вторник, 23 декабря 2008 г.

Организация и ингрессия

Существует множество «школ» мнемоники, все они рассказывают о чудесных свойствах их мнемонических систем. Но ни одна из них, ни один автор мнемоники не дает общего принципа функционирования этих систем. Каждый утверждает, что его система самая лучшая, а он знает какой-то секрет, который упускают другие школы, но не приводит характеристики и способ сравнения этих самых суперсистем с другими. Главной характеристикой всегда выступает то, что некто владеющий данной мнемотехникой выиграл некое соревнование, мемориаду или просто публично демонстрирует свои способности. Хотя очевидно, что это не показатель для сравнения систем, а скорее показатель для сравнения мозгов. Далее мы попытаемся обрисовать в общих чертах классические мнемоники и их сходства и отличия между разными школами.

1. В своей книге «Когнитивная психология» Солсо (см. Мнемоника и память), после описания различных мнемотехник дает такую общую характеристику мнемоническим системам:

«Организация
Важность организации памяти трудно переоценить. Сущность мнемонических систем в том, что они помогают организовать информацию. Организация информации в памяти немного напоминает укладку инвентаря в турпоходе: чтобы уложить его упорядоченно, требуется время и усилия, но когда это сделано, извлечь необходимое гораздо легче, чем когда инвентарь просто свалили в кучу. Мнемонические приемы обеспечивают нас методами систематизации информации, поступающей на хранение.

Принято говорить, что есть два типа организации: один связан с КВП, а другой — с ДВП. Обсуждая ранее кодирование в КВП, мы узнали, что его возможности могут значительно расширяться через укрупнение поступающей информации. Функциональный объем КВП также связан с типом используемой организующей схемы. Как отмечалось выше, кодирование информации по категориям облегчает воспроизведение. Организация информации действительно помогает воспроизведению, но причина этого все еще остается предметом спора. Одно из объяснений состоит в том, что когда информация хранится в виде логической структуры (и такая логическая структура может быть очень индивидуальна), то при поиске данной информации воспроизводится только эта логическая структура, которая и ведет к нужной информации. Если хранение информации организовано плохо или нелогично, то для ее воспроизведения может потребоваться продолжительный поиск. С позиций когнитивного хранения и обработки такой поиск является неэкономичным.

Опосредование
Многие мнемонические системы основаны на принципе опосредования, под которым в традиционной психологии понимают процесс, происходящий между стимулом и реакцией. Принципы опосредования и отбора стимулов при заучивании парных ассоциаций можно проиллюстрировать на следующем примере. Предположим, испытуемому предлагают заучить следующие ассоциативные пары, где элементы слева считаются стимулом, а элементы справа — реакцией:

TIX 9
FAL 5
MON 1
POB 3
LIJ 7

Испытуемый может обратить внимание на характеристики стимула, выбрать признак или преобразовать стимул и затем использовать выбранный признак или преобразованный стимул в качестве связи между стимулом и реакцией. Например:

Выбрать IX (римская цифра)
TIX 9
Выбрать F (five = пять)
FAL 5
Преобразовать в «Monday (понедельник)» (1-й день недели)
MON 1
Выбрать B (похоже на 3)
POB 3
Выбрать L (повернуть на 1800)
LIJ 7

Многие из рассмотренных выше мнемонических приемов (например, для заучивания имен или иностранных слов) опирались на отбор стимулов и опосредование. Однако опосредование, как и большинство мнемонических систем, требует практики, чтобы им пользоваться.

Во многих рассмотренных нами мнемонических приемах использовались образы. Не вызывает сомнений, что способность к «мысленному представлению вещей» оказывает значительное влияние на хранение информации и на живость ее воспроизведения».


2. Из этой характеристики радует то, что Солсо явно подчеркивает организационную природу мнемоники, но огорчает то, что когнитивные психологи не могут объяснить причину того, что организация работает. Также настораживает, что опосредование понимается как некий процесс не являющийся организационным. Хотя очевидно, что опосредование есть вид организации. В терминологии тектологии Богданова опосредование есть ингрессия.
3. Для дальнейшего объяснения необходимо объяснить такие тектологические термины как конъюгация, цепная связь и ингрессия. Итак: тектология утверждает, что все организации от молекулы до социальных систем состоят из элементов, который удерживаются вместе цепной связью. Цепная связь подразумевает, что у двух элементов есть нечто общее. Если связь можно образовать по общему подэлементу, который уже присутствует у двух рассматриваемых элементов, то говорят о цепной связи. Если у двух элементов отсутствует общая часть, то можно ввести третий элемент, который будет иметь нечто общее с первым и со вторым. В таком случае говорят об ингрессии. В действительности в обоих примерах есть и цепная связь и ингрессия. Далее процесс образования этой самой связи есть конъюгация. Вот собственно и все. Для более подробного знакомства с данной терминологией и ее приложениями смотрите книгу Богданов «Тектология».
4. Итак, теперь пройдемся по различным мнемотехникам и рассмотрим их с тектологической точки зрения. Начнем с простого примера приведенного Солсо. Для запоминания реакции «9» по необходимо использовать стимул «TIX».


Рисунок 1. Случайная ингрессия

Суть опосредования приведенного Солсо сводиться к случайной ингрессии. Конкретно в данном примере мы выбираем последние две буквы стимула, связь которых с первичным стимулом очевидна. Причем так чтобы эти две буквы имели еще одну очевидную связь с реакцией, а именно то, что «IX» есть 9 в римской записи. При этом можно сказать, что «IX» является ингрессией при конъюгации «TIX» и «9». А, кроме того, можно сказать, что между парами «TIX» - «IX» и «IX» - «9» есть цепная связь. А эта цепная связь также в свою очередь имеет ингрессию, например «TIX» - «IX» общую часть, а «IX» - «9» общее количество. Это схематично представлено на рисунке 1. Жирной линией мы будет выделять наличные элементы (стимул и цепную связь), а пунктиром выводимые и вводимые (реакцию и ингрессию). Данную ингрессию мы называем случайной, потому что в ее выборе нет какой-то определенной логики. Мы выбрали первое, что пришло в голову. С таким же успехом мы могли бы представить себе крокодила по имени Тикс, у которого 9 ног. Просто в данном случае нам пришлось бы отказаться от цепных связей 1 и 2 и заменить их ингрессией. На рисунке в таком случае круги 1 и 2 были бы пунктирными. А том сработала бы такая мнемоника стоит поговорить отдельно.
5. Помимо того, что мы запоминаем ингрессию «IX» и через нее реакцию «9», мы ведь еще запоминаем и каким образом мы переходим от «TIX» к «IX» и от «IX» к «9». Эти переходы могут иметь свое ментальное представление, условно 1 и 2. Так можно дробить до бесконечности. Записав цепочку «TIX» - «1» - «IX» - «2» - «9» мы можем подумать, что же расположено на месте дефисов и так далее. Очевидно, данная проблема дробления решается при переходе к процессуальной модели. Но для простоты мы не будем рисовать процессуальные схемы. Итак, мнемоника с крокодилом Тексом может сработать только в том случае, если мы каким-то образом введем ингрессию между именем Тикс и крокодилом, а, кроме того, запомним способ выбора данной ингрессии. О способе выбора ингрессии, как правило, забывают упомянуть. Как будто ингрессии у всех должны прийти к какой-то общечеловеческой согласованности. К этому мы еще вернемся, обсуждая специфику школ.
6. Теперь перейдем к более сложной мнемонике, которая в действительности ничем не отличается от вышеприведенной. Речь пойдет об известном способе запоминания иностранных слов, который я называю «Клювом стащить бикини». Данный способ, кстати, единственный. Насколько я знаю, классическая мнемоника больше ничего не предложила для запоминания иностранных слов кроме как развить их на части и проассоциировать с русскими по созвучию. Суть метода представлена на рисунке 2.


Рисунок 2. Запоминание слов по созвучию

Как видно из рисунка мы опять имеем случайную ингрессию «Бикини» между русским словом «Клюв» и английским «Beak». Мы, например, могли бы выбрать ингрессию «Бикфордов шнур» или «Бикарбонат», а не «Бикини». Но, как правило, полагаются на случай или вернее на то, что первое придет в голову. Это отчасти правильно потому как мозг сам выдает самую сильную ингрессию. Но при больших объемах информации связи могут слегка съехать. Далее мы вводим вторичную ингрессию «1» в виде действенной сценки, в данном случае «1» есть действие «Стащить». Между «Бикини» и «Beak» ингрессия не вводиться, суть метода в том, что здесь у нас цепная связь. Хотя ничего не мешает ввести и здесь ингрессию, но тогда метод слегка усложниться по началу.
7. Далее перейдем к еще более сложной мнемонике. Обычно ее называют «Цепочка» и используют для запоминания списков слов. Суть метода: элементы списка приводят к зрительным образам и попарно ассоциируют. Для примера возьмем уже обсуждавшуюся ранее сюжетную цепочку (см. Скрытые связи сюжетных цепочек): Я выхожу из здания вокзала, открывая дверь. На двери висит ВУАЛЬ, она слетает. В нее стреляет АМУР из своего лука, прикалывая ее к чему-то. Далее на стреле оказывается КОЛЬЕ, которое обвивает КРОНУ дерева, в которое воткнулась стрела. Дерево начинает грызть БОБР (см. рисунок 3).


Рисунок 3. Цепочка

Как видно из рисунка в данном случае мы имеет последовательность случайных ингрессий, ограниченных действием (или действенным предметом), за исключением ингрессии «0» которая просто случайная. «1» - втыкающаяся стрела, «2» - висеть на стреле, «3» - обвивать, «4» - грызть дерево. Можно также выделить вторичные ингрессии: «Вуаль» A «втыкающаяся стрела» B «Амур», где A – прикалывать, воткнувшись, B – стрелять из лука. Причем часть вторичных ингрессий в действительности – цепные связи. Стрелять из лука в данном случае цепная связь. Данная мнемоника имеет уйму вариаций, которые отличаются только качеством и количеством ингрессий. Скажем, школа Бьюзена рекомендует использовать большое количество ингрессии во всех модальностях. А школа Джордано, наоборот, ограничиться только контурными ингрессиями визуальной модальности, по одному контуру на пару. При этом каждый утверждает, что его способ по каким-то причинам лучше. Когда речь идет об ингрессиях-действиях есть два мнения относительно того должны ли быть ингрессии странными или же лучше использовать типичные. Должен ли Амур стрелять из лука стрелами? Или пусть он лучше источает молнии? Все эти споры представляются мне спорами о том, какой стороной телескопа лучше забивать гвозди, узкой или широкой?
8. В случае, когда в цепочку надо связать абстракции вроде: «Любовь», «Боль», «Равновесие» используют несколько модифицированный способ, вводя дополнительные ингрессии, путем перевода абстракций в образную форму (см. рисунок 4).


Рисунок 4. Абстрактная цепочка

В школе Джордано этот прием называется «Символизация» (см. Символизация). Эти дополнительные ингрессии (a, b, c) носят очень неопределенный характер, они сильно зависят от конкретной абстракции. Например, «Любовь-Сердце» есть чисто культурный знак, «Игла-Боль» есть результат действия инструмента, а «Весы-Равновесие» есть перенос образного равновесия весов в абстрактную форму. Сколько я не пытался разузнать, как же наши классические мнемоники переводят абстракции в образы, я так и не узнал этого. Видимо это страшный секрет. Обычно я должен придумать какую-то индивидуальную ассоциацию под конкретный случай. Но, как правило, это очень плохо работает, когда абстракций много и они схожи. Ключевая проблема данного метода: «Как я запомню ингрессию, которая мне нужна для запоминания абстракции?»
9. Далее рассмотрим мнемонику «Крючки», ее все называют по разному: опорные образы, слова-вешалки и т.п. Ее суть: есть перечень образов связанных жесткой ингрессией с числовым рядом. Образы этого ряда будем называть крючки. Для того чтобы запомнить нумерованный список переводят элементы списка в образы и ассоциируют с крючками (см. рисунок 5).


Рисунок 5. Простой крючок

На рисунке приведен пример одного крючка, обычно их много и все они имеют единообразную ингрессию с числом. Например, общий контур, как в примере на рисунке. «Стул» внешне похож на «4». Лучше всего если данная ингрессия будет цепной связью, чтобы не проделывать дополнительных операций выделения контура, как, например, при привязке верблюда к тройке. Между крючком и образом создается образная ингрессия. Опять же она разница от школы к школе, как и в методе цепочки. Можно представить банку краски стоящей на стуле статично, можно представить, как краску разливают по стулу динамично и т.п. Когда крючков становиться мало и цифр не хватает, начинают изощряться, приписывая второй цифре (десяткам) дополнительное свойство, например, ледяной стул, горящий стул, мокрый стул и т.д.
10. Тот же метод, но с комплексной ингрессией представляется большим шагом вперед и очень сложной мнемоникой, как об этом пишет Солсо. Я говорю о методе буквенно-цифровой код (БЦК). Суть его заключается в установлении соответствия букв и цифр, а исходя из этого соответствия слов и чисел (см. рисунок 6, он, кстати, немного неточен). Хотя сам метод БЦК можно применять по-разному, на его основе часто делают наборы крючков, некие матрицы.


Рисунок 6. Сложный крючок

Как видно из рисунка данный способ отличается от предыдущего только первой ингрессией между числом и крючком. Действенность метода, кроме всего прочего, можно объяснить тем, что не так много образных слов можно подобрать из согласных Ш и С, да и вообще любой пары согласных. Это позволяет быстро находить нужное слово. Очевидно, что можно придумать множество способов отображения чисел в образы и наоборот, но всем очень полюбился именно вербально-словесный способ.
11. Теперь перейдем к самой классической из классических мнемоник, методу мест (или методу Цицерона). Суть метода в том, что некий список раскладывается вдоль определенного маршрута, элементы списка преобразуются в образы и попарно ассоциируются с местами маршрута (см. рисунок 7).


Рисунок 7. Метод мест

Из рисунка видно, что данный метод не сильно отличается от метода крючков. Исключение составляет лишь то, что вместо индексирования крючков через БЦК мы использует пространственное индексирование. Правда тут есть свои минусы, мы знаем лишь порядок мест, но не знаем числовых соответствий. Ораторы древности рекомендовали дополнительно маркировать места, например каждое десятое место делать горящим. Но зато нам не нужно ничего кодировать, мы просто мысленно идем.
12. Далее рассмотрим основной метод системы Джордано. Суть метода заключается в том, что мы на одном образе располагаем несколько других образов (оптимально 5). То есть мы выбираем один образ «Малина», делим его мысленно на 5 зон, и далее каждую зону используем как отдельное место, размещая там другой образ. Скажем, на корешок мы положим «Куб», на вершок «Шар» и т.д. (см. рисунок 8). В качестве ингрессии всегда используем общий контур зоны и образа. После чего можно приблизить этот другой образ и разместить на нем еще 5 образов и т.д. Таким образом, мы переходим от линейных конфигураций к древовидным.


Рисунок 8. Метод Джордано

13. Автор системы (Козаренко) считает, что данная методика уникальна и не имеет аналогов. Но, скорее всего, ей владели продвинутые ораторы древности. Рассмотрим цитату из книги Йейтс «Искусство памяти»:

Представим себе, что мы выступаем в качестве защитников на судебном процессе. "По словам обвинителя, подзащитный отравил свою жертву ядом; можно предположить, что мотивом преступления было стремление получить наследство; имеется также множество свидетелей и соучастников этого преступления". Мы формируем систему памяти применительно к этому случаю в целом и хотим поместить в первый locus нашей памяти какой-нибудь образ, который напоминал бы обвинение, выдвинутое против нашего клиента. Вот этот образ:

Если мы лично знали этого человека, о котором идет речь, представим его больным и лежащим в постели. Если же мы не были знакомы с ним, выберем кого-нибудь на роль нашего больного, только не человека из низших классов, чтобы мы могли сразу его вспомнить. У края постели мы поместим подзащитного, держащего в правой руке кубок, в левой – восковые таблички, а на безымянном пальце этой руки – бараньи яички. Благодаря этому образу мы запомним человека, который был отравлен, наличие свидетелей и возможность получения наследства.

Кубок напоминал бы от отравлении, таблички – о завещании или наследстве, а бараньи яички, по созвучию с testes – о свидетелях. Больной должен напоминать или самого отравленного, или кого-либо другого, с кем мы знакомы (но не из среды анонимных низших классов). В последующие loci мы поместили бы остальные части обвинения или другие подробности рассматриваемого случая и, правильно запечатлев в памяти эти места и образы, с легкостью вспомнили бы любой пункт обвинения, к которому захотели бы вернуться.


Приведенных комментариев достаточно, чтобы составить схемы данных ассоциаций (см. рисунок 9).


Рисунок 9. Пример Цицерона

Из схемы видно, что помимо простого размещения образов по местам есть еще и древовидное ветвление, как и в методе Джордано. Вообще такой способ организации информации свойственен человеческой памяти, и я не стал бы делать из этого ноу-хау. При этом Цицерон также не настаивает на каком-то правиле выбора ингрессий. Например, ингрессия «x» происходит по созвучию, а остальные по смыслу. Единственное отличие я вижу в том, что Цицерон использует людей, а в Джордано этого не происходит.
14. Солсо также останавливается на простой группировке предметов списка и это не спроста, экспериментальные данные говорят о том, что группировка очень эффективная мнемоника. На данном методе стоит остановиться, хотя он обычно и не считается мнемоникой. Рассмотрим список из 6 слов: клубника, куб, малина, шар, слива, призма. Если попытаться его запомнить просто так, получиться схема изображенная на рисунке 10.


Рисунок 10. Негруппированный список

В данном случае ингрессия очень зыбка. Конечно, такой короткий список плохо демонстрирует суть проблемы. Если изобразить данную схему процессуально, то будет видно, что мы пытается доставать слова списка из памяти перебором или вернее подбором. При этом чем больше слов в списке, тем больше времени требуется на подбор и тем меньше вероятность получить слово. Установить точную зависимость сложно. Для примера, допустим, что при выборе из 6 слов вероятность достать одно правильно – 92%, при 3 – 95%, при 2 – 98%. Теперь попробуем сгруппировать слова и сравнить общую вероятность выбора всех слов в обоих случаях (см. рисунок 11).


Рисунок 11. Группированный список

В первом случае мы выбираем 6 раз из 6 (0.92 * 0.92 * 0.92 * 0.92 * 0.92 * 0.92 = 0.60), во втором 2 раза из 2 и 6 раза из 3 (0.98 * 0.98 * 0.95 * 0.95 * 0.95 * 0.95 * 0.95 * 0.95 = 0.70). Простой подсчет вероятностей показывает, что группированный список на 10% эффективней. Для более сложных и вложенных списков эффективность может возрасти более значительно. Это каждый знает по своему опыту.
15. Вот собственно и все классические мнемоники, остальные, как правило, получаются комбинированием данных. При этом при переходе от школы к школе топология мнемоник не меняется, а меняется принцип выбора ингрессий. При этом никто не задается вопросом, действительно ли принцип (какой бы он не был) является рациональным. Скажем, когда мы имеет дело со звуком целесообразно выбирать звуковые ингрессии, а не переводит обе части через какие-то буквенно-цифровые коды сначала в слова, а потом ассоциировать. А когда мы имеем дело с людьми целесообразно выбирать ингрессии связанные с людьми. Кроме того, необходимо следить, чтобы сами ингрессия также были запомнены. Обычно об этом забывают.

четверг, 18 декабря 2008 г.

Театр Памяти Джулио Камилло. Теоретическая часть

В своей книге «Искусство памяти» Френсис Йейтс (см. Театр Памяти Джулио Камилло) описывает некий Театр Памяти и его создателя Джулио Камилло. В 16 веке он был известной персоной, а создание Театра спонсировал сам король Франции. К сожалению Йейтс не была мнемоником и не вдавалась в технические подробности мнемотехники Театра, они освятила лишь культурный вопрос и наивно свела величие Театра к местам и образам. Сам же создатель Театр оставил нам лишь краткие намеки на мнемотехнику Театра в своем произведении «Идея Театра». Очевидно, что Театр в мнемоническим отношении был устроен намного сложнее, чем это представляла себе Йейтс. Попробуем раскрыть некоторые его секреты, используя концепции мнемологии.

1. Для начала, чтобы составить некоторое представление о Театре, рассмотрим его описание:

«Внутри этого деревянного строения (продолжает Виглий) располагается множество образов и небольших ящичков, он также поделен на отделы и уровни. Всякой фигуре и украшению отведено тут свое особое место. Камилло показал мне огромную стопку исписанных листков, и, хотя я всегда знал, что Цицерон — это богатейший источник красноречия, мне бы никогда не пришло в голову, что один автор может написать столько, или что из его творений можно составить столько томов. Ранее я уже писал Вам о зодчем по имени Юлиус Камиллус. Он сильно заикается и на латинском наречии объясняется с трудом, что в общем извинительно, поскольку, слишком часто пуская в ход перо, он почти утратил навык речи. Известно, однако, что он неплохо владеет местным языком, который какое-то время преподавал в Болонье. Когда же я спросил его о назначении постройки, замыслах работы и ее результатах,— выражаясь тоном возвышенным и как бы в смущении от ее чудесного эффекта — он разложил передо мной несколько листков и произнес все написанное в них по памяти, почти ни разу не сбившись, в точности соблюдая все числа, клаузулы и тонкости итальянского стиля, единственно только ему мешало заикание. Он сообщил также, что король настаивал на его возвращении во Францию вместе с восхитительным изобретением. Но поскольку король пожелал, чтобы все надписи были переведены на французский, для этого он нашел переводчика и писца, однако, добавил он, поездка скорее не состоится, чем он представит свое творение незавершенным. Театр свой он называл различными именами, то говоря, что его изобретение выстраивает или конструирует ум и душу, то утверждая, что оно создает окно внутри нас. Он убежден, что все постижимое человеческим разумением, но недоступное телесному взору, может быть собрано воедино путем сосредоточенного размышления, а затем представлено в определенных вещественных символах, так, что зритель получит возможность увидеть все то, что в ином случае скрыто в глубинах человеческой мысли. Именно в силу этой телесной зримости он называет свое детище Театром.

Когда я спросил, не написал ли он какой-либо работы, в которой его мнение находило бы подтверждение, ведь теперь так много тех, кто, не имея ни поводов ни оснований, стремится подражать Цицерону, он ответил, что писал много, но сохранилось лишь то, что опубликовано — всего несколько небольших вещей на итальянском, посвященных Его Величеству. Подробное изложение своих взглядов он намерен опубликовать, когда работа, отнимающая у него все силы, будет закончена. Еще он сказал, что истратил на нее уже 1500 дукатов, хотя король пожаловал ему лишь 500. Однако он надеется, что затраты будут сторицей оправданы, когда Его Величество сможет насладиться плодами его творения.»


2. Следующий комментарий Камилло указывает на то, что одной из задач Театра было обеспечение мнемоника некими универсальными местами, а также классификация вещей.

«Если ораторы древности, запоминая речь, которую им предстояло произносить, располагали ее части, вверяя их хрупким и бренным местам, то мы поступим правильно, когда, желая прочно закрепить вечную природу вещей, которую способна изъяснить речь оратора,.. станем располагать вещи в местах вечных. Потому высочайшей нашей задачей было отыскать порядок семи мер, обширных и отделенных один от другого, который сохранит остроту нашей мысли и живость памяти.»

3. Далее Камилло указывает, что Театр может хранить как вещи, так и слова, и обеспечивает некий механизм поиска. Относительно «памяти на вещи» и «памяти на слова» есть замечания у Цицерона. Когда говорят о памяти на вещи, имеют в виду сохранение образа вещи в каком-то месте. Когда же говорят о словах, имеют в виду именно точное буквенное написание. Цицерон в качестве примера приводит стихи, где созвучность букв намекает на целевые слова. Память на вещи намного проще, но подходит только для конкретных вещей, с некоторыми оговорками для абстрактных. Память на слова нужна, чтобы запоминать имена, названия и другие слова, не имеющие своей вещи.

«Это великолепное и не сравнимое ни с чем здание не только хранит для нас вещи, слова и искусства, которые мы в нем укрываем, так что их можно отыскать тут каждый раз, как нам это потребуется, но и открывает источник подлинной мудрости, припадая к которому, мы достигаем знания о вещах по их причинам, а не по действиям. Яснее это можно выразить на следующем примере. Если мы заблудились в большом лесу и нам, чтобы выбраться, нужно обозреть его весь, не следует пытаться сделать это непосредственно с того места, где мы оказались, поскольку будет виден только небольшой участок лесного пространства вокруг нас. Но если неподалеку лежит склон, ведущий к вершине холма, следует взобраться по этому склону, тогда будет открываться все более обширная часть местности, пока мы не увидим ясно всю округу. Лес — это наш внутренний мир, склон — это небеса, холм — это наднебесный мир. И чтобы понять вещи нижнего мира, необходимо достичь высших пределов, откуда, глядя сверху вниз, мы составим себе наиболее точное представление о вещах, лежащих перед нами.»

4. Далее рассмотрим реконструкцию Театра, выполненную Йейтс по «Идеи Театра». Изнутри Театр представлял собой что-то вроде комнаты с круглыми стенами. Одна стена представляла собой семь секторов, разделенных лестницами. Каждый сектор, кроме того, имел семь уступов, семь ложь для зрителей. Итого 49 лож (см. рисунок 1), в которых располагались какие-то красочные фигурки.


Рисунок 1. Схема Театра

На рисунке 2 изображен Театр, но судя по всему с ошибкой. Лестницы необходимо поменять местами с ложами, чтобы сектор Солнца был посередине, а также колонны не загораживали ложи. Хотя кто знает, как было на самом деле.


Рисунок 2. Объемная схема Театра

Также известно, что ложи кроме фигурок имели некие ящики и надписи. Йейтс наивно полагает, что Театр это простая система мест и образов. Она даже не останавливается на том, где Камилло брал образы для абстрактных понятий или какими свойствами обладали фигурки и ложи. Судя по ее рассуждениям, оратор должен был располагать образы, проходя по ложам Театра, последовательно запоминая текст. Причем те слова, которые не имели образы, как-то сотворяют используя фигурки. Для людей владеющих мнемоникой, очевидно, что используя Театр таким образом мы не сможем запомнить более 49 слов. Причем только один раз, ибо при повторном размещении новых образов в ложах, старые образы будет затерты. И даже если в ложах было много фигурок, объем не сильно возрастает. Как можно полагать, что божественный Камилло не учел этой особенности?
5. В действительности более вероятно, что фигурки находящиеся в ложах представляли собой не сами мнемонические образы, а их прототипы, или даже наборы прототипических элементов, из которых следовало собирать образы. А сами ложи представляли не места, о прототипы мест. Это наводит на мысль, что содержание ящиков хранило подробные описания этих прототипов и их невидимые связи, упорядоченные по законам герметической (или каббалистической) гармонии.
6. Рассмотрим структуру Театра Памяти более подробно. Семь секторов соответствовало семи планетам (Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн), или даже идеям семи планет (см. рисунок 3).


Рисунок 3. Сектора Театра

Сектора представляли собой 7 пределов мира. Мнемонически же это означало, что все слова и вещи необходимо было разделить на 7 категорий, как бы классифицировать их, причем таким образом, что каждая вещь и слово имели четко заданное место. Такова горизонтальная структура. Вертикальная же структура также представляла собой 7 групп, но разделенных по другим признакам. Каждая группа располагалась на своей ступени.


Рисунок 4. Ступени Театра

Логика Камилло в этом отношении была такова. Самая нижняя группа представляла собой наиболее абстрактные понятия (см. рисунок 4), это первичные идеи или категории, они обозначены фигурками планетарных богов (Аполлон, Диана, Марс, Венера). Данные идея как бы управляют всем сектором. На второй ступени расположены первичные элементы (Воздух, Вода, Огонь, Земля, Дух), а также места (Ад, Чистилище, Рай). Камилло называет эту ступень «Пир», ссылаясь на пир богов, которых собрал вместе Океан. На третьей ступени элементы смешиваются, создавая все материальные объекты (Животные, Растения, Минералы) и материальные ощущения (Цвет, Вкус, Запах, Звук). Камилло образно представляет это «Пещерой», где нимфы ткут свою ткань. На четвертой ступени появляется «внутренний человек», как это называет Йейтс. Судя по описаниям лож, сюда относится когнитивная часть психики (Память, Сознание, Внимание, Воля, Интеллект), но не аффективная. Камилло называет ступень «Сестры Горгоны», подчеркивая, что у человека 3 души. На пятой ступени дух соединяется с телом, Парсифая с Быком. Даная ступень разделена на две подгруппы. Одна подгруппа видимо относиться к аффективной части психики и чертам характера (Упрямость, Достоинство, Честность, Доброта), а вторая к телу человека (Рост, Вес, Цвет кожи, Руки, Ноги, Голова). На шестой ступени человек начитает совершать естественные действия (Сон, Еда, Поднимание, Очищение, Упражнение). Камилло дает комментарий, что «Сандалии Меркурия» и другие атрибуты богов будут наводить память на соответствующие действия. На седьмой и последней ступени располагаются все искусные действия человека (Науки, Искусства, Религия, Право). Символ ступени «Прометей», давший людям науки и искусства.
7. Далее стоит упомянуть, что в каждой ложе была не одна фигурка. Количество фигурок варьируется от ложи к ложе и не имеет определенной логики. Хотя если присмотреться, можно выделить некоторые закономерности. А, кроме того, надо учитывать, что «Идея Театра» это только набросок и он вполне может быть не полным описанием Театра. К тому же Йейтс могла допустить неточности при реконструкции, учитывая ее отношение к мнемонике. Суммируя количество фигурок в каждом секторе, мы получаем 23-26 фигурок, кроме того, у Йейтс они повторяются. А без повторов 10-15 фигурок. Данные цифры ничего не говорят. Но, учитывая страсть каббалистов к симметрии можно предположить, что в каждой ложе одной ступени должно быть равное количество фигурок. Если при этом взять максимум, то получается более интересная картина (см. рисунок 5).


Рисунок 5. Структура лож Театра

На первом уровне всегда одна фигурка. На втором 1 или 2, и только в секторе Солнца. Но сектор Солнца особенный, в нем изменен порядок ступеней. Первая и вторая ступени перевернуты, чтобы выделить Аполлона (Солнце). На третьей ступени 4-6 фигурок, мы берем 6. На четвертой всегда одна. На пятой 4-6. На шестой 5-7. На седьмой 5-7. Итого мы получаем 30 фигурок, а в центральном секторе 32.
8. Структура первых 4-х ступеней напоминает перевернутое каббалистическое Древо Жизни, да и вообще весь сектор напоминает его (см. рисунок 6).


Рисунок 6. Древо Жизни

Древо Жизни интересно тем, что в его узлах находятся Сефирот (то есть цифры), а на дугах расположены буквы еврейского алфавита. Еще у букв есть порядок, что позволяет выделить на Древе Жизни 32 ключа (или места). Распределение фигурок в ложах, представленное на рисунке 5 не много отличается от Древа Жизни. Мы использовали только согласные латиницы, но суть при этом остается неизменной: буквы и цифры, а, кроме того, ряд в 30-32 места.
9. Помимо симметричных фигурок и лож в Театре присутствовали некие перекосы, отклонения. Например, как уже говорилось, в центральном секторе первые две ступени были поменяны местами. При этом в нижней ячейке помещены дополнительные фигуры. Можно предположить, что этими фигурами были «Пирамида с недоступной взгляду вершиной» означающая троицу и «Пан» означающий три мира. Потому как остальные две фигуры, как и в других секторах, означают первичное место и первичный элемент. В данной же ложе дополнительная пара место-элемент, Пирамида-Пан. О причинах этого остается только догадывается. Кроме того, в данной ложе расположены некие ключевые слова: Sol (Солнце), Lux (Свет), Lumen (Свечение), Splendor (Блеск), Calor (Тепло), Generatio (Порождение) и их соотнесенность с божественными и духовными аспектами. Данные слова явно указывают некий цикл нисхождения. Возможно это последовательность ступеней, начиная со второй, на которой в данном секторе расположен Аполлон. Свет – это Пещера, Свечение – Сестры Горгоны, Блеск – Парсифая и Бык, Тепло – Сандалии Меркурия, а Порождение – Прометей. Данные слова и их соотнесенности могут выполнять функцию подсказки как размещать слова и вещи внутри лож.
10. Еще по бокам Театра на ступенях 4 (телесное) и 5 (душевное) есть фигурка девушки: слева нисхождение души к телесному через созвездие Рака, справа восхождение души к духовному через созвездие Козерога. Данные фигурки явно отклонения и не имеют отношения к обычному порядку лож. Еще на ступени 4 (телесное) выделен зодиакальный круг. Каждому сектору соответствует 1-2 знака зодиака, а также части тела связанные с этим знаком (см. рисунок 7).


Рисунок 7. Зодиакальный круг

Такое выделение частей тела хоть и характерно для зодиака, но внутри Театра оно приобретает особый смысл. Если бы это были просто части тела, они были бы расположенные среди других телесных вещей в стандартной структуре лож в соответствии с планетой. Но здесь они как бы делят тело, подобно тому, как зодиак делит небо. Это не случайно. Обратите внимание, что большая часть фигурок – это человеческие тела, хоть они и означают богов. Вероятно, Камилло каким-то образом выделил указанные части тела у всех телесных фигурок. Это можно сделать материалом фигурки, одеждой, раскраской, фактурой, позой, действием и т.п. О мнемоническом аспекте этого деления мы поговорим позже.
11. Все фигурки, отмеченные Камилло в «Идеи Театра» можно разделить на 4 категории: люди (сюда же боги), животные, предметы и места. Больше всего фигурок людей. Остальных единицы. Как правило, люди изображены не изолированно, а внутри сцен: «Юнона на облаке», «Геркулес, вычищающий Авгиевы конюшни», «Девушка с вазой цветов», «Геркулес, убивающий Гериона», «Геркулес, трижды поражающий цель», «Аполлон и Пифон», «Аполлон, стреляющий в Юнону в облаке», «Марс верхом на драконе» и т.д. Животных немного, например: «Петух и лев», «Слон», «Цербер», «Борющиеся змеи», «Сова в силке», «Осел». Предметы: «лира», «Кадуцей», «Сфера», «Кожа Марсия», «Факел Прометея», «Золотое руно», «Гордиев узел», «Атомы». Места: «Парки», «Авгиевы конюшни», «пропасть Тартара».
12. Из этого можно сделать вывод, что фигурки имеют более сложную структуру, чем кажется на первый взгляд. Каждая фигурка может выражать сложное высказывание содержащее: субъект действия, объект действия, само действие, инструмент действия, свойства субъекта, объекта, инструмента, место действия и др. И это естественно, если считать основной целью Театра запоминание текстов и речей. Ведь текст состоит из предложений, а предложения имеют вполне конкретную структуру, хотя иногда и сложную для понимания. Возьмем предложение: «Блистательный Аполлон быстро сдирает очень черную кожу с гадкого Марсия острым серпом в 5 часов в яблочном саду». Это предложение можно изобразить схематично в виде дерева (см. рисунок 8).


Рисунок 8. Структура предложения

В центре предложения всегда будет глагол, действие, подлежащее, от него будут расходиться свойства действия: субъект, объект, инструмент, место, время и др. С точки зрения мнемотехники Театра запоминание такого предложения будет выглядеть так:
А. Выбор действия и его свойств (быстро сдирать), используя классификатор Театра (6 и 7 ступени, а может быть и все ступени).
Б. Выбор места и его свойств (яблочный сад) на основе лож (но не самих лож!).
В. Выбор субъекта и его свойств (блистательный Аполлон).
Г. Выбор объекта и его свойств (очень черная кожа гадкого Марсия).
Д. Выбор времени (5 часов).
По-видимому, основной сложностью такого метода является умение быстро и правильно делать образы слов. Скажем, выбор места подразумевает перенос в воображенное место неких ключевых свойств определенной ложи, например, цветовой гаммы. А выбор субъекта, перенос свойств определенной фигурки.
13. Учитывая гипотезу относительно мнемотехнического метода Театра можно предположить, что все фигурки являются прототипами действий, а все ложи прототипами мест. При этом фигурка состоит как минимум из 2 первичных элементов, которые, придают ей действенность. Например: молоток + гвоздь = забивать, молоток + стакан = разбивать, фонарь + шкаф = искать. При этом логично предположить, что одним первичным элементом должен быть субъект (животное или человек). Те же фигурки, которые названы предметом или местом на самом деле просто опускают субъекта, в виду его незначительности для определения вида действия. Например, «сфера», может подразумевать астронома, а «Парки» прогуливающегося человека.
14. На этом закончим теорию и еще раз подчеркнем, что Театр Памяти намного сложнее, чем просто набор мест и образов. И хотя мы вскрыли некоторые элементы его структуры, многие вопросы практического применения остаются загадкой. Не стоит забывать, что Театр кроме мнемонической цели преследовал еще некие духовные и магические цели. Вероятно, многие секреты Театра можно исключить переходом от античной мифологии и каббалистики к современным научным представлениям, при этом сохранив практическую действенность данной мнемотехники.

пятница, 5 декабря 2008 г.

Сознание и субъективная реальность

В данной статье приводятся отрывки из статьи Дубровского, посвященные феномену субъективного переживания. Почему красный цвет переживается как красный и т.д. Данная статья представляет интерес для мнемологии по причине того, что она выделяет феномен сознания как новую ступень в процессе управления организмом, а субъективное переживание как деятельность (см. три компонента системной модели памяти). Обычно же о сознании говорят как о неком пассивном переживании, которое сопровождает психические процессы. Кроме того, физиологические подтверждения приведенные в конце статьи говорят о правомерности указанных в системной модели памяти петель обратной связи, а также о включении в сознание (субъективное переживание) таких категорий как воля и внимание. Как нам представляется субъективное переживание или даже переживание субъективности является результатом замыкания обратной связи при переходе организмов от причинноследственной каузальности к целесредственной.

Д.И. Дубровский «Зачем субъективная реальность, или Почему информационные процессы не идут в темноте?»

..........

Поскольку для сложного организма, передвигающегося в среде, полной опасностей и неопределенностей, жизненно необходима адекватная и быстрая оценка текущей информации о внешних объектах и о его внутренних состояниях и так как результирующая оценка, определяющая немедленные действия, складывается на основе многих «частных» оценок, то в ходе эволюции получает развитие способность производить (прежде всего на уровне формирования программ поведения) информацию об информации. Возникает новый уровень интеграции информационных процессов, характерный как раз для психического отображения и психического управления целостным организмом. Уже простейшие явления СР (субъективной реальности), например, ощущения красного, представляет собой результат интеграции множества продуктов анализа и синтеза информации, осуществляемых в сетчатке глаза и затем в многочисленных структурах головного мозга. Это, так сказать, итоговый результат функций обнаружения сигналов, их различения, передачи, обработки, перекодирования в разных инстанциях мозга, опознания и оценки на уровне эго—системы. Каждая из перечисленных функций уже сама по себе представляет сложные информационные процессы со своими аналитическими и интегральными продуктами, но лишь итоговый их результат значим для реакции организма и может быть использован для управления поведением. Ощущение красного и есть такой итоговый результат — адекватное отображение одного из значимых физических параметров внешней среды. При этом субъективно переживаемое качество «красное» есть информация об определенной длине волны, она строго соответствует данному объекту, есть его чувственный знак, и в остальном не имеет с ним ничего общего — как всякий знак (так же, как слова «красное» или “red” не имеют ничего общего с переживанием ощущения красного). Такой способ представленности информации включает помимо отображения определенного явления внешней среды так же и качество принадлежности этой информации данному организму (у человека качество принадлежности реализуется на уровне эго—системы его мозга и связано с двумя основными свойствами: данностью информации в «чистом» виде и способностью оперировать ею; о них подробнее будет идти речь ниже).

Для того, чтобы информация обрела форму СР необходимо, по крайней мере, двойное или, лучше сказать, двуступенчатое, кодовое преобразование на уровне эго-системы: первое из них представляет для нее информацию как таковую (которая пребывает пока в «темноте»), второе преобразование «открывает» и тем самым актуализует ее для «самости», делает доступной для оперирования и использования в целях управления. Нейродинамическая система, которая является носителем «открытой» информации, т.е. не «идущей в темноте», представляет собой специфичный именно для эго-системы «естественный» код, как минимум, второго порядка.

Подчеркну еще раз: здесь объектом информации и ее преобразований служат не просто внешние явления и ситуации и не просто внутренние изменения в организме, а уже сама информация о них как таковая (информация об информации!). Нарастающая в ходе эволюции многоступенчатость операций такого рода позволяет выходить за рамки текущей ситуации, обобщать опыт, развивать способность «отсроченного действия», прогнозирования, построения моделей потребного будущего. Здесь — истоки виртуальной реальности, элементарные формы которой наблюдаются и у животных, обладающих развитой психикой (в частности, при возникновении у них галлюцинаций; например, у собак, которые под влиянием галлюциногенов переживают образы несуществующих объектов и ведут себя в соответствии с ними). Развитие психики знаменует рост многоступенчатости и многоплановости производства информации об информации, что особенно ярко выступает в мышлении человека и его языковой компетенции.

Состояние СР знаменует новый тип деятельной активности живой системы. Это состояние бодрствования, внимания, настороженности, постоянной готовности к немедленному действию, состояние поиска, зондирования опасности и субъективно опосредствованного отправления жизненно важных функций (например, при поиске полового партнера, строительстве гнезда и т.п.). СР есть состояние актуальное, непрерывное в данном интервале; оно осуществляется здесь и сейчас, представляет собой «текущее настоящее», независимо от его конкретного содержания. Последнее является активированной (значимой «сейчас») информацией в контуре эго—системы (по сравнению с той, которая хранится в памяти и вообще находится в «темноте», как, например, при глубоком сне), она готова к немедленному использованию для управления.

..........

В последние десятилетия убедительно показано, что субъективное переживание есть эффект циклической кольцевой организации процессов возбуждения, охватывющих многие системы нейронов определенной локализации (А.М. Иваницкий, В.Я. Сергин, М. Арбиб, Г. Риззолатти, Дж. Эделмен, Хэмфри и др.).

Работы А.М. Иваницкого, проводимые на протяжении более тридцати лет, показывают, что субъективное переживание в форме ощущений возникает при сопоставлении и синтезе на нейронах проекционной коры мозга двух видов информации: сенсорной (о физических параметрах стимула) и извлекаемых из памяти сведений о значимости сигнала. Информационный синтез обеспечивается механизмом возврата импульсов к местам первоначальных проекций после ответа из тех структур мозга, которые ответственны за память и мотивацию. Автором четко выявлены временные параметры перехода нейрофизиологического процесса на тот уровень его организации, при котором возникает ощущение. Этот цикл он называет «кругом ощущений». Как простейшее субъективное переживание, ощущение есть результат «информационного синтеза», совершающегося в рамках указанного цикла. А.М. Иваницкий считает, что принцип возврата возбуждения и механизм информационного синтеза оправдывают себя и при объяснении более сложных явлений СР, связанных с процессами мышления и осознавания.

Это находит подтверждения в недавнем открытии «зеркальных нейронов» и «зеркальных систем мозга» (М. Арбиб и Г. Риззолатти). Нейронные системы такого рода осуществляют синтез информации, отображающей не только внешние стимулы, вызванные движением других существ, но одновременно собственные реакции и действия, обеспечивают кольцевые процессы между подсистемами мозга, ответственными за перцепцию, память, мотивацию и моторику. Тем самым «зеркальные системы» картируют субъектно—объектные отношения и формируют надежные механизмы самоиндетификации (которые нарушаются, к примеру, при шизофрении, что связано с дисфункциями указанных систем). «Зеркальные системы» в существенной степени связаны с производством и пониманием речи; они по всей вероятности составляют важнейший структурно—функциональный регистр эго—системы головного мозга.

Значительный вклад в понимание необходимых условий возникновения качества субъективной переживаемости вносят работы В.Я. Сергина. В них показано, что акт осознавания сенсорного стимула, так сказать, первичное субъективное переживание (в форме ощущения) возникает в результате высокочастотного циклического процесса «самоотождествления». Механизм «самоотождествления» представляет собой отождествление порождаемого стимулом паттерна возбуждения с самим собой посредством его обратной передачи (по каналу обратной связи) на вход. Продуктом этого кольцевого процесса является совпадение патерна обратной связи с паттерном возбуждения в коре, что резко повышает интенсивность последнего, создает его «высокую контрастность», и это прокладывает путь к его категоризации системой долговременной распределенной памяти. Акт категоризации, как полагает В.Я. Сергин, и формирует символ или образ, выражающие «субъективный смысл» стимула. Для того, чтобы возникло осознание, необходим хотя бы один цикл «самоотождествления». Если «самоотождествление» не наступает, осознание (ощущение) даже простейших и сильных стимулов (запахов, уколов, температурных воздействий) становится невозможным. Время одного цикла является для человека минимально различимым временем. Оно совпадает с «перцептивным моментом» — максимальным временным интервалом, в рамках которого последовательные перцептивные события воспринимаются как одновременные.

Размеры статьи не позволяют подробнее рассмотреть концепцию и экспериментальные данные В.Я. Сергина, которые содержат важные материалы, касающиеся не только ощущений и восприятий, но так же мышления и произвольного действия. Тем более нет возможности рассматривать работы других авторов. Однако, все они подтверждают основной вывод о кольцевом процессе и синтезе информации в соответствующих струтурах мозга как главном факторе возникновения субъективного переживания.

..........

Полный текст статьи:
http://virtualcoglab.cs.msu.su/html/ddi_1.html

Мнемология и кибернетика

В данной статье приводится вводная глава из книги Крайзмера, посвященная памяти кибернетических систем и собственно обоснованию нового учения мнемологии. Судя по частоте употребления данного термина (мнемология) он не прижился. Но тем не менее я выстроил свою мнемологию почти также как и Крайзмер, только в более узком понимании (сравните схему на рис. 1.3 со схемами приведенными в Основных процессах памяти). В связи с этих есть смысл уточнить термин мнемология. В нашем понимании мнемология (или вернее мнемоническая мнемология) есть учение о сознательной организации содержания памяти человека. Очевидно, что мнемоническая мнемология будет подмножеством общей кибернетической мнемологии.

Крайзмер «Пямять кибернетических систем».
Глава 1. Введение


1.1. Роль памяти в кибернетической системе

Кибернетика, являющаяся наукой об общих принципах и закономерностях управления и передачи информации в технических устройствах, живых организмах и их объединениях, привлекала в течение двух истекших десятилетий все возрастающий интерес специалистов различных отраслей знаний — инженеров и философов, математиков и биологов, экономистов и филологов, искусствоведов и врачей. Столь широкую популярность эта наука, основные положения которой были сформулированы в 1948 г. американским ученым Н. Винером в книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине», приобрела в связи с тем, что с процессами управления мы сталкиваемся непрерывно и в своей трудовой деятельности, и при изучении функционирования живых организмов, и при создании современных все усложняющихся инженерных систем, и при организации взаимодействия коллективов людей.

К широкому классу систем, которые можно назвать кибернетическими, относятся системы, состоящие из весьма большого числа элементарных звеньев и характеризующиеся системой управления со сложным поведением и сложной структурой потоков информации. Такими системами являются современные сложные вычислительные машины и машинные комплексы, системы автоматического управления, включающие в себя вычислительные машины, биологические системы управления различных уровней — от простейших организмов до человека, системы управления типа «человек — машина», социальные и экономические системы управления.

Одним из важнейших свойств любой кибернетической системы (технической, биологической, социальной), без которого немыслимо ее целесообразное функционирование, является способность системы к накоплению и хранению информации, т. е. наличие у нее памяти.

Употребляя термин «память», заимствованный из психологии, мы будем в дальнейшем трактовать его значительно более широко, чем это делали психологи. В определении, приведенном в Большой советской энциклопедии, говорится: «Память — запечатлевание, сохранение в мозгу, узнавание и воспроизведение того, что ранее человек воспринимал, переживал, делал, думал. Благодаря наличию памяти становится возможным накопление опыта, его сохранение и использование. Нормальная работа памяти служит необходимым условием единства психической жизни человека, единства его личности».

Исходя из этой концепции, даже процессы восприятия и фиксации информации животными, в том числе и высшими животными, не могут быть определены как процессы памяти, само понятие которой однозначно связывается с человеком. Однако в ряде работ выдающихся физиологов рассматриваются свойства и закономерности памяти животных. Сошлемся хотя бы на исследования в этой области академика И. С. Бериташвили.

Хотя механизмы фиксации информации в различных кибернетических системах резко отличаются друг от друга и, строго говоря, термин «память» в его начальном понимании тесно связан с психологией, в дальнейшем изложении из соображений удобства, во-первых, и исходя из стихийно сложившегося в биологии и технике словоупотребления (генетическая память, память вычислительной машины и т. д.), во-вторых, будем пользоваться расширительным толкованием слова «память».

Условимся называть памятью совокупность процессов и механизмов, определяющих способность организованной материи селективно фиксировать и сохранять во времени следы информационных внешних воздействий и при определенных условиях полностью или частично воспроизводить эти следы.

Говоря о роли памяти в функционировании кибернетической системы, необходимо подразделить память на несколько категорий.

Одна из них — генетическая память, в которой зафиксирована информация, предопределяющая структуру кибернетической системы еще до возникновения последней. В генетической памяти живых организмов, сосредоточенной в зародышевых клетках, хранится наследственная информация, определяющая вид и ряд особенностей организма, который из этой клетки должен развиться. Аналогом генетической памяти в технике можно считать проект, схему конструкции будущего агрегата, заключенные в чертежах его разработчика.

Следующей категорией памяти является «врожденная» память. В ней при создании кибернетической системы фиксируется информация, определяющая первоначальные реакции системы на внешние воздействия, т. е. свойственное данной системе «врожденное» поведение. В живых организмах врожденная память представлена комплексом безусловных рефлексов и инстинктов — закономерных сложных врожденных актов поведения животного организма в ответ на изменения внешней и внутренней среды. В кибернетических машинах аналогом врожденной памяти является постоянная память, в которую при создании машины записывается программа, определяющая порядок дальнейшей обработки информации машиной.

Еще одной, наиболее гибкой категорией памяти является прижизненная память, в которой происходит накопление информации в процессе функционирования системы и ее взаимодействия с окружающей средой. Эта память является основой обучения, приспособления и самоорганизации естественных (биологических) и искусственных (технических) кибернетических систем. Накопление системой новой информации обусловливает изменение поведения системы по сравнению с «врожденным» поведением. Ввод информации в кибернетические машины может происходить либо в «принудительном» порядке в определенные интервалы времени (с перфокарт, перфолент и т. д.), либо система может самопроизвольно в определенных границах, заданных характеристиками ее датчиков, воспринимать внешнюю информацию. Также и человек может воспринимать информацию о внешней среде непроизвольно (различные непредусмотренные им заранее внешние воздействия, впечатления и т. д.), либо целенаправленно (чтение, слушание лекций, заучивание материала и т. д.).

В социальных системах поведение групп людей и поколений также обусловлено информацией, заимствованной от других групп или унаследованной от предшествующих поколений, и непрерывно модифицируется в процессе взаимного обмена и прогресса. Однако отличие состоит в том, что появление нового человека или новой технической системы как самостоятельной единицы может быть относительно четко фиксировано во времени, тогда как человеческие сообщества и коллективы, как правило, трансформируются одно в другое постепенно, границы между ними «размыты» и соответственно наследование ими информации представляет собой также растянутый во времени, «размытый» процесс.

1.2. Мнемология — общее учение о памяти

Аналогии в трактовке и изучении проблем памяти качественно различных кибернетических систем представляют интерес не только с точки зрения роли памяти в их функционировании, но и для исследования механизмов, лежащих в ее основе. Особенно плодотворными эти аналогии могут явиться в отношении сравнительного изучения механизмов памяти кибернетических машин и живых организмов. Еще Винер отмечал, что «... проблема объяснения природы и разновидностей памяти у животных находит параллель в задаче создания искусственных органов памяти для, машин».

Успехи в разработке теории и конструировании технических запоминающих устройств (ЗУ) позволили подойти к обоснованию гипотез функционирования биологической памяти с инженерно-математических позиций. С другой стороны, возможности математического и физического моделирования нейронов и нервных сетей облегчили задачи проверки этих гипотез и явились мощным средством дополнения и корректировки данных непосредственного нейрофизиологического эксперимента.

Исследования механизмов памяти живых организмов играют чисто познавательную роль, а также имеют существенное практическое значение не только для медиков, но и для инженеров-кибернетиков. Последние рассчитывают и в этой области на реализацию возможностей бионического моделирования, т. е. использования знания процессов и механизмов памяти животных и человека для усовершенствования и создания новых видов ЗУ кибернетических машин.

Комплексное изучение памяти во всех ее проявлениях позволило накопить значительное количество теоретических и экспериментальных материалов, объединяемых в специальную отрасль кибернетики — мнемологию (учение о памяти). Корень слова «мнемология» происходит от имени Мнемосины или Мнемозины — в греческой мифологии богини памяти, матери девяти муз (мнемонид), рожденных ею от Зевса.

Какова же основная проблематика миемологии как общего учения о памяти кибернетических систем? Она состоит в следующем:

1) решение вопроса об общих принципах механизма воздействия сигнала, несущего информацию, на запоминающую среду и фиксации его в той или иной форме в этой среде;

2) сравнительное изучение характеристик и параметров памяти различных уровней разных кибернетических систем;

3) исследование материального субстрата памяти, а именно возможностей накопления информации непрерывной вещественной средой или дискретными запоминающими элементами;

4) организация накопителей информации, т. е. определенная система коммутации или установления связей между отдельными запоминающими элементами и их ансамблями, а также между ними и входами и выходами всего блока памяти, обеспечивающая возможности ввода и воспроизведения информации;

5)организация связей между отдельными блоками памяти и объединение их в систему и исследование взаимодействия, соподчиненности и иерархии внутри системы;

6) разработка методов размещения информации в памяти при записи и (поиска ее при воспроизведении;

7) решение вопросов надежности функционирования системы памяти.

Разумеется, сфера интересов мнемологии не ограничивается только этими вопросами — здесь сформулированы лишь наиболее важные и крупные общие проблемы учения о памяти кибернетических систем.

1.3. Принципы накопления информации

Любую систему, способную воспринимать и выдавать информацию, или, точнее, сигналы, несущие информацию, можно представить в виде «черного ящика» А, имеющего по крайней мере один вход и один выход (рис. 1.1). В общем случае количество входов и выходов может быть неограниченно большим.


Рис. 1.1. Система, передающая информацию

Пусть на вход системы подается некоторое, изменяющееся во времени, воздействие (сигнал) fвх(t). Система реагирует па это воздействие появлением на ее выходе сигнала fвых(t+т), который обязательно будет запаздывать по отношению к входному сигналу на некоторое время х задержки в системе и обязательно подвергнется некоторой модификации. Условием возможности использования системы А для передачи информации является, очевидно, наличие между функциями fвх(t) и fвых(t+т) связи функционального или хотя бы корреляционного характера. Модификация сигнала может носить характер искажений той или иной природы, но может представлять собой и полезный процесс, например усиление, оптимальную фильтрацию и т. д.

Итак, практически всегда


В ряде случаев это неравенство отражает просто факт искажения, свойственного любой передающей системе, причем мерилом ее работоспособности является соблюдение равенства


где I — смысловое содержание информации, заключенной соответственно во входном и выходном сигналах и доступной к выделению из выходного сигнала.

Это общее описание в равной степени справедливо для любой системы передачи и хранения информации. Действительно, любой канал связи обеспечивает связь между его входом и выходом, но наряду с этим в течение более или менее длительного интервала времени, определяемого длиной канала и его физическими свойствами, задерживает в себе, «хранит» информацию. Здесь время задержки т является, как правило, нежелательным свойством канала и должно быть, по возможности, минимизировано. С другой стороны, любое устройство хранения информации можно рассматривать как канал связи, также осуществляющий передачу информации со входа на выход, но одновременно обеспечивающий задержку этой информации на некоторое, желательно регулируемое и в принципе сколь угодно длительное время, которое; можно назвать временем хранения информации.

Рассмотрим вопрос о возможных путях реализации функций записи, хранения и воспроизведения информации материальной системой, представляющей собой множество элементов а, б, в, ..., связанных некоторым образом между собой (рис. 1.2). Связи между элементами могут быть осуществлены различными путями: по принципу «каждый с каждым», или в определенном порядке, предписываемом логикой работы системы, или, наконец, могут носить случайный характер.


Рис. 1.2. Реализация функций памяти в системе

В принципе связи между элементами могут и вовсе отсутствовать, но тогда условием использования любого элемента для хранения информации является наличие у него входа и выхода для связи с внешней средой. Связи между элементами могут быть двусторонними (а<->б, б<->в) или односторонними (в->е, б->г). Для приема и выдачи информации система должна иметь некоторое количество входов и выходов (на рис. 1.2 соответственно: 1, 2, 3 и 4, 5, 6, 7).

В рассматриваемой системе, очевидно, возможны следующие основные механизмы реализации функций памяти.

Прежде всего, под влиянием поступивших извне сигналов могут произойти устойчивые изменения состояний элементов а, б, в, ..., которые логично называть в таких системах запоминающими элементами. Эти изменения состояний могут осуществляться в виде непрерывного процесса (например, плавное изменение заряда конденсатора, постепенное послойное перемагничивание ферритового сердечника) или скачкообразно (переключение триггера, перемагничивание сердечника из одного состояния намагниченности в другое и т. п.). Соответственно может идти речь о запоминающих элементах аналогового или дискретного типа. В качестве дискретных элементов могут применяться любые мультистабильные элементы, способные изменять свое состояние под влиянием внешних воздействий, длительно сохранять и допускать распознавание этого состояния при наличии внешнего запроса. Так как подавляющее большинство дискретных систем обработки и хранения информации работает в двоичном коде, то наибольший интерес с точки зрения построения запоминающих устройств представляют бистабильные запоминающие элементы.

Другой возможный механизм фиксации информации может заключаться в более или менее устойчивом изменении состояний каналов связи между элементами. Эти изменения можно осуществлять либо с помощью замыкания или размыкания каналов, либо с помощью плавных или скачкообразных изменений их амплитудных, частотных или каких-либо иных характеристик.

Оба механизма — устойчивые изменения состояний запоминающих элементов или связей между элементами— могут служить основой работы так называемых статических устройств хранения информации.

Еще один возможный механизм хранения информационного кода — циркуляция его по некоторому замкнутому контуру (или по нескольким контурам). Так, информационный сигнал, поступивший на вход 1, может возбудить элемент а, который через связь а->б возбудит элемент б, далее возбуждение распространится, например, к элементам в и е, вернется к элементу а и т. д. Таким образом, возникает контур рециркуляции информации абвеа..., показанный на рис. 1.2 штриховой линией.

Не исключена возможность возникновения дублирующих рециркуляционных процессов и в других контурах, например абгдеа ..., абва ... и т. д. Описанный механизм может явиться основой создания так называемых динамических рециркуляционных устройств памяти (например, запоминающих устройств на линиях задержки). Естественно, что для длительного поддержания рециркуляционных процессов в соответствующие замкнутые контуры должны входить активные элементы, обеспечивающие компенсацию потерь и восстановление амплитуды кодовых сигналов.

Практически во всех современных системах хранения дискретной информации, кроме динамических ЗУ на линиях задержки, в основу положен принцип статического хранения за счет вынужденного извне перехода элементов (как правило, бистабильных) из одного состояния в другое и последующего длительного сохранения этого состояния. То же можно сказать и о хранении информации в биологических системах, где согласно доминирующей в настоящее время теории основой долговременной (прижизненной) и генетической памяти является сохранение тех или иных статических состояний нейронов или их частей, а динамические рециркуляционные процессы происходят лишь в качестве механизмов кратковременной или оперативной памяти при вводе и выводе информации.

Ввод информации в любую систему хранения при запоминании (фиксации, записи) и вывод информации из нее при воспроизведении (выборке, считывании) связаны с изменением во времени сигналов, несущих информацию.

Хранение же информации внутри блока памяти, основанного на статических принципах, может быть выражено, очевидно, не временной функцией f(t), а некоторой пространственной функцией f(x, y, z, t), характеризующей распределение состояний тех или иных параметров запоминающей среды или накопителя информации в трехмерном пространстве (рис. 1.3). При этом под влиянием входных сигналов fвх(t1) и сигнала адреса fа(t1) к моменту t2 окончания переходных процессов формируется некоторое адекватное функциям fвх(t1) и fа(t1) состояние среды ф(x, y, z, t2). Этот процесс может быть формально записан в виде


где A — некоторый оператор, определяющий соответствие между элементами множества входных сигналов, кодирующих записываемую информацию и заданный адрес, и множества состояний носителя информации.

В идеальном накопителе состояние ф(x, y, z, t2) должно оставаться неизменным в течение всего заданного промежутка времени хранения информации tхр.


Рис. 1.3. Формальное описание процессов записи, хранения и воспроизведения информации в памяти

Однако в реальных накопителях к моменту начала считывания информации t3=t2+tхр состояние среды неизбежно изменяется как под влиянием внутренних процессов, свойственных всякой материи (явление старения, тепловое движение, квантово-механические явления и т. п.), так и под влиянием внешних воздействий (изменения температуры, воздействия электромагнитных полей, вибраций, радиации, соседних участков запоминающей среды или соседних запоминающих элементов и т. д.).

Этот процесс запишем в виде


где В — оператор, описывающий процесс изменения множества состояний носителя информации за время хранения информации, т. е. в интервале времени от t2 до t3. В отличие от детерминированного в своей основе оператора A (хотя и подверженного случайным флюктуациям) оператор B в значительно большей степени имеет вероятностно-статистический характер.

Очевидно, что


Процесс воспроизведения или вывода информации можно записать в виде


где C — оператор, реализующий в интервале времени от t3 до t4 процесс вывода и определяющий соответствие между элементами множества состояний носителя информации, заданным адресом и элементами множества выходных сигналов или сигналов считывания.

Быстродействие блоков памяти определяется, очевидно, длительностью интервалов (t2-t1) и (t4-t3), причем в эти интервалы включается и время успокоения всей системы, необходимое для того, чтобы система была способна к восприятию новых внешних информационных воздействий.

1.4. Некоторые вопросы терминологии

Сложившаяся к настоящему времени терминология в области кибернетики вообще и в области теории и техники хранения информации в частности формировалась в значительной степени стихийно и обладает рядом существенных недостатков. К ним относятся многозначность, синонимия, наличие дезориентирующих терминов, имеющих буквальные значения, противоречащие сущности понятий, выражаемых этими терминами. Естественно, что такое положение затрудняет обмен информацией, чтение нужной литературы, работу конференций и т. д.

Хотя далее в книге дается истолкование некоторых терминов, представляется полезным привести здесь наиболее важные основные определения, которыми мы будем пользоваться в дальнейшем изложении.

Память — совокупность процессов и механизмов, определяющих способность организованной материи селективно фиксировать и сохранять во времени следы информационных воздействий и при определенных условиях полностью или частично воспроизводить эти следы. Такое расширительное толкование термина «память» отличается от определения, сложившегося в психологии, где явления памяти неразрывно связываются с психической деятельностью человека. Предлагаемое определение позволяет использовать этот термин для описания функций хранения информации в любых кибернетических системах — живых организмах, машинах, социальных системах.

Мнемология — учение о памяти кибернетических систем.

Запоминающее устройство (ЗУ) — техническое устройство, предназначенное для реализации функций памяти в кибернетических машинах и других инженерных системах. Термин ЗУ в отношении живых организмов не применяется.

Накопитель — часть ЗУ, предназначенная собственно для хранения информации — накопительная или запоминающая среда.

Запоминающий элемент — элемент, который может находиться в нескольких (по крайней мере, двух) устойчивых состояниях и предназначается для фиксации и хранения одной цифры или разряда числа. Аналоговые запоминающие элементы, предназначенные для хранения величин, выраженных в аналоговой форме, должны обладать способностью (во всяком случае теоретически) находиться в бесконечном количестве устойчивых состояний. Иногда запоминающие элементы называют элементами памяти, однако этот термин нельзя считать удачным.

Ячейка ЗУ, запоминающая ячейка — часть накопителя (совокупность запоминающих элементов), предназначенная для хранения кода одного слова или числа.

Регистр — схема, совокупность запоминающих элементов, предназначенная для хранения кода — отдельное ЗУ, используемое для хранения одного числа.

Запись (фиксация) — ввод информации в память (ЗУ) на хранение.

Считывание (воспроизведение) — извлечение (вывод) информации из памяти (ЗУ).

Обращение к памяти (ЗУ) — совокупность процессов и операций, необходимых для записи или считывания информации.

Адресное ЗУ — запоминающее устройство, в котором место обращения определяется адресом, т. е. номером запоминающей ячейки, в которой хранится информация.

Ассоциативное ЗУ — запоминающее устройство, в котором место обращения определяется содержанием хранящейся информации. Поиск нужной информации в ассоциативном ЗУ осуществляется по ее содержанию или специальным признакам.

Поиск — совокупность процессов, обеспечивающих отыскание в памяти (ЗУ) нужного слова.

Емкость — наибольшее количество слов или бит, которое может одновременно храниться в памяти (ЗУ).

Плотность записи (удельная емкость) — количество битов информации, приходящееся на единицу объема накопителя.