Prírodou inšpirované algoritmy

Mozog

Podkapitoly:

Laloky
Neuróny

V súčasnosti väčšina pokusov simulovať a generovať inteligentné správanie agentov, je založená na jednom mechanizme. Neuronové siete samé o sebe sú vo všeobecnosti homogénne entity. Neuróny jedného druhu sú poprepájané nejakým spôsobom, prípadne viacerými spôsobmi. Výsledkom však je schopnosť vykonávať jednu úlohu. Lenže ľudské mozgy nepracujú takto. Vieme, že mozog je rozdelený na regióny, ktroré vykonávajú rozličné úlohy a bunky v jednotlivých regiónoch sú takisto rozdielne. Naviac, neuronové siete vo všeobecnosti obsahujú iba priame synaptické spojenia pre svoje signálové cesty aj keď sa vie, že v mozgu sa spojenia v čase menia ako aj to, že sa menia aj ich charakteristiky. Zjednodušenia sa veľmi dobre hodia v technickej praxi, ale keď už chceme nasimulovať živý organizmus, je vhodné ísť do hĺbky.

Výhodou počítačového prostredia je to, že nie je nutné ísť do detailov, ako je rozpoznávanie obrazu prípadne zvukových vnemov. Informáciu o objektoch jednoducho dostaneme načítaním popisu daného objektu. Takže mozog dostáva čisté vyabstrahované dáta. Ďalšie zjednodušenie je v motorike Norna. Nie je potrebné zaoberať sa tým ako pracujú jednotlivé svaly, kedy sa ktorý napne a ktorý uvoľní. To všetko vedie k tomu, že sa stačí venovať veciam, ako sú vnímanie a výber vhodnej reakcie na okolité prípadne vnútorné problémy Norna. Teda mozog je schopný dvoch hlavných činnosti (tie sa ale skladajú z väčšieho množstva menších úloh).

Poprvé pomocou reinforcement učenia sa Norn učí hľadať vhodné konanie. Toto učenie je navyše nekontrolované (síce je možné, že človek slúži ako istý sprostredkovateľ odmeny a trestu. Norna možno pochváliť poškrabkaním po hlave a pokarhať udretím po zadku). Účelom je nájsť nejaké spojenie medzi akciou a reakciou na ňu.

Druhá hlavná vlastnosť mozgu je pamäť. Norn sa dokáže učiť na vlastných chybách a dokáže zovšeobecňovať už z predchádzajúcich podobných situácií isté vhodné správanie na isté situácie.

Neurónová sieť Norna

Nornovia nie sú naprogramovaní tak ako počítač. Neexistuje tam niečo ako, "keď nastane A sprav B". Namiesto toho sa správanie vytvára - emerguje - je to dôsledok sady určitých podmienok. Norn má sadu emócií, pudov a pocitov ako napríklad únava, hlad, nuda. Jeho správanie je vlastne úsilie zredukovať jeden z týchto pocitov, normálne ten najsilnejší. Sám však musí nájsť spôsob ako tento pocit zredukovať - akú akciu vybrať.

Nornov mozog je neurónová sieť (NN) založená na schopnosti učiť Norna ako redukovať pudy. NN je model toho, akým spôsob pracuje náš mozog. Náš mozog tvoria spojenia, cez ktoré putujú pulzy signálov ako nejaké správy. V procese rastu a učenia dochádza k zmenám topológie neurónovej siete a k zmenám synaptických váh. To isté sa deje v mozgu Norna, avšak virtuálne. Hocičo, čo silne ovplyvňuje Nornove pudy, či už kladne alebo záporne, posilňuje súčastné spojenia v NN tak, že momentálny mentálny stav (ako napríklad zjedenie niečoho chutného) sa (si) zapamätá. Norn si môže zapamätať udalosti ako zlé alebo dobré, čo mu umožní použiť alebo nepoužiť túto udalosť v budúcnosti. Túto pamäť môžete posilniť použitím šteklenia alebo udretia Norna v danej situácií.

Otázka je, že ak je po narodení "nastavený" mozog Nornov náhodne, ako vykonávajú jednotlivé akcie. Odpoveď: majú inštinkty. Sú to geneticky zakódované myšlienky, čo sa stane po vykonaní nejakých akcií. Napríklad majú inštinkt, ktorý im hovorí, že ak zjedia kus ovocia, zredukuje to ich hlad. Tento inštinkt je spracovaný, už keď je Norn vo vajíčku a keď spí. Niektoré inštinkty sa nevyvinú pokým Norn nedosiahne dospelosť.