SWorld – 18-29 June 2013

SWorld – 18-29 June
2013
http://www.sworld.com.ua/index.php/ru/conference/the-content-of-conferences/archives-of-individual-conferences/june-2013
MODERN PROBLEMS AND WAYS OF THEIR SOLUTION IN SCIENCE, TRANSPORT, PRODUCTION AND EDUCATION 2013
УДК 004.942
Лущенко А. И.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕФЛЕКТОРНОЙ РЕАКЦИИ НА ДВУХ
НЕЙРОНАХ
Луганский национальный университет имени Тараса Шевченко
91011, м. Луганськ, вул. Оборонна,2
UDC 004.942
Luschenko A.I.
SIMULATION OF REFLEX RESPONSES TO TWO NEURONS
Oboronna, str 2, Lugansk, 91011
Lugansk Taras Shevchenko National University
В данной работе рассматривается моделирование рефлекторной
реакции искусственных агентов на стимулы на основе двух вставочных
нейронов. Модель реализует процесс рефлекторной реакции, привыкание и
возобновление рефлекторной дуги.
Ключевые слова: рефлекс, агент, рефлекторная реакция
This paper deals with the modeling of artificial agents reflex response to
stimuli on the basis of the two neurons. The model implements a reflex reaction,
addictive and renewal of the reflex arc.
Keywords: reflex agent
Условные рефлексы – это реакции, приобретенные организмом в
процессе индивидуального развития на основе «жизненного опыта». Они
представляют собой выработанные в обучении и в практическом опыте
привычные действия в знакомых или аналогичных условиях. Условные
рефлексы вырабатываются на базе безусловных рефлексов. Безусловные
рефлексы относительно постоянны, условные же рефлексы непостоянны, и в
зависимости от определенных условий они могут вырабатываться, закрепляться
или исчезать, это их свойство отражено в самом их названии [1].
Безусловные рефлексы обеспечивают выживание организма и вида в
постоянных условиях среды и на ранних этапах жизни. Для приспособления к
новым условиям служат условные рефлексы. Они образуются при наличии
определенных условий и обеспечивают наилучшую ответную реакцию [2].
Таким образом, можно сделать вывод, что адаптационные возможности
организма строятся на базе рефлексов.
Простейшую
схему
безусловного
рефлекса,
построенную
с
использованием формальных нейронов представлена на рисунке (рис 1).
Рис. 1. Схема функционирования безусловного рефлекса на основе
формальных нейронов
Рассмотрим
принцип
функционирования
безусловного
рефлекса.
Воздействие среды b возбуждает рецепторный нейрон PH, передающий
возбуждение на вставочный нейрон ВсН. Сигнал s – характеризует состояние
среды, и служит активатором вставочного нейрона ВсН. При возбуждении
вставочного нейрона передается сигнал мотонейрону МН, который вызывает
сокращение мышц М [3].
Схема, приведенная на рисунке (рис. 1) Полностью описывает сущность
безусловного рефлекса, однако при ее построении приняты следующие
упрощения:
•
входное воздействие стимула b может выступать класс входных
воздействий b={bi}, которые вызывают одинаковую реакцию;
•
возбуждение группы мотонейронов может привести к различным
сокращением мышц, различной амплитуде движений.
Рассмотрим назначение вставочного нейрона ВсН. Исследования
рефлексов показывают, что рефлекторная реакция зависит от состояния
объекта. В зависимости от целей, либо мотивов живые существа имеют
возможность подавлять рефлекторные реакции организма. В данных случаях
объект находиться в состоянии готовности к стимулу, который вызывает
рефлекс, но сигнал s оказывает тормозящее воздействие на вставочный нейрон.
Таким образом, при безусловном рефлексе, существуют иерархическая
система различных, противоположно воздействующих стимулов, и наличие
либо отсутствие сигнала s определяется тем, какой из одновременно
действующих стимулов сильнее. Схема, реализующая механизм реакции на
более сильный сигнал представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема реализации торможения рефлекса
Пусть сигнал b поступает одновременно на два вставочных нейрона Н1
и Н2. При наличии сигналов на двух входах нейрона 2 и отсутствии
запрещающего
сигнала
f
формируется
сигнал
s
отпирающий
схему,
представленную на рис. 1 и возбуждает мотонейрон МН вызывающий
сокращение мышц. Итерации будут выполняться до тех пор, пока после k
повторений на выход элемента памяти и на вход нейрона Н1 не поступит
запрещающий сигнал. В результате на вход нейрона Н2 поступает только один
возбуждающий сигнал, нейрон не возбуждается и сигнал b, разрешающий
выполнение рефлекса не вырабатывается.
Рассмотрим
ситуацию,
когда
возбуждающий
стимул
b
имеет
разрушающий характер или большую силу. В данном случае вырабатывается
сигнал (признак сильного стимула) f, поступление которого, совместно со
стимулом b достаточно для возбуждения нейрона H1. Таким образом, сильный
стимул всегда вызывает рефлекс. Снятие привыкания осуществляется сбросом
памяти слабых воздействий сигналом f.
На основе построенного алгоритма с помощью интегрированной среды
разработки Embarcadero RAD Studio XE2 разработан программный продукт
реализующий работу условных и безусловных рефлексов на основе двух
нейронов.
Разработанное приложение позволяет:
1.
моделировать условный и безусловный рефлекс;
2.
реализовать
механизм
привыкания
к
периодически
повторяющемуся сигналу, значение которого меньше критического, с
прекращением рефлекторной реакции на стимул;
3.
реализовать
возобновление
рефлекторного
сигнала
при
поступлении на рецептор сигнала превышающего значение критического.
Литература:
1. Самарский А.А. Математическое моделирование: Идеи. Методы.
Примеры / А.А. Самарский, А.П. Михайлов – М. : Наука, 1997. – 320 с.
2. Снитюк В. Є. Еволюційні технології прийняття рішень в умовах
невизначеності: дис. доктора техн. наук: 05.13.06. / Снитюк В. Є. – Київ , 2009.
– 305 с.
3. Тарасов,
В.Б . От многоагентных систем к интеллектуальным
организациям: философия, психология , информатика / В .Б . Тарасов // М.:
Эдиториал УРСС, 2002
References:
1. Samara A. Mathematical modeling: Ideas. Methods. Examples / AA
Samara, AP Mikhailov - Moscow: Nauka, 1997. - 320.
2. Snytyuk B. Є. Evolyutsіynі tehnologії of acceptance of rіshen of minds in
neviznachenostі: Dis. the doctor tehn. : 05.13.06. / V. Snytyuk Є. - Delhi, 2009. 305.
3. Tarasov, VB. Of multi-agent systems to intelligent organizations:
philosophy, psychology, computer science / B. B. Tarasov / / Moscow: Editorial
URSS, 2002