Адаптивная система представляет собой совокупность взаимодействующих или взаимозависимых лиц, реальный или абстрактного, образуя единое целое , что вместе способны реагировать на изменения окружающей среды или изменения взаимодействующих частей, в аналогично тому , либо непрерывный физиологический гомеостаз и эволюционную адаптацию в биологии . Петли обратной связи представляют собой ключевую особенность адаптивных систем, таких как экосистемы и отдельные организмы ; или в человеческом мире, сообществах , организациях и семьях . Адаптивные системы могут быть организованы в иерархию.
Искусственные адаптивные системы включают роботов с системами управления, которые используют отрицательную обратную связь для поддержания желаемых состояний.
Закон адаптации
Неформально закон адаптации можно сформулировать так:
Каждая адаптивная система сходится к состоянию, в котором прекращаются все виды стимуляции. [1]
Формально закон можно определить так:
Учитывая систему , мы говорим, что физическое событие является стимулом для системы тогда и только тогда, когда вероятность что система претерпевает изменения или возмущается (в ее элементах или в ее процессах), когда событие происходит строго больше, чем априорная вероятность того, что претерпевает изменения независимо от :
Позволять быть произвольной системой, подверженной изменениям во времени и разреши - произвольное событие, которое является стимулом для системы : мы говорим, что является адаптивной системой тогда и только тогда, когда t стремится к бесконечности вероятность того, что система изменить свое поведение в шаге по времени учитывая событие равна вероятности того, что система изменит свое поведение независимо от наступления события . С математической точки зрения:
- -
- -
Таким образом, за каждое мгновение будет существовать временной интервал такой, что:
Иерархия адаптаций: Практопоэзис
Как различные типы адаптации взаимодействуют в живой системе? Практопоэзис, [2] термин, придуманный его создателем Данко Николичем, [3] является ссылкой на иерархию механизмов адаптации, отвечающих на этот вопрос. Адаптивная иерархия образует своего рода саморегулирующуюся систему, в которой автопоэз всего организма или клетки происходит через иерархию аллопоэтических взаимодействий между компонентами . [4] Это возможно, потому что компоненты организованы в поэтическую иерархию: адаптивные действия одного компонента приводят к созданию другого компонента. Теория предполагает, что живые системы демонстрируют иерархию в общей сложности из четырех таких адаптивных поэтических операций:
эволюция (i) → экспрессия гена (ii) → гомеостатические механизмы, не связанные с генами (анапоэзис) (iii) → конечная функция клетки (iv)
По мере того, как иерархия развивается к более высоким уровням организации, скорость адаптации увеличивается. Эволюция самая медленная; последняя функция ячейки является самой быстрой. В конечном счете, практопоэзис бросает вызов современной доктрине нейробиологии, утверждая, что психические операции в основном происходят на гомеостатическом, анапоэтическом уровне (iii), то есть что разум и мысль возникают из быстрых гомеостатических механизмов, поэтически контролирующих функцию клеток. Это контрастирует с широко распространенным мнением о том, что мышление является синонимом нейронной активности (т. Е. «Конечной функции клетки» на уровне iv).
Шаров предположил, что только клетки эукариот могут достичь всех четырех уровней организации. [5]
Каждый более медленный уровень содержит более общие знания, чем более быстрый уровень; например, гены содержат более общие знания, чем анапоэтические механизмы, которые, в свою очередь, содержат более общие знания, чем функции клеток. Эта иерархия знаний позволяет анапоэтическому уровню напрямую активировать концепции, которые являются наиболее фундаментальным ингредиентом для возникновения разума. Теория также имеет значение для понимания ограничений глубокого обучения . [6]
Эмпирические тесты практического поведения требуют обучения по двойным задачам: необходимо оценить, как способность к обучению адаптируется с течением времени, то есть как система учится учиться (адаптирует свои навыки адаптации). [7] [8]
Преимущество саморегулирующихся систем
В адаптивной системе параметр изменяется медленно и не имеет предпочтительного значения. Однако в саморегулирующейся системе значение параметра «зависит от истории динамики системы». Одним из важнейших качеств саморегулирующихся систем является их « приспособление к краю хаоса » или способность избегать хаоса . Фактически, направляясь к краю хаоса, не продвигаясь дальше, лидер может действовать спонтанно, но без катастрофы. В статье «Сложность» за март / апрель 2009 г. далее объясняются используемые саморегулирующиеся системы и их реальные последствия. [9] Физики показали, что адаптация к границе хаоса происходит почти во всех системах с обратной связью . [10]
Смотрите также
Заметки
- ^ Хосе Антонио Мартин Х., Хавьер де Лопе и Дарио Маравалл: «Адаптация, прогнозирование и рациональность в естественных и искусственных системах: вычислительные парадигмы, имитирующие природу», Natural Computing, декабрь, 2009. Vol. 8 (4), стр. 757-775. Дои
- ^ http://www.danko-nikolic.com/practopoiesis/
- ^ https://www.researchgate.net/profile/Danko_Nikolic
- ^ Данко Николич (2015). «Практопоэзис: или как жизнь способствует развитию ума». Журнал теоретической биологии . 373 : 40–61. arXiv : 1402.5332 . DOI : 10.1016 / j.jtbi.2015.03.003 . PMID 25791287 . S2CID 12680941 .
- ^ Шаров, АА (2018). «Разум, свобода действий и биосемиотика». Журнал когнитивной науки, 19 (2), 195-228.
- ^ Николич, Д. (2017). «Почему глубокие нейронные сети никогда не могут сравниться с биологическим интеллектом и что с этим делать?» Международный журнал автоматизации и вычислений, 14 (5), 532-541.
- ^ Эль Хади, A. (2016). Замкнутая нейробиология. Академическая пресса.
- Перейти ↑ Dong, X., Du, X., & Bao, M. (2020). «Повторная контрастная адаптация не вызывает привыкания адаптера». Frontiers in Human Neuroscience, 14, 569. ( https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2020.589634/full )
- ^ Hübler, A. & Wotherspoon, T .: "Саморегулирующиеся системы избегают хаоса". Сложность. 14 (4), 8 - 11. 2008 г.
- ^ Wotherspoon, T .; Хублер, А. (2009). «Адаптация к краю хаоса с помощью случайной вейвлет-обратной связи». J Phys Chem . 113 (1): 19–22. Bibcode : 2009JPCA..113 ... 19W . DOI : 10.1021 / jp804420g . PMID 19072712 .
Рекомендации
- Мартин Х., Хосе Антонио ; Хавьер де Лопе ; Дарио Мараваль (2009). «Адаптация, предвидение и рациональность в естественных и искусственных системах: вычислительные парадигмы, имитирующие природу». Естественные вычисления . 8 (4): 757–775. DOI : 10.1007 / s11047-008-9096-6 . S2CID 2723451 .
Внешние ссылки
- Забавный анимационный ролик, объясняющий теорию практикования, сделанный Mind & Brain.
- Практопоэзис предлагает решения девяти давних проблем нейробиологии и философии разума.
- Серия блогов о практике