Квантовые дополнения нейроподобной сети.
Часть первая. Нейроподобная псевдосеть второго уровня
ассоциирования.
« Нейроподобная сеть представляет собой совокупность нейроподобных элементов, определенным образом соединенных друг с другом и с внешней средой.»
В большинстве нейроподобных сетей, которые предлагаются в теоретических разработках разных авторов, связи между нейроподобными элементами являются детерминированными, то есть предопределёнными. Если рассматривается адаптивная нейроподобная сеть, то меняться может только «вес» отдельной связи, которая сама по себе существует изначально, с момента создания сети. Можно ли с уверенностью утверждать, что большинство нейроподобных сетей, созданием и изучением которых занимаются известные физики и математики, являются детерминированными нейроподобными сетями? Если физической реализацией детерминированной связи между двумя нейроподобными элементами является проводник, по которому может пройти сигнал от одного элемента к другому, то физической реализацией недетерминированной связи между двумя нейроподобными элементами является совокупность приёмника и передатчика, которая осуществляет передачу сигнала «без проводов», через посредство волнового поля. Детерминированная связь между элементами существует изначально, постоянно, она всегда готова к работе. Недетерминированная связь между элементами никак не проявляет своё существование до момента взаимной активации «приёмника» и «передатчика», которые входят в структуру внешне не связанных элементов. Поскольку уже давно (в начеле девяностых) была озвучена концепция недетерминированной нейроподобной сети, утверждать, что сейчас классическая нейроподобная сеть заведомо является детерминированной сетью, нельзя. Однако, нет никаких препятствий для попытки всё-таки провести разделение нейроподобных сетей на сети детерминированные и сети недетерминированные, что позволит не только упростить концептуальное конструироваание интеллектуальной информационной системы, элементами которой могут являться и те и другие сети, но и поможет значительно упростить понимание тех информационных процессов, которые в такой информационной системе могут идти. Поскольку недетерминированная нейроподобная сеть может быть совсем мало похожа на классическую нейроподобную сеть, имеет смысл вместо этого термина использовать термин «нейроподобная псевдосеть».
Тема «Квантовое дополнение машины Тьюринга» была предложена для обсуждения на форуме «Квантовый портал» для того, чтобы понять, насколько правильной и удачной является идея перехода от комбинаторной формы изображения к квантовой форме изображения. В результате обсуждения удалось выяснить, что «керн» голограммы, на основе которого формируется вектор состояния точки квантовой формы изображения мало отличается от «леера» из теории вейвлетов. При этом выяснилось, что нет необходимости обосновывать однозначность и ассоциативность этого информационного объекта. В связи с этим появляется возможность перейти к более подробному (хотя и неполному) описанию интеллектуальной информационной системы, которая строится на известных нейроподобных сетях с рядом квантовых дополнений (при этом обычные нейроподобные сети дополняются псевдосетями).
В Темах «Квантовое дополнение машины Тьюринга» , «Квантовая форма изображения» и «нецифровая идентификация изображений» даётся описаание пространственной решётки, в которой сначала формируется голограмма, соответствующая комбинаторной форме изображения, а затем создаётся квантовая форма этого изображения. Казалось бы, эта пространственная трёхмерная решётка является всего лишь особой формой детерминированной нейроподобной сети обычного типа, но трудности, возникающие при описании информационных процессов, которые могут идти в этой сети, заставляют сделать вывод, что пространственную трёхмерную решётку как детерминированную нейроподобную сеть следует рассматривать независимо от нейроподобной псевдосети, которая формируется (и основа которой изначально должна быть сформирована) внутри решётки в виде совокупности микроавтоматов, «привязанных» к локальным областям трёхмерной решётки...
В первую очередь дело в том, что обычный «узел» нейроподобной сети является конструктивно завершённым структурным элементом, способным выполнять достаточно много сетевых функций. Желание дополнить функции нейроподобного элемента детерминированной сети таким образом, чтобы этот элемент одновременно стал выполнять несвойственные (и не очень удобные) функции узла псевдосети, выглядит далеко не самой удачной идеей. К тому же, возникает очень важный вопрос: а каким же образом происходит оперативное преобразование комбинаторной формы изображения в квантовую? И это ведь нужно делать с частотой не меньше 24-х кадров в секунду... И так должно продолжаться целый день, после чего для каждого кадра тиражируются свои микроавтоматы... Всё это выглядит громоздко и совершенно нереально... (правда, удобно для понимания процесса)… Поэтому есть смысл изменить характер формирования квантовой формы изображения, расширив возможности отдельного узла псевдосети (отдельного микроавтомата).
Перед тем, как это сделать, определим функции элементов нейроподобной псевдосети, пронизывающей трёхмерную пространственную решётку (детерминированную сеть). Эту псевдосеть будем считать сетью второго уровня ассоциирования. Отдельный элемент этой сети в первоначальной интерпретации, которая изложена в теме «квантовая форма изображения», является «материализацией» точки квантовой формы изображения. Основной функцией такого микроавтомата является способность переходить в активное состояние в случае, если появится активный микроавтомат с таким же (или фрагментарно таким же) вектором состояния, как у него...
Если это происходит, активированный микроавтомат посылает сигналы в ближайшие узлы детерминированной нейроподобной сети, «пытаясь» активировать эти узлы.
Взаимодействие между узлами псевдосети микроавтоматов может быть основано на трёх известных физических явлениях... Первое - резонанс. Второе - четырёхволновое смешение. Третье - Квантовая запутанность...
Поскольку в дальнейшем понадобится организация ещё одной псевдосети, привязанной к «созданным» ранее сетям , необходимо выбрать физическую основу взаимодействий между узлами псевдосетей таким образом, чтобы они могли функционировать одновременно, не создавая друг другу помех. К тому же, как уже было отмечено, основа псевдосети второго уровня должна быть создана изначально, то есть псевдосеть второго уровня должна быть готова к работе с того момента, когда система «просыпается». Это значит, в локальных областях трёхмерной пространственной решётки к этому моменту должны находиться микроавтоматы, вектор состояния которых может формироваться произвольным образом, последовательно фиксируя в своих фрагментах «короткие» вектора состояния точек изображений, которые «предъявляются» для обработки в период «бодрствования» системы.
Первоначально в качестве физического принципа, на основе которого могли быть организованы взаимодействия элементов псевдосети предлагалось известное явление резонанса. В результате приходилось «организовывать» тиражирование микроавтоматов, каждый из которых был носителем вектора состояния отдельной точки отдельного изображения. Получалось громоздко и нереально. Гораздо интереснее (концептуальное конструирование это не запрещает) использовать для организации взаимодействия элементов псевдосети принцип квантовой запутанности. В этом случае отдельная квантовая точка, которая может быть материальным носителем памяти микроавтомата, сможет нести в своём векторе состояния любое количество фрагментов, соответствующих векторам состояния отдельных точек отдельных изображений. Правда, при этом не следует полагаться на теоретическую «бесконечность» того множества квантовых состояний, которые может иметь квантовая точка.
« Кубит в силу эффекта квантовой суперпозиции, когда система может находиться в двух состояниях одновременно, может принимать не два, а теоретически бесконечное число состояний»
Читать полностью:
http://www.gazeta.ru/science/2012/06/20_a_4633041.shtml )
В реальных условиях наверняка появятся ограничения на ёмкость такой памяти, обусловленные возможностями механизмов считывания информации. Поэтому, как и в предидущем варианте организации «жизнедеятельности» системы, имеет смысл чередовать периоды бодрствования с периодами сна, во время которых происходит «очищение» произвольной (кратковременной) памяти и формирование памяти долговременной (на тех же принципах). Использование квантовой памяти в интеллектуальной системе выглядит очень заманчиво ещё и по той причине, что нет необходимости проводить детальное считывание информации из памяти, нет необходимости проводить операции с этой информацией. Все необходимые взаимодействия между элементами памяти на уровне "подсознания" теоретически может обеспечить эффект «квантовой запутанности».
Попробуем оценить возможности сконструированной абстрактной информационной системы, состоящей из детерминированной нейроподобной сети первого уровня ассоциирования и псевдосети второго уровня ассоциирования (внешне эти две сети могут выглядеть как одно целое). Во-первых эта абстрактная информационная система в силу своей организации («по определению») «может» зафиксировать в своей памяти любое количество достаточно больших изображений. Во-вторых, эта абстрактная информационная система «способна» идентифицировать неформализованные изображения, для которых есть соответствующие эталонные изображения в памяти системы. В-третьих, эта абстрактная информационная система «может» формировать внутри себя ассоциаативные выборки любых размеров по текущему ассоциативному ключу, которым может быть любой фрагмент изображения, предъявленного для обработки в текущий момент бодрствования системы. И это, пожалуй, всё. Можно сделать вывод, что сконструированная абстрактная информационная система на этом этапе конструирования не способна совершать какие бы то ни было самостоятельные действия (то есть интеллектуальной системой её назвать нельзя). Чтобы сконструированная абстрактная информационная система действительно стала интеллектуальной системой, необходимо провести целый ряд конструктивных дополнений, расширяющих её возможности. Во-первых, эта система должна быть не только «мозгом», но и «организмом», взаимосвязанным с абстрактной «средой обитания». Во-вторых, в систему должны быть введены механизмы, определяющие смысл «жизнедеятельности» системы (после этого система сможет сформировать свою «систему ценностей» ... и «абсолютную» и «текущую»...). И, наконец, в-третьих, тогда станет возможным формирование подсистемы, способной выделять значимую информацию из очень больших объёмов информации, которую может нести текущая ассоциативная выборка...
Вот тогда можно будет с уверенностью утверждать, что сконструирована абстрактная интеллектуальная информационная система...
Автор