Математические модели эмоциональных роботов, способных забывать информацию : диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 05.13.18

📅 2018 год
Шарапов, Ю. А.
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Введение ····················································································· 5
Глава 1. Общие свойства памяти робота ············································ 45
1.1. Коэффициенты псевдоэмоциональной памяти робота ··················· 45
1.2. Коэффициенты информационной памяти робота ························· 48
1.3. Алгоритм накопления информации роботом······························· 50
1.4. Решение задачи идентификации параметров равномерного
многоуровневого процесса накопления информации роботом ··············· 60
1.4.1. Решение оптимизационной задачи идентификации параметров
равномерного многоуровневого процесса накопления информации
роботом················································································ 62
1.4.2. Решение задачи генерации всех возможных последовательностей
уровней накопления информации и тактов ···································· 71
1.4.3. Исследование решения задачи идентификации параметров на
устойчивость ········································································· 82
1.5. Программа для решения задачи идентификации параметров
равномерного многоуровневого процесса накопления информации
роботом··················································································· 83
1.5.1. Архитектура программы для решения задачи идентификации
параметров············································································ 84
1.5.2. Основные возможности программы для решения задачи
идентификации параметров ······················································· 85
1.5.3. Визуальный интерфейс программы для решения задачи
идентификации параметров ······················································· 85
Глава 2. Математические модели обобщения алгоритма Д.Н. Узнадзе ······ 90
2.1. Математическая модель долговременной памяти робота, зависимой от
кратковременной памяти ····························································· 90
2.2. Математическая модель информационной памяти робота ·············· 94
2.3. Математическое моделирование процесса накопления логического
опыта роботом с учетом смены знака информационной псевдоустановки 99
2.4. Математическое моделирование процесса эмоционального
псевдовоспитания робота с учетом смены знака эмоциональной
псевдоустановки······································································ 107
2.5. Математическая модель принятия решений роботом в зависимости от
его эмоционального псевдовоспитания и логического опыта ·············· 118
Глава 3. Исследование соответствия математической теории роботов
психологии человека ··································································· 123
3.1. Измерение коэффициентов кратковременной памяти человека······ 124
3.1.1. Математическая интерпретация метода Джекобса ················· 125
3.1.2. Измерение коэффициентов кратковременной памяти человека с
помощью программы «CMemory» ············································· 128
3.1.2.1. Алгоритм работы программы «CMemory» ····················· 129
3.1.2.2. Архитектура программы «CMemory» ··························· 131
3.1.2.3. Основные возможности программы «CMemory» ············· 133
3.1.2.4. Принципы функционирования программы «CMemory»····· 137
3.1.2.5. Визуальный интерфейс программы «CMemory» ·············· 138
3.2. Исследование зависимости относительной восприимчивости робота к
накоплению информации от кратковременной и долговременной памяти142
3.2.1. Способы определения количественного значения кратковременной
и долговременной памяти и внимания········································ 144
3.2.2. Результаты проведения исследования································· 146
Заключение ··············································································· 151
Библиографический список ··························································· 152
Приложение 1. Свидетельства о государственной регистрации программ для
ЭВМ ························································································ 167
Приложение 2. Психологические методики измерения объема
кратковременной и долговременной памяти человека ·························· 169
Приложение 3. Психологические методики измерения количественных
характеристик внимания человека··················································· 173
Приложение 4. Попарное сравнение результатов психологических
исследований видов памяти и внимания человека ······························· 177

В середине 20-го века появились научные работы, посвященные
искусственному синтезированию разных аспектов психологии человека.
Основоположниками такого направления стали не психологи, а кибернетики,
биокибернетики и математики. Одним из основателей синтетической
психологии является В. Брайтенберг, профессор Института биологической
кибернетики им. Макса Планка в Тюбингене. Его подход заключается в том,
что биологическое поведение легче синтезировать, чем анализировать.
Используя элементарные механизмы с датчиками и электрические
устройства, управляемые простейшими микросхемами, по его мнению,
можно имитировать такие чувства, как любовь, агрессия, страх и др. [82, 89].
Технические микросхемы и описание подобных устройств можно найти в
статьях [10, 17, 19, 90].
В 1960-х и 70-х годах ученые считали, что создание мыслящих и
исполнительных роботов – дело самого ближайшего будущего. Однако скоро
стало ясно, что даже самые простые физические действия, такие как взять со
стола кружку, ощутить препятствие в пространстве, спланировать маршрут и
переместиться по нему, оказались для роботов весьма сложными задачами.
Один из известных исследователей Р. Брукс из Массачусетского
технологического института предложил в области робототехники подход [81],
радикально отличавшийся от остальных. Его вдохновили насекомые и другие
существа с маленьким мозгом. Он решил создать архитектуру робота,
выполняющего свои действия не на построении сложной внутренней модели
окружающего пространства, а как непосредственную реакцию на
возникающие внешние раздражители. Насекомоподобные типы роботов
могли сделать почти все, на что были способны роботы, моделирующие
внутреннюю модель окружающего пространства. При этом они обладали
намного меньшими вычислительными мощностями.
В конце 80-х годов сформировалось направление кибернетических
исследований – Искусственная жизнь (Artificial Life). Основной мотивацией
исследований искусственной жизни стало желание понять и смоделировать
формальные принципы организации биологической жизни. Основное
предположение Искусственной Жизни состоит в том, что «логическая
форма» организма может быть отделена от материальной основы его
конструкции» [10, 48, 59, 61, 91, 125, 126].
Параллельно развивалось такое научное направление, как эволюционная
нейрокибернетика. Одной из ее целей является понимание того, как
зародилась логика на нашей планете. Исследования используют анализ
эволюции наиболее нетривиальных «интеллектуальных»
биокибернетических свойств «интеллектуальных изобретений»
биологической эволюции (безусловных рефлексов, привыкания, условных
рефлексов, цепей условных рефлексов). Исследователи пришли к выводу, что
в результате такой эволюции возникла человеческая логика, обеспечивающая
научное познание природы [10, 48, 59, 61, 91, 125, 126].
Моделирование человекоподобной памяти всегда притягивало
исследователей в области искусственного интеллекта. Однако до конца не
известно и возникает много споров о том, как именно функционирует
человеческая память [90, 110, 140]. Это привело к множеству моделей,
который внесли свой вклад в понимание сознания человека [95].
Ученые отмечают, что память является необходимым условием для
любой формы обучения. Это утверждение основано на точке зрения P. Baxter
и W. Browne [80]: в основе познания лежит память.
У биологических существ даже простое приобретение знаний это уже
форма обучения, т.к. достаточно сложно, если вообще возможно, определить,
где заканчивается процесс запоминания, и начинается процесс
обучения [106].
Существует много разнообразных эвристических моделей психики и
мышления человека, созданных зарубежными и отечественными
учеными [3, 4, 29, 34, 50]. На их основе созданы такие программы, как
«композитор» Рейтмана и Санчера [127] воспроизводящая в упрощенном
виде творчество композитора; программа Гелентера [99], способная
доказывать геометрические теоремы, и др. Однако все вышеперечисленные
модели являются узкоспециализированными.
Нейробиологи предлагают множество теорий и моделей, которые, по
крайней мере, могут за счет технических средств моделировать
познавательные возможности памяти. Например, исследование человеческой
памяти может быть разделено на несколько составляющих: строение
нервных связей, скорость запоминания, объем запоминаемой
информации [114].
В последнее десятилетие под влиянием кибернетики во многих отраслях
знания, в том числе и в психологии, получил широкое распространение такой
метод научного исследования, как математическое моделирование памяти
робота. Для этого математики, кибернетики и робототехники обратились
исследованиям психологов в области памяти человека.
Человеческая память работает благодаря трем процессам [135]:
1. Декодирование информации, которая получена от рецепторов.
2. Сохранение информации в кратковременной или долговременной
памяти.
3. Поиск и извлечение (воспоминание) информации из памяти (если
она не забыта).
Необходимо отметить, что информация в кратковременной или
долговременной памяти человека в общем случае подвержена процессу
забывания.
На основе обзора статей, приведенных ниже, можно выделить два типа
роботов, в которых применяется моделирование человеческой памяти: робот-
навигатор и робот-компаньон. Рассмотрим эти типы подробнее.
Робот-навигатор предназначен для того, чтобы ориентироваться и
перемещаться в изменяющемся пространстве. Однако если робот будет
запоминать каждую деталь, со временем произойдет переполнение его
памяти. Другой проблемой является адаптация новой информации к уже
имеющейся [101], т.е. каким образом система будет хранить старую
информацию, в условиях поступления новой. В этом случае возникают
проблемы предсказания будущего события на основе прошлого опыта и
адаптации поведения робота к новым условиям.
В 2004 году L. Correia и A. Abreu в статье [87] описали механизмы
ориентации робота в изменяющемся пространстве за счет использования
модели, которая имитирует утомление (пресыщение) и забывание.
Перемещаясь по пространству, робот сохраняет в своей памяти путь, по
которому он проехал, как последовательность кусочков «карт». Если в
каком-то месте робот уже был, то этот кусочек «карты» обновляется, если
долго не был, то – забывается. Авторы статьи вводят понятие стимул,
который может действовать на робота. Под таким стимулом понимается
наличие мест на карте, где робот еще не был или тех, которые нужно
актуализировать. Таким образом, стимул «заставляет» робота-навигатора
исследовать карту. Место на карте, которое робот знает перед началом
работы и никогда не забывает, авторы работы назвали «Домом» робота.
Поведение робота определяют три параметра: коэффициент забывания,
время процесса реагирования на стимул (время утомления), время отдыха.
Функция реакции на стимул может принимать два значения: «1» – робот
реагирует на стимул, «0» – робот не реагирует на стимул. Рисунок 1
иллюстрирует зависимость реакции робота на стимул от времени.
Реакция
робота на
стимул
0
t
Время утомления робота Время отдыха робота
Появление Исчезновение Появление
стимула стимула стимула

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Модели и алгоритмы параллельной обработки гидроакустической информации линейных антенных решёток
    📅 2022год
    🏢 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
    Математическое моделирование равновесных форм капиллярных поверхностей
    📅 2021год
    🏢 ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»