Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Теория перцептивного управления ( PCT ) - это модель поведения, основанная на принципах отрицательной обратной связи . Контур управления поддерживает воспринимаемую переменную на уровне эталонного значения или рядом с ним посредством воздействия его выходных сигналов на эту переменную, опосредованного физическими свойствами окружающей среды. В теории инженерного управления контрольные значения устанавливаются пользователем вне системы. Пример - термостат. В живом организме эталонные значения контролируемых перцептивных переменных поддерживаются эндогенно. Биологический гомеостаз и рефлексыпростые, низкоуровневые примеры. Открытие математических принципов управления представило способ моделирования замкнутой цепи отрицательной обратной связи через окружающую среду (круговая причинность), которая фундаментально отличается от теорий бихевиоризма и когнитивной психологии, которые моделируют стимулы как причины поведения (линейная причинность). Исследования PCT публикуются в областях экспериментальной психологии , нейробиологии , этологии , антропологии , лингвистики , социологии , робототехники , психологии развития , организационной психологии.и менеджмент, и ряд других сфер. PCT был применен для проектирования и управления образовательными системами и привел к психотерапии, называемой методом уровней .

История [ править ]

PCT уходит корнями в физиологические идеи Клода Бернара, а также в инженерию систем управления и кибернетику 20 века . Управление с обратной связью Классических отрицательной было разработано инженерами в 1930 - х и 1940 - х годах, [1] [2] и дальнейшее развитие Винер , [3] Эшбите , [4] и другие в раннем развитии области кибернетики . Начиная с 1950-х годов Уильям Т. Пауэрс применил концепции и методы инженерных систем управления к системам биологического контроля и разработал экспериментальную методологию PCT. [5] [6]

Ключевое понимание PCT заключается в том, что контролируемая переменная - это не выход системы (поведенческие действия), а ее вход, то есть воспринимаемая и преобразованная функция некоторого состояния окружающей среды, на которое могут влиять выходные данные системы управления. Поскольку эти воспринимаемые и преобразованные входные данные могут проявляться как сознательно воспринимаемые аспекты окружающей среды, Пауэрс назвал контролируемую переменную «восприятием». Эта теория стала известна как «теория контроля восприятия» или PCT, а не как «теория контроля, применяемая в психологии», потому что теоретики контроля часто утверждают или предполагают, что контролируется результат системы. [7] В РСТ контролируется внутреннее представление состояния некоторой переменной в окружающей среде - «восприятие» на повседневном языке.[8]Основные принципы PCT были впервые опубликованы Пауэрсом, Кларком и МакФарландом как «общая теория поведения с обратной связью» в 1960 году [9] с благодарностью кибернетическим авторам Винеру и Эшби , и с тех пор систематически развивались в исследовательском сообществе. что собралось вокруг него. [10] Первоначально это было омрачено обещаниями « когнитивной революции », но теперь стало более известным. [11] [12] [13] [14]

Пауэрс и другие исследователи в этой области указывают на проблемы цели, причинно-следственной связи и телеологии, лежащие в основе психологии, которые решает теория контроля. [15] От Аристотеля до Уильяма Джеймса и Джона Дьюи было признано, что поведение является целенаправленным, а не просто реактивным, но как объяснить это было проблематично, потому что единственное свидетельство намерений было субъективным. Как указывал Пауэрс, бихевиористы вслед за Вундтом , Торндайком , Ватсоном и другими отвергали интроспективные отчеты как данные для объективной психологии. В качестве данных можно было принять только наблюдаемое поведение. [16]Из этой позиции следует предположение, что внешние события (стимулы) вызывают поведенческие действия (реакции). Это предположение сохраняется в когнитивной психологии , которая вставляет когнитивные карты и другую постулируемую обработку информации между стимулом и реакцией, но в остальном сохраняет предположение о линейной причинно-следственной связи от окружающей среды к поведению. [11]

Другая, более конкретная причина, которую Пауэрс заметил для отказа психологов от понятий цели или намерения, заключалась в том, что они не могли понять, как цель (состояние, которое еще не существует) может вызвать поведение, которое к ней привело. PCT разрешает эти философские аргументы о телеологии, потому что он обеспечивает модель функционирования организмов, цель которых имеет объективный статус без обращения к интроспекции , и в которой причинно-следственная связь является круговой вокруг петель обратной связи . [17]

Пример [ править ]

Простая система управления с отрицательной обратной связью - это круиз-контроль для автомобиля. В системе круиз-контроля есть датчик, который «воспринимает» скорость как скорость вращения приводного вала, непосредственно связанного с колесами. Он также имеет регулируемую водителем «цель», определяющую конкретную скорость. Измеренная скорость непрерывно сравнивается с заданной скоростью устройством (называемым «компаратором»), которое вычитает текущее измеренное входное значение из сохраненного целевого значения. Разница (сигнал ошибки) определяет настройку дроссельной заслонки (нажатие педали акселератора), так что мощность двигателя постоянно изменяется, чтобы предотвратить увеличение или уменьшение скорости автомобиля по сравнению с желаемой скоростью при изменении условий окружающей среды.

Если скорость автомобиля начинает опускаться ниже заданной скорости, например, при подъеме на холм, небольшое увеличение сигнала ошибки, усиленное, приводит к увеличению мощности двигателя, что удерживает ошибку почти на нуле. Если скорость начинает превышать целевую, например, при спуске с холма, двигатель дросселируется, чтобы действовать как тормоз, поэтому снова удерживается скорость от отклонения более чем на едва заметную величину от целевой скорости (тормоза нужен только если горка слишком крутая). В результате система круиз-контроля поддерживает скорость, близкую к целевой, когда автомобиль движется вверх и вниз по склону, а также другие помехи, такие как ветер, влияют на скорость автомобиля. Все это делается без какого-либо планирования конкретных действий и без каких-либо слепых реакций на раздражители. Действительно,Система круиз-контроля вообще не распознает такие возмущения, как давление ветра, она определяет только регулируемую переменную, скорость. Он также не контролирует мощность, генерируемую двигателем, он использует «поведение» мощности двигателя как средство управления измеренной скоростью.

Те же принципы управления с отрицательной обратной связью (включая способность сводить на нет эффекты непредсказуемых внешних или внутренних возмущений) применимы к живым системам управления. [3] Тезис ПКТ состоит в том, что животные и люди не контролируют свое поведение; скорее, они изменяют свое поведение как средство управления своим восприятием, с внешними нарушениями или без них. Это прямо противоречит историческому и все еще широко распространенному предположению, что поведение является конечным результатом воздействия стимулов и когнитивных планов. [11] [18]

Методология моделирования и PCT как модель [ править ]

Основным элементом методологии PCT является контролируемая переменная. Фундаментальный этап исследования ПКТ - проверка контролируемых переменных - начинается с медленного и мягкого воздействия тревожных воздействий на состояние переменной в окружающей среде, которая, как предполагает исследователь, уже находится под контролем наблюдаемого организма. Важно не подавлять способность организма управлять, поскольку это то, что исследуется. Если организм меняет свои действия так, чтобы предотвратить ожидаемое воздействие мешающего воздействия на эту переменную, это убедительное свидетельство того, что экспериментальное действие нарушило контролируемую переменную. Крайне важно отличать восприятие и точку зрения наблюдателя от точки зрения наблюдаемого организма.Может потребоваться несколько вариантов теста, чтобы определить, какой именно аспект окружающей среды находится под контролем, как он воспринимается наблюдаемым организмом.[19] [20]

РСТ использует методологию черного ящика . Управляемая переменная, измеряемая наблюдателем, количественно соответствует эталонному значению для восприятия, которым управляет организм. Управляемая переменная, таким образом, является объективным показателем цели или намерения этих конкретных поведенческих действий организма - цели, на достижение которой эти действия постоянно работают, несмотря на нарушения. За некоторыми исключениями, в нынешнем состоянии нейробиологии это внутренне поддерживаемое референсное значение редко непосредственно наблюдается как таковое (например, как скорость возбуждения в нейроне), поскольку немногие исследователи отслеживают соответствующие электрические и химические переменные по их конкретным путям при жизни. организм занимается тем, что мы внешне наблюдаем как поведение. [21]Однако, когда работающая система отрицательной обратной связи, смоделированная на цифровом компьютере, работает по существу идентично наблюдаемым организмам, тогда понимается, что хорошо понятная структура отрицательной обратной связи симуляции или модели (белый ящик) демонстрирует невидимую структуру отрицательной обратной связи внутри организма ( черный ящик). [5]

Данные по отдельным лицам не агрегируются для статистического анализа; [22] вместо этого построена генеративная модель, которая воспроизводит данные, наблюдаемые для людей с очень высокой точностью (0,95 или выше). Для построения такой модели данной поведенческой ситуации требуются тщательные измерения трех наблюдаемых переменных:

q яВходная величина, тот аспект стимула, который субъект воспринимает и который, как было продемонстрировано, контролирует.
q oВыходная величина, тот аспект поведения субъекта, который влияет на состояние q i .
dНарушение, величина, суммирующая эффекты, которые любые другие воздействия в окружающей среде оказывают на состояние q i . В контролируемом эксперименте человек стремится иметь только одно мешающее воздействие, находящееся под контролем исследователя, но при натуралистическом наблюдении ситуация часто бывает более сложной.

Четвертое значение, внутренне поддерживаемое эталонное значение r (переменная «заданное значение»), выводится из значения, при котором организм, по наблюдениям, поддерживает q i , как определено тестом для контролируемых переменных (описанным в начале этого раздела). .

Если заданы две переменные, управляемый вход q i и эталон r , правильно спроектированная система управления, смоделированная на цифровом компьютере, выдает выходные данные q o, которые почти точно противопоставляют непредсказуемые помехи d управляемому входу. Кроме того, отклонение от идеального контроля хорошо согласуется с наблюдаемым для живых организмов. [23] Идеальный контроль приведет к нулевому эффекту нарушения, но живые организмы не являются идеальными регуляторами, и цель ПКТ - моделировать живые организмы. Когда компьютерное моделирование выполняется с> 95% соответствием экспериментально измеренным значениям, противодействуя эффекту непредсказуемых изменений dПодразумевается, что генерируя (почти) равные и противоположные значения q o , можно моделировать поведение и внутреннюю структуру контура управления организма. [17] [9] [24]

В более широком смысле разработка теории представляет собой общую модель когнитивного процесса и поведения. С каждой конкретной моделью или симуляцией поведения, построенной и проверенной на основе наблюдаемых данных, общая модель, представленная в теории, подвергается потенциальной опасности, которая может потребовать пересмотра или привести к опровержению.

Математика [ править ]

Чтобы проиллюстрировать математические вычисления, используемые в моделировании PCT, рассмотрим задачу отслеживания преследования, в которой участник удерживает курсор мыши на одном уровне с движущейся целью на мониторе компьютера.

Модель предполагает, что перцептивный сигнал внутри участника представляет величину входной величины q i . (Было продемонстрировано, что это скорость срабатывания нейрона, по крайней мере, на самых низких уровнях.) [24] [25] В задаче отслеживания входной величиной является расстояние по вертикали между целевой позицией T и положением курсора. C , и случайное изменение положения цели действует как возмущение d этой входной величины. Это предполагает, что перцепционный сигнал p количественно представляет положение курсора C минус целевое положение T, как выражено в уравнении p = C- Т .

Между восприятия цели и курсора и построение сигнала , представляющим расстояние между ними существуют задержка Т миллисекунд, так что рабочий перцептивный сигнал в момент времени T представляет собой расстояние мишени-к-курсор в предшествующее время, т - τ . Следовательно, уравнение, используемое в модели, имеет вид

1. p ( t ) = C ( t – τ ) - T ( t – τ )

Система управления с отрицательной обратной связью принимает опорный сигнал r, который определяет величину данного воспринимаемого сигнала, который в настоящее время предназначен или желателен. (Происхождение r внутри организма см. Ниже в разделе « Иерархия контроля ».) И r, и p вводятся в простую нервную структуру, где r возбуждает, а p - тормозит. Эта структура называется «компаратором». [24] Эффект заключается в вычитании p из r , что дает сигнал ошибки e, который указывает величину и знак разницы между желаемой величиной r.и текущая входная величина p данного восприятия. Уравнение, представляющее это в модели:

2. e = r – p

Сигнал ошибки e должен быть преобразован в выходную величину q o (представляющую мышечные усилия участника, влияющие на положение мыши). Эксперименты показали, что в лучшей модели для выходной функции скорость курсора V скорости мыши пропорциональна сигналу ошибки e на коэффициент усиления G (то есть, курсор V = G * e ). Таким образом, когда воспринимаемый сигнал p меньше, чем опорный сигнал r , сигнал ошибки e имеет положительный знак, и по нему модель вычисляет восходящую скорость курсора, пропорциональную ошибке.

Следующая позиция курсора C new - это текущая позиция C old плюс скорость V курсора, умноженная на длительность dt одной итерации программы. С помощью простой алгебры мы подставляем G * e (как указано выше) вместо курсора V , получая третье уравнение:

3. C новый = C старый + G * e * dt

Эти три простых уравнения или шага программы составляют простейшую форму модели для задачи отслеживания. Когда эти три одновременных уравнения оцениваются снова и снова с одними и теми же случайными возмущениями d целевой позиции, которые испытал участник-человек, выходные положения и скорости курсора дублируют действия участника в описанной выше задаче отслеживания в пределах 4,0% от их пикового значения. размах до пика в мельчайших деталях.

Эта простая модель может быть уточнена с помощью коэффициента демпфирования d, который уменьшает расхождение между моделью и человеком-участником до 3,6%, когда возмущение d установлено на максимальную сложность.

3 '. C новый = C старый + [( G * e ) - ( d * C старый )] * dt

Подробное обсуждение этой модели в (Powers 2008) [23] включает как исходный, так и исполняемый код, с помощью которого читатель может проверить, насколько хорошо эта простая программа имитирует реальное поведение. Не нужно учитывать возможные нелинейности, такие как закон Вебера-Фехнера , потенциальный шум в системе, постоянно меняющиеся углы в соединениях и многие другие факторы, которые могли бы повлиять на производительность, если бы это была простая линейная модель. Никакой обратной кинематики или прогнозных расчетов не требуется. Модель просто уменьшает несоответствие между входом p и эталоном r непрерывно, поскольку оно возникает в реальном времени, и это все, что требуется - как предсказывает теория. [17] [24]

Отличия от инженерной теории управления [ править ]

В искусственных системах, которые определены технической теорией управления , опорный сигнал считается внешним входом для «установки». [7] В теории инженерного управления опорный сигнал или уставка являются общедоступными; в PCT это не так, а скорее должно быть выведено из результатов теста на контролируемые переменные, как описано выше в разделе методологии . Это связано с тем, что в живых системах опорный сигнал не является доступным извне входом, а возникает внутри системы. В иерархической модели вывод ошибок контуров управления более высокого уровня, как описано в следующем разделе ниже , вызывает опорный сигнал r из локальной памяти синапса, а мощность rпропорционален (взвешенной) силе сигнала ошибки или сигналов от одной или нескольких систем более высокого уровня. [26]

В технических системах управления, в случае наличия нескольких таких эталонных входов, «Контроллер» предназначен для манипулирования этими входами, чтобы получить эффект на выходные данные системы, который требуется разработчику системы, и задача теория управления (задуманная таким образом) предназначена для расчета этих манипуляций, чтобы избежать нестабильности и колебаний. Разработчик модели или симуляции PCT не указывает какого-либо конкретного желаемого воздействия на выходные данные системы, за исключением того, что это должно быть то, что требуется для приведения входных данных из окружающей среды (воспринимаемого сигнала) в соответствие с эталоном. В теории восприятия входная функция для опорного сигнала представляет собой взвешенную сумму внутренне сгенерированных сигналов (в каноническом случае - сигналов ошибок более высокого уровня),и стабильность контура определяется локально для каждого контура, как описано в предыдущем разделематематика ПКТ (более подробно описанная в указанной литературе ). Под взвешенной суммой подразумевается реорганизация .

Теория инженерного управления требует вычислений, но, как показывает предыдущий раздел , PCT - нет. Например, сравните реализацию модели перевернутого маятника в технической теории управления [27] с реализацией PCT в виде иерархии пяти простых систем управления. [28]

Иерархия управления [ править ]

Восприятие в PCT строится и контролируется в иерархии уровней. Например, визуальное восприятие объекта строится на различиях в интенсивности света или различиях в ощущениях, таких как цвет по краям. Управление формой или расположением объекта требует изменения восприятия ощущений или интенсивности (которые контролируются системами более низкого уровня). Этот организационный принцип применяется на всех уровнях, вплоть до самых абстрактных философских и теоретических построений.

Русский физиолог Николас Бернштейн [29]независимо друг от друга пришли к такому же выводу, что поведение должно быть разноплановым - организованным иерархически, по слоям. Простая проблема привела к такому выводу примерно в одно и то же время как в РСТ, так и в работе Бернштейна. Спинальные рефлексы стабилизируют конечности от нарушений. Почему они не мешают центрам, расположенным выше в головном мозге, использовать эти конечности для осуществления поведения? Поскольку мозг, очевидно, действительно использует спинные системы для выработки поведения, должен существовать принцип, позволяющий высшим системам работать за счет включения рефлексов, а не только путем их преодоления или выключения. Ответ заключается в том, что исходное значение (уставка) для спинномозгового рефлекса не статично; скорее, он варьируется системами более высокого уровня как средство передвижения конечностей. Этот принцип применим к более высоким контурам обратной связи,поскольку каждый цикл представляет одну и ту же проблему для подсистем над ним.

В то время как инженерная система управления имеет эталонное значение или заданное значение, настроенное каким-либо внешним агентством, эталонное значение для системы биологического контроля не может быть установлено таким образом. Уставка должна исходить из какого-то внутреннего процесса. Если у поведения есть способ повлиять на него, любое восприятие может быть приведено к состоянию, на мгновение определенному более высокими уровнями, а затем поддержано в этом состоянии против непредсказуемых нарушений. В иерархии систем управления более высокие уровни регулируют цели более низких уровней как средства достижения своих собственных целей, установленных еще более высокими системами. Это имеет важные последствия для любого предлагаемого внешнего управления автономной системой управления живым организмом (организмом). На высшем уровне эталонные значения (цели) устанавливаются наследственностью или адаптивными процессами.

Реорганизация в эволюции, развитии и обучении [ править ]

Если организм контролирует несоответствующие восприятия или если он контролирует некоторые восприятия до несоответствующих значений, то он с меньшей вероятностью приведет потомство к зрелости и может погибнуть. Следовательно, посредством естественного отбора последовательные поколения организмов развиваются так, что они контролируют те представления, которые при контроле с соответствующими установочными значениями имеют тенденцию поддерживать критические внутренние переменные на оптимальном уровне или, по крайней мере, в нелетальных пределах. Пауэрс назвал эти критические внутренние переменные «внутренними переменными» («существенными переменными» Эшби).

Механизм, влияющий на развитие контролируемых структур восприятия, называется «реорганизацией» - это процесс внутри индивидуального организма, который подвержен естественному отбору, так же как и эволюционировавшая структура особей внутри вида. [30]

Предлагается, чтобы эта «система реорганизации» была частью унаследованной структуры организма. Он изменяет базовые параметры и возможности подключения иерархии управления случайным образом. Существует базовая непрерывная скорость изменения внутренних переменных, которая происходит со скоростью, установленной общей ошибкой (и останавливается при нулевой ошибке), перемежаясь случайными изменениями направления в гиперпространстве с таким количеством измерений, сколько критических переменных. Это более или менее прямая адаптация « гомеостата » Эшби , впервые принятого в ПКТ в статье 1960 года [9], а затем измененного для использования метода навигации по градиентам питательных веществ, используемого E. coli, как описано Кошландом (1980). [31]

Реорганизация может происходить на любом уровне, когда потеря контроля на этом уровне приводит к отклонению внутренних (существенных) переменных от генетически определенных заданных значений. Это основной механизм, который задействован в обучении методом проб и ошибок, что приводит к усвоению более систематических видов процессов обучения. [32]

Психотерапия: метод уровней (МОЛ) [ править ]

Основная статья: Метод уровней

Концепция реорганизации привела к созданию метода психотерапии, называемого методом уровней (МОЛ). Используя MOL, терапевт стремится помочь пациенту переключить свое осознание на более высокие уровни восприятия, чтобы разрешить конфликты и позволить произойти реорганизации. [33]

Неврология [ править ]

Обучение [ править ]

В настоящее время не существует единой теории, объясняющей синаптическую, нейронную или системную основу обучения. Однако с 1973 года широко известна идея о том, что долгосрочное потенцирование (ДП) популяций синапсов вызывает обучение посредством как пре-, так и постсинаптических механизмов (Bliss & Lømo, 1973; Bliss & Gardner-Medwin, 1973). LTP - это форма обучения Хебба , которая предполагает, что высокочастотная тоническая активация цепи нейронов увеличивает эффективность, с которой они активируются, и размер их реакции на данный стимул по сравнению со стандартным нейроном (Hebb, 1949). ). [34] Эти механизмы лежат в основе знаменитого простого объяснения Хебба: «Те, кто стреляют вместе, соединяются вместе» (Hebb, 1949).

LTP получил широкую поддержку с тех пор, как впервые наблюдал Terje Lømo в 1966 году, и до сих пор является предметом многих современных исследований и клинических исследований. Тем не менее, существуют возможные альтернативные механизмы, лежащие в основе LTP, представленные Enoki, Hu, Hamilton и Fine в 2009 году, опубликованные в журнале Neuron.. Они признают, что LTP - это основа обучения. Однако они во-первых предполагают, что LTP происходит в индивидуальных синапсах, и эта пластичность бывает градуированной (в отличие от бинарного режима) и двунаправленной (Enoki et al., 2009). Во-вторых, группа предполагает, что синаптические изменения выражаются исключительно пресинаптически, через изменения вероятности высвобождения медиатора (Enoki et al., 2009). Наконец, команда предсказывает, что возникновение ДП может зависеть от возраста, поскольку пластичность неонатального мозга будет выше, чем у зрелого. Таким образом, теории различаются, поскольку одна предлагает включение / выключение LTP с помощью пре- и постсинаптических механизмов, а другая предлагает только пресинаптические изменения, градуированные способности и возрастную зависимость.

Эти теории согласны с одним элементом LTP, а именно, что это должно происходить через физические изменения синаптических мембран, то есть синаптическую пластичность. Теория перцептивного контроля охватывает оба этих взгляда. Предлагается механизм «реорганизации».как основа обучения. Реорганизация происходит внутри внутренней системы управления человека или животного путем реструктуризации внутренних и внутренних связей ее иерархической организации, что сродни нейробиологическому феномену нейронной пластичности. Эта реорганизация первоначально допускает методику обучения методом проб и ошибок, которая наблюдается у младенцев, а затем переходит к более структурированному обучению через ассоциации, очевидному у младенцев, и, наконец, к систематическому обучению, охватывающему способность взрослых учиться как внутри, так и изнутри. внешние стимулы и события. Таким образом, ПКТ обеспечивает достоверную модель обучения, которая сочетает биологические механизмы ДП с объяснением развития и изменения механизмов, связанных со способностью к развитию (Plooij 1984, [35] 1987, [36]2003, [37] Plooij & Plooij (1990), [38] 2013 [39] ).

Пауэрс (2008) произвел симуляцию координации рук. [23]Он предположил, что для движения руки задействованы четырнадцать систем управления, которые контролируют четырнадцать углов суставов, и они реорганизуются одновременно и независимо. Было обнаружено, что для оптимальной производительности выходные функции должны быть организованы таким образом, чтобы выходные данные каждой системы управления влияли только на одну воспринимаемую переменную среды. В этом моделировании процесс реорганизации работает так, как должен, и точно так же, как Пауэрс предполагает, что он работает на людях, уменьшая результаты, которые вызывают ошибку, и увеличивая те, которые уменьшают ошибку. Первоначально возмущения оказывают большое влияние на углы суставов, но со временем углы суставов более точно соответствуют опорным сигналам из-за реорганизации системы. Пауэрс (2008) предполагает, что для достижения согласованности углов суставов для выполнения желаемых движений,вместо того, чтобы вычислять, как должны измениться несколько углов суставов, чтобы вызвать это движение, мозг использует системы отрицательной обратной связи для создания требуемых углов суставов. Один опорный сигнал, который изменяется в системе более высокого порядка, может генерировать движение, которое требует одновременного изменения нескольких углов сочленения.[23]

Иерархическая организация [ править ]

Ботвиник (2008) предположил, что одной из основополагающих идей когнитивной революции было признание иерархической структуры человеческого поведения. Однако, несмотря на десятилетия исследований, вычислительные механизмы, лежащие в основе иерархически организованного поведения, до сих пор полностью не изучены. Бедр, Хоффман, Куни и Д'Эспозито (2009) предполагают, что фундаментальная цель когнитивной нейробиологии - охарактеризовать функциональную организацию лобной коры, которая поддерживает контроль над действием.

Недавние данные нейровизуализации подтвердили гипотезу о том, что лобные доли организованы иерархически, так что контроль поддерживается в прогрессивно каудальных областях по мере того, как контроль переходит к более конкретной спецификации действий. Однако до сих пор не ясно, по-разному ли влияют на процессоры управления более низкого уровня нарушения в управлении более высокого уровня, когда для выполнения задачи требуются межуровневые взаимодействия, или же существует влияние обратной связи более низкого уровня на управление более высокого уровня. (Бедре, Хоффман, Куни и Д'Эспозито, 2009).

Ботвиник (2008) обнаружил, что все существующие модели иерархически структурированного поведения разделяют по крайней мере одно общее предположение - что иерархическая, частично-целая организация человеческой деятельности отражается во внутренних или нейронных репрезентациях, лежащих в основе. В частности, предполагается, что существуют репрезентации не только низкоуровневого моторного поведения, но и отдельные репрезентации поведенческих единиц более высокого уровня. Последний набор моделей дает новое понимание, но также ставит новые или уточненные вопросы для эмпирических исследований, включая то, как абстрактные представления действий возникают в процессе обучения, как они взаимодействуют с различными способами управления действиями и как они сортируются в префронтальной коре (PFC). ).

Теория перцептивного контроля (PCT) может предоставить объяснительную модель нейронной организации, которая имеет дело с текущими проблемами. PCT описывает иерархический характер поведения как определяемый контролем иерархически организованного восприятия. Системы управления в организме и во внутренней среде миллиардов взаимосвязанных нейронов в головном мозге несут ответственность за удержание сигналов восприятия в пределах выживаемости в непредсказуемо изменчивой среде, из которой происходят эти восприятия. PCT не предполагает наличия внутренней модели, в рамках которой мозг имитирует поведение, прежде чем отдавать команды для его выполнения. Напротив, одна из его характерных черт - принципиальное отсутствие церебральной организации поведения. Скорее поведение - это организм »s переменная означает уменьшение расхождения между восприятием и эталонными значениями, которые основаны на различных внешних и внутренних входах (Cools, 1985). Чтобы организм мог поддерживать свои цели восприятия, поведение должно постоянно адаптироваться и меняться. Таким образом, PCT может объяснить абстрактное обучение посредством спонтанной реорганизации иерархии. PCT предполагает, что конфликт возникает между несопоставимыми эталонными значениями для данного восприятия, а не между различными ответами (Mansell 2011), и что обучение реализуется как изменение свойств систем управления методом проб и ошибок (Marken & Powers 1989),PCT может объяснить абстрактное обучение через спонтанную реорганизацию иерархии. PCT предполагает, что конфликт возникает между несопоставимыми эталонными значениями для данного восприятия, а не между различными ответами (Mansell 2011), и что обучение реализуется как изменение свойств систем управления методом проб и ошибок (Marken & Powers 1989),PCT может объяснить абстрактное обучение через спонтанную реорганизацию иерархии. PCT предполагает, что конфликт возникает между несопоставимыми эталонными значениями для данного восприятия, а не между различными ответами (Mansell 2011), и что обучение реализуется как изменение свойств систем управления методом проб и ошибок (Marken & Powers 1989),[26], а не усиление какого-либо конкретного ответа. Таким образом, поведение остается адаптивным к окружающей среде по мере его развития, а не полагается на выученные шаблоны действий, которые могут не соответствовать.

Иерархии перцептивного контроля были смоделированы в компьютерных моделях, и было показано, что они обеспечивают близкое соответствие с поведенческими данными. Например, Маркен [40]провели эксперимент, сравнивая поведение компьютерной модели иерархии управления восприятием с поведением шести здоровых добровольцев в трех экспериментах. От участников требовалось сохранять расстояние между левой линией и центральной линией, равным расстоянию между центральной и правой линиями. Им также было приказано сохранять оба расстояния равными 2 см. В руках у них было 2 весла, одна управляла левой линией, а другая - средней линией. Для этого им приходилось противостоять случайным возмущениям, наносимым положением линий. Когда участники достигли контроля, им удалось свести на нет ожидаемый эффект возмущений путем перемещения лопастей. Корреляция между поведением испытуемых и моделью во всех экспериментах приближалась к 0,99.Предполагается, что организация моделей иерархических систем управления, подобных этой, информирует нас об организации человеческих субъектов, поведение которых она так точно воспроизводит.

Текущая ситуация и перспективы [ править ]

Предыдущее объяснение принципов PCT дает обоснование того, как эта теория может предоставить достоверное объяснение нейронной организации и как она может объяснить некоторые из текущих проблем концептуальных моделей.

Теория перцептивного контроля в настоящее время предлагает иерархию из 11 уровней восприятия, контролируемых системами в человеческом разуме и нейронной архитектуре. Это: интенсивность, ощущение, конфигурация, переход, событие, взаимосвязь, категория, последовательность, программа, принцип и концепция системы. Различные сигналы восприятия на более низком уровне (например, визуальное восприятие интенсивности) объединяются в функции ввода, чтобы создать единое восприятие на более высоком уровне (например, визуальное восприятие цветового ощущения). Восприятие, которое создается и контролируется на более низких уровнях, передается как входные данные восприятия на более высоких уровнях. Более высокие уровни, в свою очередь, управляют, регулируя контрольные уровни (цели) более низких уровней, по сути говоря нижним уровням, что нужно воспринимать. [24] [32]

Хотя было разработано множество компьютерных демонстраций принципов, предлагаемые более высокие уровни сложно смоделировать, поскольку слишком мало известно о том, как мозг работает на этих уровнях. Отдельные процессы управления более высокого уровня можно исследовать, но модели обширной иерархии управления все еще являются лишь концептуальными или, в лучшем случае, рудиментарными.

Теория перцептивного контроля не получила широкого признания в господствующей психологии, но эффективно использовалась в значительном диапазоне областей [41] [42] человеческого фактора [43], клинической психологии и психотерапии (« Метод уровней »). это основа для значительного объема социологических исследований [44], а также концептуальная основа для эталонной модели, используемой рядом исследовательских групп НАТО . [45] Он преподается в нескольких университетах по всему миру и является предметом ряда докторских диссертаций. [46]

Избранная библиография [ править ]

  • Чико, Гэри (1995). Без чудес: теория универсального отбора и вторая дарвиновская революция . Кембридж, Массачусетс: MIT Press (Книга Брэдфорда). ISBN  0-262-53147-X
  • Чико, Гэри (2000). Что мы делаем: используя уроки Бернарда и Дарвина, чтобы понять, что, как и почему происходит в нашем поведении . Кембридж, Массачусетс: MIT Press (Книга Брэдфорда). ISBN 0-262-03277-5 
  • Форселл, Даг (ред.), 2016. Теория перцептивного контроля, обзор третьей великой теории в психологии: введения, чтения и ресурсы . Хейворд, Калифорния: Издательство Living Control Systems. ISBN 978-1938090134 . 
  • Мэнселл, Уоррен (ред.), (2020). Междисциплинарный справочник по теории перцептивного контроля: живые системы контроля IV . Кембридж: Academic Press. ISBN 978-0128189481 . 
  • Маркен, Ричард С. (1992) Считывание мыслей: экспериментальные исследования цели . Публикации контрольных показателей: Нью-Ханаан, Коннектикут.
  • Маркен, Ричард С. (2002) Больше чтения мыслей: методы и модели в изучении цели . Чапел-Хилл, Северная Каролина: Новый взгляд. ISBN 0-944337-43-0 
  • Плоой, FX (1984). Поведенческое развитие свободно живущих младенцев и младенцев шимпанзе . Норвуд, Нью-Джерси: Ablex.
  • Плоой, FX (2003). «Трилогия разума». В М. Хейманн (ред.), Периоды регресса в младенчестве человека (стр. 185–205). Махва, Нью-Джерси: Эрлбаум.
  • Пауэрс, Уильям Т. (1973). Поведение: контроль восприятия. Чикаго: Альдин де Грюйтер. ISBN 0-202-25113-6 . [2-й опыт. изд. = Пауэрс (2005)]. 
  • Пауэрс, Уильям Т. (1989). Системы управления жильем . [Избранные статьи 1960–1988 гг.] Нью-Ханаан, Коннектикут: Benchmark Publications. ISBN 0-9647121-3-X . 
  • Пауэрс, Уильям Т. (1992). Системы контроля жизни II . [Избранные статьи 1959–1990 гг.] Нью-Ханаан, Коннектикут: Benchmark Publications.
  • Пауэрс, Уильям Т. (1998). Осмысление поведения: смысл контроля. New Canaan, CT: Benchmark Publications. ISBN 0-9647121-5-6 . 
  • Пауэрс, Уильям Т. (2005). Поведение: контроль восприятия. Новый Ханаан: эталонные публикации. ISBN 0-9647121-7-2 . [2-й опыт. изд. полномочий (1973). Китайский тр. (2004) Guongdong Higher Learning Education Press, Гуанчжоу, Китай. ISBN 7-5361-2996-3 .]  
  • Пауэрс, Уильям Т. (2008). Living Control Systems III: факт контроля. [Математическое приложение доктора Ричарда Кеннауэя. Включает компьютерные программы для читателя, чтобы продемонстрировать и экспериментально проверить теорию.] New Canaan, CT: Benchmark Publications. ISBN 978-0-9647121-8-8 . 
  • Пауэрс, Уильям. Т., Кларк, Р.К., и Макфарланд, Р.Л. (1960). «Общая теория обратной связи человеческого поведения [Часть 1; Часть 2]. Перцепционные и моторные навыки 11, 71–88; 309–323.
  • Пауэрс, Уильям Т. и Ранкель, Филип Дж. 2011. Диалог о двух основных подходах к науке о жизни: словесные изображения и корреляции против рабочих моделей . Хейворд, Калифорния: ISBN публикации Living Control Systems 0-9740155-1-2 . 
  • Робертсон, Р. Дж. И Пауэрс, В. Т. (1990). Введение в современную психологию: взгляд теории управления. Gravel Switch, Кентукки: Группа систем управления.
  • Робертсон, Р.Дж., Голдштейн, Д.М., Мермел, М., и Масгрейв, М. (1999). Тестирование себя как системы управления: теоретические и методологические вопросы. Int. J. Человеко-компьютерные исследования, 50, 571–580.
  • Рункель, Филип Дж [Улиан]. 1990. Закидные сети и образцы для тестирования: два основных метода психологии . Нью-Йорк: Praeger. ISBN 0-275-93533-7 . [Repr. 2007, Хейворд, Калифорния: ISBN публикации Living Control Systems 0-9740155-7-1 .]  
  • Рункель, Филип Дж [Улиан]. (2003). Люди как живые существа . Хейворд, Калифорния: ISBN публикации Living Control Systems 0-9740155-0-4 
  • Тейлор, Мартин М. (1999). "От редакции: теория управления восприятием и ее применение", Международный журнал исследований человека и компьютера , том 50, № 6, июнь 1999 г., стр. 433-444.

Социология [ править ]

  • Макклелланд, Кент (1994). «Контроль восприятия и социальная власть». Социологические перспективы . 37 (4): 461–496. DOI : 10.2307 / 1389276 . JSTOR  1389276 .
  • Макклелланд, Кент (2004). «Коллективный контроль восприятия: построение порядка из конфликта». Международный журнал человеко-компьютерных исследований . 60 : 65–99. DOI : 10.1016 / j.ijhcs.2003.08.003 .
  • Макклелланд, Кент и Томас Дж. Фараро , ред. (2006). Цель, значение и действие: теории систем управления в социологии. Нью-Йорк: Пэлгрейв Макмиллан.
  • Макфейл, Кларк. 1991. Миф об обезумевшей толпе . Нью-Йорк: Альдин де Грюйтер.

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Гарольд Блэк и усилитель с отрицательной обратной связью, Рональд Клайн, IEEE Control Systems Magazine, август 1993, том 13, выпуск 4, страницы 82-85
  2. ↑ Беннет, Стюарт (июнь 1996). «Краткая история автоматического управления» (PDF) . Журнал IEEE Control Systems . 16 (3): 17–25. DOI : 10.1109 / 37.506394 . Архивировано из оригинального (PDF) 9 августа 2016 года . Проверено 18 июля +2016 .
  3. ^ а б Кибернетика: или управление и коммуникация в животном и машине . Париж: Hermann & Cie.1948.2-е изд. 1961, MIT Press, Кембридж, Массачусетс. ISBN 978-0-262-73009-9 . 
  4. ^ Эшби, У [Иллиам] Росс (1952). Дизайн для мозга . Лондон: Чепмен и Холл.
  5. ^ a b Рункель, Филип Дж. (1990). Закидывание сетей и тестирование образцов: два великих метода психологии . Нью-Йорк: Praeger. п. 103. ISBN 978-0-275-93533-7.
  6. ^ Cziko, Гэри (2000), То , что мы делаем: Используя уроки Бернарда и Дарвина , чтобы понять , что, как и почему наше поведение , Cambridge, MA: MIT Press, стр. 9 , ISBN 978-0-262-03277-3
  7. ^ a b Astrom, Karl J .; Мюррей, Ричард М. (2008). Системы обратной связи: введение для ученых и инженеров (PDF) . Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0-691-13576-2.
  8. ^ Для получения дополнительной информации об истории PCT см. Интервью с Уильямом Т. Пауэрсом в разделе «Аудио» в разделе «Внешние ссылки».
  9. ^ a b c Пауэрс, Уильям Т .; Кларк, РК; МакФарланд Р.Л. (1960). «Общая теория обратной связи человеческого поведения (Часть I)». Перцептивные и моторные навыки . 11 (1): 71–88. DOI : 10,2466 / pms.1960.11.1.71 .и Пауэрс, Уильям Т .; Кларк, РК; МакФарланд Р.Л. (1960). «Общая теория обратной связи человеческого поведения (Часть II)». Перцептивные и моторные навыки . 11 (3): 309–323. DOI : 10,2466 / pms.1960.11.3.309 .[Перепечатано в Bertalanffy, Ludwig von; Rapoport, Anatol (1960), General Systems: Yearbook of the Society for General Systems Research , 5 , Ann Arbor, Michigan: Society for General Systems Research, страницы 63-73, 75-83. Частичное переиздание в Smith, AG (1966). Коммуникация и культура . Нью-Йорк: Холт, Райнхарт и Уинстон.]
  10. ^ Архивы группы систем управления (CSG) , также на форуме IAPCT Discourse .
  11. ^ a b c Маркен, Ричард С. (июнь 2009 г.). «Вы говорите, что произошла революция: методологические основы замкнутой психологии». Обзор общей психологии . 13 (2): 137–145. DOI : 10.1037 / a0015106 .
  12. ^ Мэнселл, Уоррен (2011). «Контроль восприятия должен стать фундаментальным свойством нервной системы». Темы когнитивной науки . 3 (2): 257–261. DOI : 10.1111 / j.1756-8765.2011.01140.x . PMID 25164294 . 
  13. ^ Мэнселл, Уоррен; Кэри, Тимоти А. (28 ноября 2015 г.). "Революция контроля над восприятием?" . Психолог . Британское психологическое общество . Проверено 17 июля 2016 года .
  14. ^ Мэнселл, Уоррен, изд. (2020). Междисциплинарный справочник по теории перцептивного контроля: живые системы контроля IV . Кембридж: Academic Press. ISBN 978-0128189481.
  15. ^ Пауэрс, Уильям Т. (1978). «Количественный анализ целевых систем: некоторые подготовительные работы в основах научной психологии». Психологический обзор . 85 (5): 417–435.
  16. ^ "Бихевиорист спрашивает: Почему бы нам не сделать то, что мы можем наблюдать, реальной областью психологии? Давайте ограничимся вещами, которые можно наблюдать, и сформулируем законы, касающиеся только этих вещей. Что теперь мы можем наблюдать? Мы можем наблюдать поведение - то, что организм делает или говорит ». Уотсон, Дж. Б. (1924). Бихевиоризм . Нью-Йорк: Издательская компания Народного института.
  17. ^ a b c Рункель, Филип Дж. (2003). Люди как живые существа . Хейворд, Калифорния: Издательство Living Control Systems. ISBN 978-0-9740155-0-7.
  18. ^ Миллер, Джордж; Галантер, Евгений; Прибрам, Карл (1960). Планы и структура поведения . Нью-Йорк : Холт, Райнхарт и Уинстон . ISBN 978-0-03-010075-8.
  19. ^ Runkel, Philip J. (2003). Люди как живые существа . Хейворд, Калифорния: Издательство Living Control Systems. С. 77–79. ISBN 978-0-9740155-0-7.
  20. ^ Маркен, Ричард С. (2001). «Контролируемые переменные: психология, как ее видит центральный игрок». Американский журнал психологии . 114 (2): 259–281. CiteSeerX 10.1.1.554.9588 . DOI : 10.2307 / 1423517 . JSTOR 1423517 .  
  21. ^ См., Например, работы, перечисленные здесь .
  22. ^ См. Runkel 1990 об ограничениях статистических методов и ценности индивидуальных данных о производительности.
  23. ^ a b c d Пауэрс, Уильям Т. (2008). Living Control Systems III: факт контроля . New Canaan, CT: Benchmark Publications. ISBN 978-0-9647121-8-8.[Математическое приложение доктора Ричарда Кеннауэя. Включает компьютерные программы для читателя, чтобы продемонстрировать и экспериментально проверить теорию.]
  24. ^ a b c d e Пауэрс, Уильям Т. (1973). Поведение: контроль восприятия . ISBN 978-0-7045-0092-1.
  25. ↑ Инь, Генри Х. (18 ноября 2014 г.). «Как выходы базальных ганглиев вызывают поведение» . Достижения в неврологии . 2014 (768313): 1-28. DOI : 10.1155 / 2014/768313 .
  26. ^ a b Маркен, Ричард С .; Уильям Т., Пауэрс (1989), «Уровни намерения в поведении», в Hershberger, Wayne (ed.), Volitional Action , Advances in Psychiology, 62 , Амстердам: Elsevier BV, стр. 409–430, ISBN. 978-0-444-88318-6
  27. ^ Документировано, например, в Миранде, Хосе Луис Корона. 2009. Миранда, Хосе Луис Корона. 2009. "Применение фильтрации Калмана и ПИД-регулирования для прямого управления перевернутым маятником". Магистерская диссертация, Государственный университет Чико, Чико, Калифорния. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine .
  28. ↑ Документально подтверждено в Powers, William T. и Richard Kennaway. (Под редакцией Дага Форссела.) 2004. «Перевернутый маятник». Хейворд, Калифорния: Живые системы управления. , с загружаемым исходным и исполняемым кодом . Более подробное описание различий между PCT и теорией инженерного контроля с компьютерными демонстрациями и исходным кодом доступно по адресу http://www.livingcontrolsystems.com/demos/multiple_control/multiple_control.zip . Это одна из многих компьютерных демонстраций, доступных с исходным кодом на www.livingcontrolsystems.com/demos/tutor_pct.html .
  29. ^ Бернштейн, Николас. 1967. Координация и регуляция движений . Нью-Йорк: Pergamon Press.
  30. ^ Для введения см.Статьи Byte по робототехнике и статью о происхождении цели в этом сборнике. Архивировано 4 июня 2007 г. в Wayback Machine .
  31. ^ Кошланд, Даниэль. (1980). Бактериальный хемотаксис как модельная система поведения . Нью-Йорк: Raven Press.
  32. ^ a b Cziko, Гэри (1995). Без чудес . ISBN 978-0-262-03232-2..
  33. ^ Мэнселл, Уоррен; Кэри, Тимоти А; Тай, Сара (2012). Трансдиагностический подход к КПТ с использованием метода уровневой терапии: отличительные особенности . Серия отличительных особенностей CBT. Милтон Парк, Абингдон, Оксон; Нью-Йорк: Рутледж . DOI : 10.4324 / 9780203081334 . ISBN 9780415507639. OCLC  774499959 .
  34. ^ Хебб, Дональд (1949). Организация поведения: нейропсихологическая теория . Нью-Йорк: Wiley & Sons.
  35. ^ Plooij, Frans X. (1984). Поведенческое развитие свободно живущих младенцев и младенцев шимпанзе . Норвуд, Нью-Джерси: Ablex.
  36. ^ ван де Рийт-Плоой, Хетти; Плоой, Франс (1987). «Растущая независимость, конфликт и обучение в отношениях матери и ребенка у шимпанзе на свободном выгуле». Поведение . 101 (1–3): 1–86. DOI : 10.1163 / 156853987x00378 .
  37. ^ Plooij, Frans X. (2003), Хайман, М. (ред.), Трилогия ума , периоды регрессий в человеческом младенчестве, Mahwah, Нью - Джерси: Erlbaum, С. 185-205.
  38. ^ Plooij, Frans X .; ван де Рийт-Плоой, Хетти (1990). «Переходы в развитии как последовательные реорганизации иерархии управления». Американский ученый-бихевиорист . 34 : 67–80. DOI : 10.1177 / 0002764290034001007 .
  39. ^ ван де Рийт-Плоой, Хетти; Плоой, Франс (22 октября 2013 г.). Чудо-недели: как стимулировать умственное развитие вашего ребенка и помочь ему превратить его 10 предсказуемых, великих и суетливых фаз в волшебные скачки вперед . Арнем, Нидерланды: Издательство Kiddy World Publishing. п. 480. ISBN 978-9491882005.
  40. ^ Маркен, Ричард С. (август 1986). «Перцептивная организация поведения: иерархическая модель управления скоординированными действиями». Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и производительность . 12 (3): 267–276. DOI : 10.1037 / 0096-1523.12.3.267 . PMID 2943855 . 
  41. ^ "Революция управления восприятием? | Психолог" .
  42. ↑ В июньском выпуске Международного журнала человеко-компьютерных исследований за 1999 г.были статьи, начиная от отслеживания в кабине и заканчивая самооценкой и динамикой толпы.
  43. ^ PCT лежит в основе тестирования удобства использования на основе компонентов .
  44. ^ Например: Макклелланд, Кент А. и Томас Дж. Фараро, ред. 2006, Цель, значение и действие: теории систем управления в социологии , Нью-Йорк: Palgrave Macmillan. (Макклелланд является соавтором главы 1 «Системное мышление в социологической теории» и автором главы 2 «Понимание процессов коллективного управления»). Макклелланд, Кент, 2004 г., «Коллективный контроль восприятия: создание порядка из конфликта», Международный журнал исследований человека и компьютера 60: 65-99. Макфейл, Кларк. 1991, Миф о безумной толпе Нью-Йорка: Альдин де Грюйтер.
  45. ^ volume-28november-2015 Отчеты этих групп доступны настранице публикаций Управления исследований и технологий НАТО < «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2010-06-23 . Проверено 15 мая 2010 .CS1 maint: archived copy as title (link)> под названиями RTO-TR-030, RTO-TR-IST-021 и RTO-TR-IST-059.
  46. ^ http://pespmc1.vub.ac.be/Papers/MarketCo.html

Внешние ссылки [ править ]

Библиотечные ресурсы по
теории перцептивного контроля
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках

Статьи [ править ]

  • PCT для новичков Уильяма Т. Пауэрса (2007)
  • Теория спора о контроле Уильяма Т. Пауэрса (1993) - требуется разрешение доступа
  • Демонстрации контроля восприятия Гэри Чико (2006)

Аудио [ править ]

  • Интервью с Уильямом Т. Пауэрсом о происхождении и истории ПКТ (Часть первая - 20060722 (58,7M)
  • Интервью с Уильямом Т. Пауэрсом о происхождении и истории ПКТ (часть вторая - 20070728 (57,7 млн)

Сайты [ править ]

  • Международная ассоциация систем контроля восприятия - веб-сайт IAPCT.
  • PCTWeb - всеобъемлющий веб-сайт Уоррена Мэнселла по PCT.
  • Living Control Systems Publishing - ресурсы и книги по РСТ.
  • Mind Readings - веб-сайт Рика Маркена на PCT с множеством интерактивных демонстраций.
  • Метод уровней - сайт Тимоти Кэри о методе уровней.
  • Perceptual Robots - методология и архитектура PCT применительно к робототехнике.
  • ResearchGate Project - Последние исследовательские продукты.