С. 55-57. Анализ самоорганизационного процесса в однородной нейронной сети

Цель опытов с микрокалориметрами заключалась в исследовании поведения системы, максимально изолированной от внешних тепловых воздействий. Необходимо отметить, что рассматриваемая система находилась в квазитермодинамическом равновесном состоянии. Температура системы поддерживалась вблизи 0^оС. Стабилизация температуры обеспечивалась в постепенном таянии льда, поэтому часть воды пребывающей в кристаллическом состоянии со временем совершала фазовый переход в жидкое состояние. Иными словами в системе был возможен переход лишь из твердого состояния в жидкое, т.к. для преодоления обратного перехода необходима слишком большая энергия.

Было отмечено, что схема в микрокалориметре не давала заметного отклика на: электростатическое поле напряженностью до 10⁴ В/м, на магнитное поле 10^-2 Тл, на значительные электромагнитные помехи, искрового разряда, не реагировала на покачивания и легкие удары.

Запись разбаланса листа показывала отсутствие эффектов, не связанных с изменением сопротивления терморезистора (вызванных, например, дрейфом и шумом усилителя, нестабильностью источника питания).

В ходе эксперимента было выявлено, что при воздействии оператора (человека) на терморезистор, разбаланс с постоянной времени меньший, чем при включении электронагрева, система не возвращается к исходному уровню после прекращения воздействия, как это всегда происходит после выключения дополнительного электронагрева.

Описанный феномен так и остался без достаточно вразумительного объяснения механизма передачи воздействия.

В связи с уникальностью феномена авторы попытались сформулировать и обосновать новое видение на природу этого явления. Мы попытаемся сделать это в рамках синергетического подхода и проиллюстрировать эффект с помощью численного эксперимента.

Самоорганизационный процесс в термостате был представлен в виде однородной нейронной сети (со связями лишь между соседними нейронами), на основе схемы, предложенной Н.Винером и А.Розенблютом. Сеть состоит из 10000 элементов, каждый из которых может находиться в одном из двух состояний. На каждый элемент подается возбуждение в виде нормального белого шума. Шум характеризуется своей интенсивностью или пропорциональной ей дисперсией. В свою очередь элемент сети характеризуется пороговым значением и коэффициентами связи с соседними элементами.

Целью данной работы является исследование возможности возникновения самоорганизационного процесса в однородной среде, в элементах которой присутствуют только случайные шумоподобные компоненты. Проверить правильность наших предположений можно лишь в результате физического натурного эксперимента. Авторы ограничились лишь численным экспериментом, результаты которого, на наш взгляд, могут указать на дальнейшее направление поиска причин и механизмов приводящих к описываемому феномену.

Рис.1. Результаты численного эксперимента

В численном эксперименте на ЭВМ были выявлены некоторые оптимальные параметры, при которых в однородной нейронной сети формируются группы локальных и глобальных неоднородностей. Это явление можно определить как процесс самоорганизации. В данном случае самоорганизация принципиально отличается от ставшего классическим примером самоорганизационного процесса - реакции Белоусова-Жаботинского. Несмотря на некоторое сходство моделей, в рамках которых можно наблюдать самоорганизационные процессы, авторами используется стохастическая нейронная сеть; отличии от детерминированной в реакции Белоусова-Жаботинского, поэтому природа их существенно отличается. В численном эксперименте шум выступает в роли конструктивного фактора.

Нейронная сеть, обладая фиксированными параметрами, благодаря наличию шума в каждом ее элементе, становится стохастической. При очень больших или очень маленьких значениях дисперсии шума процесс самоорганизации не наблюдается. При приближении к оптимальной дисперсии происходят качественные изменения образуемых неоднородностей. Сеть произвольна в выборе путей только на первых этапах.

Для объяснения описанного выше феномена авторы предположили, что столь резкие и продолжительные изменения сопротивления обусловлены структурными изменениями воды, окружающей терморезистор. Можно предложить достаточно правдоподобный, механизм воздействия на измерительное сопротивление.

Идея основывается на предположении, что вода, находящаяся в квазитермодинамическом равновесии, может структурироваться и поэтому особенно чувствительна, к воздействию биополя человека [1], что может привести к переструктурированию воды, что повлечет за собой всплеск шумоподобной энергии фликкер-спектра, которая может привести к разбалансу цепи в микрокалориметре. В этом случае вода выступает в роли усилителя воздействия биологического объекта.

В любом случае какой бы в действительными не была причина такого рода воздействия, неоспоримым остается тот факт, что самоорганизационный процесс чрезвычайно чувствителен к слабым воздействиям на первых этапах, и что он может быть инициирован случайными шумоподобными факторами.

Литература

1. М.Ф.Лагутин, В.Л.Басецкий. К вопросу о КВЧ биоэлектродинамике и терапии. Тезис доклада на конференции “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”. Туапсе 1997, с. 310.

310166, г. Харьков, пр. Ленина, 14, кафедра ГФС;

тел. (0572) 40-94-44 факс (0572) 40-91-13

Огиенко Александр Александрович - аспирант; Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники;