Концепция функциональных систем п к анохина. Теория функциональных систем П. К. Анохина. Информационный анализ и синтез

Основы теории функциональной системы Анохина

Концепция функциональных систем п к анохина. Теория функциональных систем П. К. Анохина. Информационный анализ и синтез

Многие отрасли естествознания применяют на практике теорию функциональных систем П. К. Анохина, что является свидетельством ее универсальности. Академика считают учеником И. П.

Павлова, только в студенческие годы ему посчастливилось работать под чутким руководством В. М. Бехтерева. Влияние принципиальных взглядов этих великих ученых подтолкнуло П. К.

Анохина к созданию и обоснованию общей теории функциональных систем.

Исторические предпосылки

Некоторые результаты исследований Павлова и сегодня изучаются в образовательных учреждениях. Следует заметить, что теория Дарвина не удалена из школьной программы, но конкретных доказательств ее истинности не предоставлено научной общественности. Она воспринимается «на веру».

Однако наблюдения за экосистемой Земли подтверждают, что межвидовой борьбы не существует: растения делятся друг с другом питательными веществами, влагой, равномерно все распределяя.

В животном мире можно заметить, что особи не убивают больше, чем нужно для обеспечения их жизнедеятельности. Животные, нарушающие естественный природный баланс через аномальное поведение (например, начинают убивать всех подряд), как это порой случается с некоторыми представителями волчьей стаи, подвергаются истреблению своими же сородичами.

Наблюдения за первобытными племенами, сохранившимися в двадцатом веке, изучая их культуру, быт можно сделать вывод о первобытном человеке, который чувствовал, понимал, знал, что является частью окружающей среды. Убивая какое-нибудь животное для пропитания, он оставлял кое-что от убиенного им, но не как трофей, а как напоминание о потраченной чьей-то жизни для продолжения своей.

Из этого следует вывод о существовании у древних людей понятия общности, зависимости от различных факторов окружающей среды.

Сфера исследований Петра Кузьмича

Теория функциональных систем П. К. Анохина наоборот выстроена на основе обширной экспериментальной базы, четко структурированной методологии. Однако к этой концепции академика привели долгие годы наблюдений, практики, экспериментов, теоретической проработки результатов.

Не последнюю роль в формировании системного подхода к проблеме целенаправленной деятельности сыграли результаты экспериментов Павлова, Бехтерева, Сеченова.

Вместе с тем, концепцию функциональных систем нельзя назвать «копированием» или «продолжением» теорий перечисленных авторов в силу отличия методологии, общей структуры.

При детальном рассмотрении концепций можно заметить, что позиции методологии авторами понимаются и объясняются совершенно по-разному.

Методологические принципы, используемые в концепциях авторов
П. К. АнохинИ. П. Павлов
Автор не поддерживает концепцию универсальности методологии для всех точных наук. Подчеркивает важность влияния экзогенных и эндогенных факторов на психические процессы.Универсальность методологии изучения предмета всех точных наук, является главным постулатом научности изучения психических процессов (скорее всего, это попытка вывести изучения сознания на уровень «научности» при помощи механического перенесения методов изучения из других сфер науки).
Различает законы, по которым функционируют живая материя и неорганический мир. Обосновывает свою позицию наличием «внутренней направленностью на выживание» у живых организмов, что не свойственно неживым предметам.Психические процессы, по Павлову, подчиняются соблюдению законов, регулирующих развитие и функционирование материального мира.
Под понятием «целостность» понимает мобилизацию внутренних сил организма для достижения конкретной цели.«Целостность» (тесная взаимосвязь) проявляется при воздействии на организм внешних факторов.
Иерархичность процессов подразумевает наличие обратной связи, которая подразумевает влияние на центр управления координируемыми элементами системы. На основании этих взаимодействий выделяются ступени иерархической структуры:

  • молекулярный;
  • клеточный;
  • органный и тканевый;
  • организменный;
  • популяционно-видовой;
  • экосистемный;
  • биосферный.
Организм рассматривается как находящиеся друг в друге уровни организации. Иерархичность рассматривается как вертикальная организация управления или пирамидная организация управляющих центров без возможности обратного влияния нижерасположенных составляющих системы.
Механизмы отражения действительности динамичны, а не статичны, складываются благодаря различным внешним факторам, запрограммированной цели в конкретный отрезок времени. Организм обладает способностью опережающего отражения.Условные и безусловные рефлексы по Павлову проявляются независимо от других реакций организма и состоят из двух процессов – торможения и активации.
Сознание не может сводиться к физиологическим реакциям, возникая на основе их развития.Элементарное мышление возникает на основе сочетания отдельных рефлексов, вызванных конкретным ощущением или символом.
Анохин Петр Кузьмич, создатель теории функциональных систем, основывается на постулате «закон вещи – в самой вещи». Поэтому все процессы управляются присущими только им закономерностями. Следовательно, структура мировых законов напоминает принцип «матрешки», а не «пирамиды». Поскольку управление происходит при помощи разных законов, то и методы изучения должны быть разными.Концепция основана на постулате «закон вещи – вне вещи», что свидетельствует о независимости закона от управляемого процесса. При этом выстраивается иерархия подчинения законов (пирамида). Следовательно, все процессы подчинены универсальным законам с соблюдением в живой, неживой природе, психических образованиях.

Приведенные основные методологические принципы авторов позволяют сделать вывод об их «противоположности». Теория функциональных систем Петра Анохина не может быть логическим продолжением материалистического учения И. П. Павлова.

Влияние работ В. М. Бехтерева

Историческим фактом являются разногласия между создателем Объективной психологии и Павловым. Благодаря мстительности и мелочности последнего Бехтерев не был удостоен Нобелевской премии.

Автор теории функциональных систем описывает функционирование школы Павлова как озвучивание множества гипотез (принимаемых на веру) на фоне одного фундаментального открытия (условный рефлекс). Действительно, труды знаменитого физиолога (это несколько томов павловских сред) – это обсуждение с сотрудниками основных гипотез и предположений.

Научные труды Павлова получили признание мировой общественности и являлись, для своего времени, достаточно прогрессивными, однако «рефлексология», оформленная Бехтеревым, обладала недостающей павловской теории объективностью. Она изучала влияние физиологии человека на его социализацию и поведение.

Следует отметить, что после загадочной кончины Владимира Михайловича и «Рефлексология», и «Объективная психология», как научные течения, были «заморожены».

Изучая наследие Бехтерева и Анохина, можно заметить некоторые общие принципы в методологии изучения предмета. Достоин внимания и тот факт, что теоретические предположения обоих авторов всегда основывались на практических исследованиях, наблюдениях. В то время как Павлов допускал «вынесение разгромных рецензий» только по причине личностной неприязни.

Появление концепции, ее разработка

Основы теории функциональных систем закладывались еще в тридцатых годах двадцатого века на основе изучения взаимодействия центральной и периферической нервной деятельности.

Богатый практический опыт Петр Кузьмич получил во Всесоюзном институте экспериментальной медицины имени А. М.

Горького, послужившим основой для создания в сороковых годах АМН СССР и Ленинградского института экспериментальной медицины.

Академик смог изучать нервную деятельность не только на общебиологическом уровне. Первые шаги были сделаны в исследованиях эмбриологических аспектов функционирования высшей нервной деятельности. В итоге структурный и функциональный подходы в теории систем Анохина признаны наиболее совершенными. В ней выделены частные механизмы и их интеграция в более сложную систему высшего порядка.

Описывая структуру поведенческих реакций, академик пришел к выводу об интегрировании частных механизмов в целостный поведенческий акт. Этот принцип и был назван «функциональной системой». Не простая сумма рефлексов, а именно объединение их в комплексы высшего порядка, согласно теории функциональных систем, инициирует поведение человека.

При помощи тех же принципов можно рассматривать не только сложные поведенческие реакции, но и отдельные двигательные акты. Саморегуляция является основным действенным принципом в теории функциональной системы Анохина. Достижение запланированных целей, приносящих пользу для организма, происходит посредством взаимодействия и саморегуляции более мелких компонентов системы.

В издание книги Анохина «Философские аспекты теории функциональной системы» вошли избранные труды освещающие вопросы естественного и искусственного интеллекта, физиологии и кибернетики, а также системообразующих факторов.

Системогенез как основа теории

В определении «функциональная система» описывается как получение полезного результата через взаимодействие элементов широкой постоянно преобразующейся распределенной системы. Универсальность теории функциональной системы Анохина П. К. заключается в применении ее по отношению к любому целенаправленному действию.

С точки зрения физиологии функциональные системы подразделяются на две категории:

  • Первая из них призвана сохранить постоянство основных параметров организма при помощи саморегуляции, например, поддержание температуры тела. В случае каких-либо отклонений запускаются процессы саморегулирования внутренней среды.
  • Вторая обеспечивает приспособление к окружающей среде благодаря связи с ней, которая регулирует изменение поведения. Именно эта система лежит в основе различных поведенческих реакций. Информация об изменении внешней среды является естественным стимулом к корректировке различных поведенческих форм.

Строение центральной системы состоит из сменяющих друг друга стадий:

  • афферентный синтез (или «приносящий» к органу или нервному центру);
  • принятие решения;
  • акцептор результатов действия (или «принятие» результатов действия);
  • эфферентный синтез («выносящий», передающий импульсы);
  • формирование действия;
  • оценка достигнутого результата.

Разного рода мотивы и потребности (витальные (жажда, голод), социальные (общение, признание), идеальные (духовная и культурная самореализация)) стимулируют и корректируют форму поведения. Однако чтобы перейти в стадию целенаправленной деятельности требуется действие «пусковых раздражителей», при помощи которых происходит переход к стадии принятия решения.

Эта стадия реализуется на основе программирования результатов будущих действий через привлечение индивидуальной памяти человека по отношению к окружающим объектам и способов действия по достижению цели.

Целеполагание в теории

Выделение цели поведения в теории функциональной системы Анохина является ключевым моментом. Прямое отношение к целеполаганию имеют как положительные, так и отрицательные ведущие эмоции.

Они задают вектор и содействуют выделению цели поведения, закладывая основы нравственности с позиции теории функциональных систем.

Ситуативные эмоции действуют как регулятор поведения на данном этапе достижения цели и могут спровоцировать отказ от цели или изменение плана достижения желаемого.

Принципы теории функциональной системы Анохина П. К. основываются на утверждении невозможности приравнивания последовательности рефлексов к целенаправленному поведению.

Поведение отличается от цепи рефлексов наличием систематизированной структуры, опирающейся на программирование действий при помощи опережающего отражения действительности.

Сравнение результатов действия с программой и другие сопутствующие процессы и определяют целенаправленность поведения.

Теория академика и кибернетика

Кибернетика является наукой о закономерностях процессов управления в различных системах. Методы кибернетики применяются в случаях, если столкновение системы с окружающей средой вызвало определенные изменения (подстройки) в способах поведения самой системы.

Несложно заметить, что существуют определенные грани соприкосновения кибернетики и теории функциональных систем Анохина. Кратко следует описать отношение Петра Кузьмича к новой в те времена науке. Его по праву называют пропагандистом и разработчиком вопросов кибернетики. Об этом свидетельствуют статьи, включенные в сборник «Философские аспекты теории функциональной системы».

Интересна в этом плане книга «Избранные труды. Кибернетика функциональных систем». В ней подробно описываются вопросы и проблемы кибернетики и возможное их решение при помощи теории функциональных систем, которая приводится как основной принцип управления среди биологических систем.

Роль П. К. Анохина в развитии системного подхода заключается в обосновании научной теории с точной физиологической аргументацией, в отличие от его предшественников. Теория Анохина – это универсальная модель работы организма, обладающая точными формулировками. Так же нельзя обойти вниманием функционирование модели на основе процессов саморегуляции.

Универсальность теории функциональных систем выражается в возможности изучения деятельности систем любой сложности, поскольку она обладает достаточно проработанной структурированной моделью. При помощи многочисленных экспериментов было доказано, что закономерности кибернетики свойственны для любых функциональных систем, включенных в живые организмы.

В заключение

Существующая уже более пятидесяти лет теория Анохина Петра Кузьмича определяет человека как саморегулирующуюся систему, находящуюся в единстве с окружающим миром. На этой почве появились новые теории о возникновении болезней и их лечении, а также многие психологические концепции.

Источник: https://FB.ru/article/358517/osnovyi-teorii-funktsionalnoy-sistemyi-anohina

Обзор теорий сознания: теория функциональных систем П.К. Анохина

Концепция функциональных систем п к анохина. Теория функциональных систем П. К. Анохина. Информационный анализ и синтез

Множество исследований в области искусственного интеллекта сталкиваются с проблемой отсутствия на сегодняшний момент какой-либо мощной теории сознания и мозговой активности. Фактически мы обладаем достаточно скудными знаниями о том каким образом мозг обучается и достигает адаптивного результата.

Однако, на данный момент происходит заметное увеличение взаимовлияния области искусственного интеллекта и нейробиологии. По результатам математического моделирования мозговой активности ставятся новые цели для экспериментов в области нейробиологии и психофизиологии, а экспериментальные данные биологов в свою очередь во многом влияют на вектор развития ИИ.

Исходя из вышесказанного становится ясно, что для будущего успешного развития бионического ИИ необходимо плотное сотрудничество математиков и нейробиологов, которое в итоге будет плодотворным для обеих областей. Для этого в частности необходимо изучение современных успехов теоретической нейробиологии.

На данный момент существуют три наиболее проработанных и отчасти экспериментально проверенных теории строения сознания в области теоретической нейробиологии: теория функциональных систем П.К. Анохина, теория селекции нейрональных групп (нейродарвинизм) Джеральда Эдельмана и теория глобальных информационных пространств Жана-Пьера Шанже (изначально сформулирована Бернардом Баарсом).

Остальные теории либо являются модификациями названных, либо не подтверждены никакими экспериментальными данными. В данной статье речь пойдет о первой из этих теорий — Теории функциональных систем П.К. Анохина.

Парадигмы реактивности и активности

В первую очередь необходимо сказать о том, что при всем многообразии теорий и подходов, используемых в психологии, психофизиологии и нейронауках, их можно условно разделить на две группы.

В первой группе в качестве основного методологического принципа, определяющего подход к исследованию закономерностей мозговой организации поведения и деятельности, рассматривается реактивность, во второй — активность [1] (рис. 1).
Рис. 1.

Две парадигмы нейрофизиологии — реактивность и активность В соответствии с парадигмой реактивности за стимулом следует реакция – поведенческая у индивида, импульсная у нейрона. В последнем случае в качестве стимула рассматривается импульсация пресинаптического нейрона.

В соответствии с парадигмой активности действие завершается достижением результата и его оценкой. В схему включается модель будущего результата: для человека, например, контакт с объектом-целью [2]. Согласно реактивностному подходу, агент не должен проявлять активность в отсутствии стимулов.

Напротив, при использовании парадигмы активности мы можем допустить случай, когда агенту не поступило никакого стимула из внешней среды, однако, согласно ожиданиям агента он должен был поступить. В этом случае агент будет действовать и обучаться для устранения рассогласования, чего не может бы быть в случае простейшего безусловного ответа агента на стимул из внешней среды.

Теория функциональных систем

В теории функциональных систем в качестве детерминанты поведения рассматривается не прошлое по отношению к поведению событие — стимул, а будущее – результат [3]. Функциональная система есть динамически складывающаяся широкая распределенная система из разнородных физиологических образований, все части которой содействуют получению определенного полезного результата [4].

Именно опережающее значение результата и модель будущего, создаваемая мозгом, позволяет говорить не о реакции на стимулы из внешней среды, а о полноценном целеполагании.
Рис. 2. Общая архитектура функциональной системы [4] (ОА – обстановочная афферентация, ПА – пусковая афферентация) Архитектура функциональной системы приведена на рис. 2.

На схеме представлена последовательность действий при реализации одной функциональной системы. Вначале происходит афферентный синтез, который аккумулирует сигналы из внешней среды, память и мотивацию субъекта.

На основе афферентного синтеза принимается решение, на основе которого формируется программа действий и акцептор результата действия – прогноз результативности совершаемого действия. После чего непосредственно совершается действие и снимаются физические параметры результата.

Одной из самых важных частей данной архитектуры является обратная афферентация – обратная связь, которая позволяет судить об успешности того или много действия. Это непосредственно позволяет субъекту обучаться, так как сравнивая физические параметры полученного результата и предсказанного результата, можно оценивать результативность целенаправленного поведения.

Причем небходимо отметить, что на выбор того или иного действия влияет очень много факторов, совокупность которых обрабатывается в процессе афферентного синтеза.

Такие функциональные системы вырабатываются в процессе эволюции и обучения в течение жизни.

Если обобщать, то вся цель эволюции – это выработка функциональных систем, которые будут давать наилучший приспособительный эффект. Функциональные системы, вырабатываемые эволюцией, развиваются еще до рождения, когда нету прямого соприкосновения со средой, и обеспечивают первичный репертуар. Именно этот факт указывает на эволюционную природу этих явлений. Такие процессы получили общее название – первичный системогенез [5].

Системно-эволюционная теория, разработанная Швырковым В.Б. на основе теории функциональных систем, отвергала даже понятие «пускового стимула» и рассматривала поведенческий акт не изолировано, а как компоненту поведенческого континуума: последовательности поведенческих актов, совершаемых индивидом на протяжении его жизни (рис. 3) [6]. Следующий акт в континууме реализуется после достижения и оценки результата предыдущего акта. Такая оценка – необходимая часть процессов организации следующего акта, которые, таким образом, могут быть рассмотрены как трансформационные или процессы перехода от одного акта к другому [7].
Рис. 3. Поведенчески-временной континуум Из всего вышесказанного следует, что индивид, и даже отдельный нейрон, должны обладать способностью вырабатывать образ результата действия и возможностью оценивать результативность своего поведения. При выполнении этих условий поведение можно с уверенностью называть целенаправленным.

Однако, процессы системогенеза происходят в мозге не только в развитии (первичный системогенез), но и в течение жизни субъекта. Системогенез – это образование новых систем в процессе обучения.

В рамках системно-селекционной концепции научения — формирование новой системы — рассматривается как формирование нового элемента индивидуального опыта в процессе научения.

В основе формирования новых функциональных систем при научении лежит селекция нейронов из «резерва» (предположительно низко активных или «молчащих» клеток). Эти нейроны могут быть обозначены как преспециализированные клетки [8].

Селекция нейронов зависит от их индивидуальных свойств, т.е. от особенностей их метаболических «потребностей». Отобранные клетки становятся специализированными относительно вновь формируемой системы – системно-специализированными.

Эта специализация нейронов относительно вновь формируемых систем постоянна. Таким образом, новая система оказывается «добавкой» к ранее сформированным, «наслаиваясь» на них. Этот процесс называется вторичным системогенезом [9].

Следующие положения системно-эволюционной теории: • о наличии в мозге животных разных видов большого числа «молчащих» клеток; • об увеличении количества активных клеток при обучении; • о том, что вновь сформированные специализации нейронов остаются постоянными • что при научении происходит скорее вовлечение новых нейронов, чем переобучение старых, согласуются с данными, полученными в работах ряда лабораторий [10]. Отдельно хотелось бы отметить, что согласно современным представлениям психофизиологии и системно-эволюционной теории количество и состав функциональных систем индивида определяется как процессами эволюционной адаптации, которые отражаются в геноме, так и индивидуальным прижизненным обучением. Теория функциональных систем успешно исследуется путем имитационного моделирования и на ее основе строятся различные модели управления адаптивным поведением [11,12].

Вместо заключения

Теория функциональных систем в свое время первой ввела понятие целенаправленности поведения за счет сравнения предсказания результата с фактическими его параметрами, а также обучение как способ устранения рассогласования организма со средой.

Многие положения данной теории уже сейчас нуждаются в существенном пересмотре и адаптации с учетом новых экспериментальных данных. Однако на сегодняшний момент данная теория входит в число наиболее проработанных и биологически адекватных.

Хотелось бы еще раз отметить, что с моей точки зрения дальнейшее развития области ИИ невозможно без тесного сотрудничества с нейробиологами, без построения новых моделей на основе мощных теорий.

Список литературы

[1]. Александров Ю.И. «Введение в системную психофизиологию». // Психология XXI века. М.: Пер Се, стр. 39-85 (2003).
[2]. Александров Ю.И., Анохин К.В. и др. Нейрон. Обработка сигналов. Пластичность. Моделирование: Фундаментальное руководство. Тюмень: Издательство Тюменского Государственного Университета (2008).
[3]. Анохин П.К.

Очерки по физиологии функциональных систем. М.: Медицина (1975).
[4]. Анохин П.К. «Идеи и факты в разработке теории функциональных систем». // Психологический журнал. Т.5, стр. 107-118 (1984).
[5]. Анохин П.К. «Системогенез как общая закономерность эволюционного процесса». // Бюллетень экпериментальной биологии и медицины. № 8, т. 26 (1948).
[6].

Швырков В.Б. Введение в объективную психологию. Нейрональные основы психики. М.: Институт психологии РАН (1995).
[7]. Александров Ю.И. Психофизиология: Учебник для вузов. 2-е изд. Спб.: Питер (2003).
[8]. Александров Ю.И. «Научение и память: системная перспектива». // Вторые симоновские чтения. М.: Изд. РАН, стр. 3-51 (2004).
[9]. Теория системогенеза.

Под. ред. К.В.Судакова. М.: Горизонт (1997).
[10]. Jog M.S., Kubota K, Connolly C.I., Hillegaart V., Graybiel A.M. «Bulding neural representations of habits». // Science. Vol. 286, pp. 1745-1749 (1999).
[11]. Red'ko V.G., Anokhin K.V., Burtsev M.S., Manolov A.I., Mosalov O.P., Nepomnyashchikh V.A., Prokhorov D.V.

«Project «Animat Brain»: Designing the Animat Control System on the Basis of the Functional Systems Theory» // Anticipatory Behavior in Adaptive Learning Systems. LNAI 4520, pp. 94-107 (2007).
[12]. Red'ko V.G., Prokhorov D.V., Burtsev M.S. «Theory of Functional Systems, Adaptive Critics and Neural Networks» // Proceedings of IJCNN 2004. Pp. 1787-1792 (2004).

  • искусственный интеллект
  • нейробиология
  • сознание

Источник: https://habr.com/post/101733/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.