну из возможных категорий ответа.
Тогда каждый сигнал можно представить вектором реакций,
где компонентами вектора являются вероятности
отнесения сигнала к каждой из категорий. Тогда различие
между сигналами можно измерить расстояниями между
концами векторов, представляющих эти сигналы. Таким
образом, от матрицы смешения сигналов можно перейти
к матрице перцептивных различий между сигналами.
Далее от матрицы перцептивных различий можно перейти
к координатам перцептивного пространства. Нужно
найти такие значения возбуждений первичных детекторов,
которые бы давали всю совокупность расстояний между
сигналами. Такой выбор координат можно осуществить
процедурой многомерного шкалирования. Минимальное
число координат, позволяющее восстановить все
рецептивные расстояния, определяет размерность
перцептивного пространства. Выбрав в опыте сигналы,
упорядоченные по определенному физическому параметру, можно
найти значения векторов возбуждения для этого
параметра сигнала и построить характеристики компонент
векторов возбуждения в качестве функций этого
параметра.
При одновременном действии на анализатор двух
стимулов Sp и Sq общий эффект F их действия определяется
результатом векторов возбуждения Fp и Fg. Этот эффект
объясняется следующим образом. В каждом первичном
детекторе Dk возбуждения возникают независимо.
Стимулы Sp и Sq вызывают компоненты векторов
возбуждения Fp и Fq, которые независимо складываются в каждом
первичном детекторе. В результате на уровне первичных
детекторов возникает новый вектор возбуждения Fs =
= Fp + Fg. Действуя на популяцию вторичных
детекторов, Fx создает максимум возбуждения на детекторе
Z)2*, вектор связи с2* которого коллинеарен F^.
Кодирование сигнала будет зависеть от того, на каком вторичном
детекторе возникнет этот максимум возбуждения.
Только в том случае, когда оба стимула равны и Fp = Fq,
F2 не изменит соотношения компонент. В этом случае
Fs будет коллинеарен каждому из складывающихся
векторов возбуждения. Поэтому при сложении двух
одинаковых сигналов новый вектор возбуждения создаст
максимум на том же самом вторичном детекторе, на котором
создавал максимум возбуждения каждый из складываемых
векторов возбуждения. Если Fp =f= Fqy то Fs = Fp + Fr/
займет положение между двумя складываемыми
векторами. Другими словами, максимум возбуждения на наборе
вторичных детекторов будет лежать между максимумами,
образованными каждым из стимулов в отдельности.
Поэтому стимул, полученный при сложении двух стимулов, будет
восприниматься как промежуточный между исходными
сигналами. Если стимулы вызывают векторы возбуждения,
компоненты которых равны, но противоположны по знаку, то происходит эффект «аннигиляции»: сумма двух
стимулов вообще не будет восприниматься, так как
возбуждения в первичных детекторах взаимно уничтожат друг
друга. Таким образом, векторная интерпретация
возбуждений позволяет сформулировать общий закон смешения.
Смешение относится и к последовательно действуюшим стимулам. Возбуждение, которое вызывает один
стимул, не исчезает сразу, а некоторое время сохраняется.
При этом каждый компонент вектора возбуждения
сохраняется независимо. Поэтому следовое возбуждение также
можно представить в векторной форме. При действии
второго стимула Sq вслед за первым Sv следовой вектор
возбуждения складывается с последующим вектором
возбуждения. Поэтому эффект действия двух последовательно
действующих стимулов определяется итоговым вектором
возбуждения. Этот итоговый вектор возбуждения зависит
от скорости угасания возбуждений и интервала между
стимулами. В предельном случае, когда интервал между
стимулами равен нулю, рецепция сложного сигнала
определяется сложением векторов. Когда интервал между
стимулами больше времени стирания следа, каждый
стимул воспринимается независимо. В промежутке два
стимула создают один вектор возбуждения,
складывающийся из следов первого и вклада второго вектора
возбуждения. Нужно учитывать интенсивность сигнала, которая
определяет абсолютную величину компонент вектора
возбуждения. Чем сильнее второй стимул, тем больше его
вклад в общее восприятие. При значительной разнице
возбуждений двух стимулов возникает эффект
маскировки, когда второй стимул маскирует первый, определяя
основной вклад в тот вектор возбуждения, который при
этом возникает. Как и при действии двух стимулов
одновременно, при последовательном применении сигналов
может возникнуть «аннигиляция», если компоненты
следового вектора возбуждения равны, но противоположны
по знаку компонентам второго вектора возбуждения.
Говоря о сложении векторов возбуждения на уровне
первичных детекторов, образующих ортогональную систему
координат с независимыми компонентами в виде
независимых каналов, следует иметь в виду, что восприятие
сигнала происходит во вторичных детекторах и
определяется тем, на каком вторичном детекторе возникает
максимум возбуждения под влиянием суммарного
вектора возбуждения первичных детекторов.
В целях упрощения примем, что в анализаторе
характеристики первичных детекторов совпадают с
характеристиками рецепторов. Это позволяет рассмотреть случай,
когда стимул действует непосредственно на первичные
детекторы. В ответ на стимул в первичных детекторах
возникает вектор возбуждения F, который скалярно
умножается на вектор связи С? каждого вторичного
детектора. При опробовании целой серии сигналов Sf возникнет
набор векторов возбуждений Ft первичных детекторов,
которые образуют матрицу возбуждений первичных
детекторов || fn ||. Строки матрицы соответствуют разным
сигналам, а столбцы — различным компонентам векторов
возбуждений. Таким образом, общий итог независимого
действия сигналов St на первичные детекторы образует
матрицу возбуждений первичных детекторов. При
умножении матрицы возбуждений || ftj || первичных детекторов
на матрицу связей || cin. || между первичными и
вторичными детекторами, где строки образованы разными
компонентами первичных детекторов, а столбцы — вторичными
детекторами, получаем матрицу возбуждений вторичных
детекторов [[ qik \\ = || Д-7- || cv. ||. Такой подход* к описанию
работы анализатора позволяет определить коэффициенты
связи между первичными и вторичными детекторами по
данным эксперимента на уровне первичных и вторичных
детекторов. Кроме того, по матрице || dn. || и матрице
|| сjfr || можно найти матрицу || qilf || ответов вторичных
детекторов, а по матрице связей || cik || и матрице || dik \\
восстановить матрицу ||/^ || возбуждений первичных
детекторов: || fi-j || = |[ dik || cik [| "*. Матричное
представление анализатора позволяет моделировать работу
анализатора на ЭВМ. Так, по матрице возбуждений первичных
детекторов можно найти матрицу перцептивных
расстояний между стимулами, если принять, что перцептивное
расстояние между стимулами измеряется углом между
векторами возбуждения, возникающими в первичных
детекторах. Наоборот, от матрицы перцептивных
расстояний можно перейти к матрице возбуждений, введя репер-
ные стимулы.
Латеральное торможение между вторичными детекторами
выражается в том, что каждый вторичный детектор
тормозит все другие детекторы тем сильнее, чем больше он
сам возбужден и чем ближе расположен тормозимый
детектор [40]. При этом сам на себя детектор тормозного
действия не оказывает. Понятие латерального торможения
пришло из нейрофизиологии глаза мечехвоста, в котором
расстояния между фасетками прямо измеряются
геометрическими расстояниями между ними на сетчатке. Перенося
это понятие на вторичные детекторы, уточним понятие
расстояния между детекторами. Таким расстоянием может
быть дуга, разделяющая взаимодействующие детекторы.
Коэффициент торможения тогда можно представить
величиной, обратной расстоянию между детекторами. Тогда
ответ детектора равен его возбуждению без латеральных
связей, уменьшенному на сумму произведений
торможения каждого соседнего детектора на коэффициент
торможения между соседом и данным детектором. Эти
отношения можно представить в векторной форме:
результирующий ответ данного детектора Dj после латерального
торможения равен его исходному возбуждению Dj,
уменьшенному на скалярное произведение дополняющего
вектора возбуждений всех соседних детекторов Dg на
дополняющий вектор связей k : Z)* = Dj — (к, Dg).
Дополняющий вектор возбуждения имеет своими компонентами
все возбуждения, кроме данного детектора, а
дополняющий вектор связи — все связи, кроме связи на самого себя.
Латеральное торможение является частным случаем
латерального взаимодействия, когда коэффициенты
связей, направленных на соседние по отношению к
рассматриваемому нейрону, имеют отрицательный знак, т. е.
являются тормозными. Пусть имеется нейронная сеть Lu
на вход которой поступает вектор F. Матрица связей
сети> приводящая к преобразованию
имеет вид
В случае отсутствия латерального торможения gB —
— cBF, где св — матрица возбуждающих связей; gB —
вектор возбуждения выходных сигналов.
При наличии латерального торможения g* = gB —
— £т = CBF — CTF = (Св — Ст) F, где gT — вектор
торможения, Ст — матрица торможения, а Св — Ст --
= С — матрица тормозных и возбуждающих связей.
Величина возбуждения отдельного i-vo нейрона
п
gi = S cu^j или ^ = (е*' F), гдо с< ~~ вект°р связей,
компонентами которого являются коэффициенты £-й
строки матрицы связей С, так как сг- = сгВ — сгт, то gi ==
= ((ciB — с,-т), F) = (сгв, F) — (ciT, F) = giB — giT.
Итак, g* = giB — giT- Величина возбуждения нейронов,
имеющих различные пороги ht, описываемые вектором
порогов h, определяется выражением g* = gB — gT — h =
= Sb — (gT + h), gf = giB — giT — hu gt = ((ciB —
— CjT — h), F) = (CjB, F) — (CjT + h, F). Таким обра^
зом, вектор порогов формально эквивалентен вектору
торможения.
Латеральное торможение обеспечивает обострение как
характеристик отдельных детекторов, так и профилей
возбуждения на наборе детекторов. Величина тормозного
взаимодействия между вторичными детекторами тем
больше, чем ближе они расположены на сферической
поверхности по отношению друг к другу. Латеральное
торможение, повышая различительную способность набора
детекторов, не изменяет положения максимума возбуждения
на наборе детекторов и не нарушает поэтому восприятия
сигнала.
Наличие латерального торможения обеспечивает
усиление сигнала при последовательном предъявлении
сигналов. Это достигается тем, что торможение запаздывает
во времени по сравнению с возбуждением. Поэтому за
раздражителем следует тормозной шлейф. Торможение
действует прежде всего на сигналы, которые отличаются
от действовавшего ранее. Такой эффект латерального
торможения равнозначен подчеркиванию действующего
сигнала. За пределами времени, в течение которого
сохраняется латеральное торможение, эффект не проявляется.
Следует учитывать своеобразие действия латерального
торможения в системе детекторов, где действует вектор
возбуждения первичных детекторов, от латерального
торможения, где реакции элементов независимы, как это
имеет место на сетчатке мечехвоста. Своеобразие
заключается в том, что в детекторах два сигнала смешиваются на
уровне первичных детекторов и поступают к детекторам
селективного типа уже в виде одного суммарного вектора
возбуждения. На сетчатке мечехвоста два независимых
стимула разной пространственной конфигурации могут
быть предъявлены одновременно.
Латеральное торможение в глазе мечехвоста
определяется по формуле
где Fp — ответ с учетом латерального торможения;
Fv — ответ без учета латерального торможения; cPj j —
тормозной коэффициент связи между элементами р и /;
hPf j — пары торможения между элементами р и /.
Аналогичные соотношения справедливы для детекторов:
При длительном действии раздражителя в звене
первичных детекторов развивается адаптация: чувствительность
детекторов становится тем меньше, чем больше их
возбуждение. В результате сильно возбужденный детектор
становится низкочувствительным, а слабо возбужденный
детектор начинает вносить больший вклад в реакцию.
Таким образом, компоненты вектора возбуждения в
результате адаптации меняются в разной степени. Это приводит
к тому, что направление вектора меняется: он
поворачивается в направлении положения, при котором
компоненты вектора равны друг другу. В случае когда стимул
вызывает в первичных детекторах равные возбуждения, чувствительность обоих детекторов меняется одинаково
и результирующий вектор возбуждения по-прежнему
имеет равные компоненты возбуждения. Адаптация в этом
случае не ведет к изменению направления вектора
возбуждения. Следует вспомнить, что направление вектора
возбуждения определяет то, на каком вторичном
детекторе будет достигнут максимум возбуждения. В свою
очередь номер возбужденного вторичного детектора
определяет то, как сигнал воспринимается. Поэтому под
влиянием адаптации первичных детекторов восприятие сигнала
меняется: он становится более похожим на вектор
возбуждения с равными компонентами. Сигнал, имеющий
равные по величине компоненты ft вектора возбуждения
F, при развитии адаптации не меняется: его восприятие
остается неизменным, так как положение максимума
возбуждения на наборе вторичных детекторов не
меняется. Количественно эффект адаптации можно оценить,
вычитая из исходной величины F возбуждения то, которое
было подавлено адаптацией. Чем сильнее адаптация, тем
больше изменение исходного возбуждения. Степень
адаптации можно формально задать коэффициентом адаптации у.
В общем виде новые значения компонентов ft нового
вектора возбуждения F* находятся посредством умножения
оператора адаптации А на исходный вектор возбуждения
F: F* = AF, где А — диагональная матрица, a\j = 1 —
— Y/ь соответственно для компонентов вектора
возбуждения после адаптации /* = U (1 — yft).
В матричном представлении адаптация первичных
детекторов имеет вид f{j = || а^8^ || || Uj ||, где || fv || и
|| fij || — матрицы возбуждений первичных детекторов до
и после адаптации на набор стимулов, i — индекс стимула,
II aifiij II — диагональная матрица — оператор адаптации,
6 — символ Кронекера, ai7- = 1 — yfoj.
В результате адаптации первичных детекторов к
действующему стимулу уровень возбуждения в каждом
детекторе снижается тем сильнее, чем выше его возбуждение.
Под влиянием адаптации компоненты исходного вектора
возбуждения F меняются. При этом сильное возбуждение
ослабевает больше, чем слабое. Различное изменение ком-
нонентов F приводит к тому, что он поворачивается в
сторону положения, при котором его компоненты становятся
равными. Этот эффект носит название «нормализации».
При изменении компонентов F максимум возбуждения на
наборе вторичных детекторов также изменится. Он
перейдет с детектора, коэффициенты связи которого были
пропорциональны возбуждениям до адаптации, на детектор,
связи которого., пропорциональны новым компонентам F
после адаптации. Таким образом, внешний сигнал будет
восприниматься по-другому, нормализация, вызванная
адаптацией, сопряжена с иллюзией изменения сигнала.
Эта иллюзия имеет место у человека и животных. Она
будет присуща и технической сенсорной системе,
построенной на принципе кодирования сигнала номером канала.
Сигнал, который вызывает вектор возбуждения с равными
компонентами, при адаптации не меняется: вызываемый
им вектор возбуждения при адаптации сохраняет
начальное равенство возбуждений. Поэтому вектор возбуждения
не изменяет своего положения. Максимум возбуждения
на наборе вторичных детекторов остается на том же самом
элементе и восприятие сигнала не меняется. Вектор
возбуждения с равными компонентами является стабильным.
Если под влиянием каких-то факторов вектор
возбуждения изменится, то адаптация будет действовать в
направлении перевода его в это устойчивое состояние.
Если сигнал вызывает вектор возбуждения с компоне-
тами, равными единице и нулю, то при адаптации такой
вектор также но будет изменять своего положения. Однако
этот вектор возбуждения будет неустойчив. Если под
влиянием каких-либо факторов его нулевая компонента
перестанет быть равной нулю, то процесс адаптации будет все
сильнее поворачивать вектор от исходного положения.
Если стимул, вызывающий вектор возбуждения с
равными компонентами, будет представлять стабильную точку,
то сигналы, вызывающие векторы возбуждения с
компонентами, равными нулю и единице, будут представлять
нестабильные точки.
Эффект адаптации можно наглядно представить
профилем возбуждения на наборе вторичных детекторов. До
начала адаптации вектор возбуждения F, действуя на
веер векторов связей с вторичными детекторами,
образует профиль возбуждения с максимумом на детекторе,
вектор связи которого коллинеарен вектору возбуждения.
Если в ходе адаптации вектор возбуждения изменяется,
то новый F, действуя на тот же набор детекторов, создает
новый профиль возбуждения с максимумом возбуждения
на другом вторичном детекторе. Изменение профиля
возбуждения вторичных детекторов можно представить в
полярных координатах как изменение диаграммы
направленности. Откладывая на направлении вектора связи с
данного вторичного детектора в наборе скалярное
произведение вектора возбуждения на вектор связи (F, с),
находим изменение направленности системы вторичных
детекторов, которое отражает изменение восприятия
сигнала под влиянием адаптации.
Эффект нормализации характеризует модификацию
восприятия сигнала, который сам создает адаптацию. Эффект
последействия характеризует влияние адаптирующего
стимула на следующий за ним тест-стимул. Рассмотрим
сначала сигналы, которые генерируют вектор
возбуждения F с равными компонентами Fx = F2. В результате
адаптации оба компонента вектора изменятся
одинаково, поэтому направление F не изменится, максимум
возбуждения останется на том же самом вторичном детекторе
и восприятие стимула под влиянием адаптации не
изменится. Любой другой сигнал, следующий за
адаптирующим стимулом, создаст вектор возбуждения,
продолжение следует...
Часть 1 2 ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ ИЗ НЕЙРОПОДОБНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Часть 2 2.1.16. Описание анализатора матричными уравнениями - 2 ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ
Часть 3 2.1.21. возрастание различительной чувствительности под влиянием адаптации первичных детекторов -
Часть 4 - 2 ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ ИЗ НЕЙРОПОДОБНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Комментарии
Оставить комментарий
Нейробионика
Термины: Нейробионика