1. Umumiy tushunchalar. O‘z-o‘zini tashkillovchi va o‘rgatuvchi tazimlar. Sun’iy neyron tarmoqlari

30.1-rasm
Bunday tizimning o’zini tutishini quyidagi tenglamalar bilan ifodalasa bo’ladi:


Bu yerda, a_ij – koeffitsiyentlari j-blokidagi chiqish signali ulushini aniqlaydilar, i blokining kirishiga uzatiladigan, bunda .
Gomeostatni ishlatishdan maqsad barqaror xolatni avtomatik qidirishdan iborat bo’ladi, ya’ni elektr magnitlarning shunday xolatini topishi kerakki, u bilan bog’langan birorta strelka eng chetki xolatga yetib bormasin. Har qanday sabab bilan barqarorlik buzilganda (tizim ko’rsatkichlarini o’lchash va birorta zanjirni uzilishida) boshqarish qurilmasi ulanadi, u uzatish koeffitsiyentini a_u shunday xolatgacha o’zgartiradiki, ularni shunday kombinatsiyasi topilsinki, bunda birorta harakatlanuvchi tizim o’zining eng chetki xolatiga yetib bormasin. Qayd qilamiz, =0 bo’lganda, tizimning tuzilmasi ham o’zgaradi.
Gomeostat Eshbi bir qator prinsipial xususiyatlarga ega, ular boshqa tizimlardan sezilarli darajada farq qiladi. Birinchi navbatda, gomestat tuzilmasi keragidan ortiqligini aytib o’tish kerak, har bir rostlanuvchi koeffitsiyent bir nechta qiymatga ega bo’lishi mumkin va mumkin bo’lgan koeffitsiyentlar kombinatsiyalarining umumiy soni to’rt yuz mingtagacha yetishi mumkin. Eshbi keltirgan gomeostatik tizimlarni tadqiqot qilish, xilma-xillik qonunini tuzishga imkon berdi. Unda aytiladiki, boshqarish tizimining xar-xil xolati boshqariladigan ob’yektning xar-xil xolatidan kam bo’lmasligi lozim. Boshqacha qilib aytganda, ob’yektning ko’p xolatlik o’lchamlari boshqarish qurilmasi ko’p xolatlik o’lchamlaridan kam bo’lishi lozim. Faqat shunday xolda o’zini tashkillashtiruvchi tizim istalgan natijaga olib kelishi mumkin. Zaruriy xilma-xillik qonuni masalani yechishni umumiy tendensiyasiga darak beradiki, masalan, tasdiqlash, murakkab masalalar oson yechilmaydi yoki murakkab ob’yektlar murakkab boshqarishni talab etadilar va sh.o’.
Gomeostatning boshqa o’ziga xos ahamiyati, barqaror xolatni qidirish-dagi, tasodifiy xarakterdan iborat bo’ladi. Avtomatik rostlanuvchi koeffitsiyentlarni sakrab o’zgarishi, ko’rib chiqilayotgan tizim barqarorlikga yetib bormaganga qadar davom etadi. Tasodifiy qidirish gomeostatga muhim xususiyatlarni beradi- tizim xossalari haqidagi aprior ma’lumotlari va uning ishlash sharoitlari mavjud bo’lmaganda, maqsadga intilgan xolda kerakli natijalarga erishish xususiyati. Ushbu xolda, barqaror xolatni qidirib topish maqsad bo’lsa, unda tizimni maqsadga intilishdagi muomalasini ul’trabarqarorlik deb nomlandi.
Modellarda o’tkazilgan eksperimental tadqiqotlar gomeostatik tizimlarni universalligi va juda yuqori ishonchligini (yashovchanligini) tasdiqladi. Masalan, Eshbi gomeostati barqarorlik xolatini turli qo’shimcha, uni konstruksiyasini tuzishda ko’zda tutilmagan, sharoitlarda ham topdi. Xususan, barqaror xolat ikkita harakatlanuvchi magnitlarni bir-biri bilan qattiq ulanganda topilgan edi, ya’ni, tizimning birlamchi struktu-rasi o’zgarganda.
Gomeostatik tizimlar avtomatik boshqarish tizimlarini konstruksiya-lash jarayonini avtomatlashtirish uchun qo’langan edi. Qoida bo’yicha, loyihalashtiriladigan tizimning ko’rsatkichlari va tuzilmasining bir qismi qat’iyan determinatsiya qilingan va o’zgartirib bo’lmaydi (masalan, boshqarish ob’yekti tavsifsi, ijrochi dvigatelni va sh.o’). Shuning uchun, loyixalovchining vazifasi stabilizatsiyalovchi va to’g’rilovchi qurilmalarni sintez qilishga keltiriladi. Bunda, tizimning determinatsiya qiligan qismi bilan birgalikda berilgan statistik va dinamik xususiyatlarini ta’minlab berishi lozim. Stabilizatsiyalovchi va to’g’rilovchi zvenolarni uzatish funksiyasini aniqlash masalasini, komp’yuter usuli bilan gomeosta-tik tizim yordamida yechish mumkin. Ushbu usulda, qo’yilgan talablarga muvofiq zvenolarning ko’rsatkichlari avtomatik ravishda tanlanadi.
Shakllarni aniqlash tizimini tuzishni ba’zi bir prinsiplarini ko’rib chiqamiz. Shu momentda kuzatilayotgan joylashuvni ob’yekt deb ataymiz. Turli ob’yektlar guruxini, ma’lum belgilar majmui bilan xarakterlangan, faqat ushbu gurux ob’yektlariga xos bo’lgan, shakl deb nomlanadi. Agar belgilarga qarab, ular orqali shakli aniqlansa, inson chexrasi sifatiga keltirilsa, unda chexralar uchun shakllar guruxi ayolniki yoki erkakniki, go’dakniki yoki kattaniki, rusniki yoki gurzinniki bo’lishi mumkin, ammo, masalan, ushbu uyda yashovchi chexralar guruxi emas.
Belgilar bo’yicha shakllarni aniqlanganda informativ deb nomlanadi. Informativlardan tashqari, har qanday ob’yekt, shaklni tanish uchun axamiyatli bo’lmagan, boshqa ko’p belgilarga ega bo’ladi. Masalan, erkak yuzini ajratish uchun soch, ko’z rangi va x.k.z informativ emas. Lekin och malla va qora sochlilarning yuzini ajratish uchun va sh.o’. bu belgilar informativ. Shakllarni aniqlashda asosiy qiyinchiliklardan biri shundaki, ko’p xollarda informativ belgilar matematik, mantiqiy yoki boshqa biron bir tilda to’la va aniq ifodalana olinmaydi, vaxolanki ular mavjudligi ma’lum, chunki kuzatuvchi yetarli darajada ishonch bilan va kam extimollik bilan xatolarni aniqlaydi.
Ko’rsatish bilan o’qitishda shakllarni aniqlash, ob’yektlani kuzatishda olingan ma’lumotlarni sonlar bilan birgalikda o’zgartirib va bu sonlarni maxsus algoritmlar orqali ishlov berishga asoslangan. Bu operatsiyalar uchun metrik bo’shliq tushunchasi foydali bo’ladi. Har bir belgiga (faqat informativ uchun emas) qandaydir sonni bersa bo’ladi, boshqa belgilarga berilgan sonlardan farqli. SHunda ob’yektning N belgilarining barchasi bo’yicha sonlar majmuiga mos bo’ladi. Bunda, belgilarni N o’lchamli bo’shliqdagi biron nuqtani koordinatalari sifatida ko’rib chiqish mumkin.
SHunday qilib, ushbu bo’shliqdagi har bir ob’yekt nuqtani, shakl esa – umumiy informativ belgilarga ega bo’luvchi nuqtalar majmuini tasvirlaydi. Agar belgilarni bo’shliqda tasvirlashni shunday bajarilsaki, kesishmaydigan doirada turli ko’rinishlarga mos bo’lsin, ularning ichida nuqtalar bir-birlariga juda yaqish joylashgan, va bu doiralar orasida ularni ajratuvchi giperyuzalar o’tkazilishi mumkin, shunda shaklni aniqlash masalasini yechish osonlashadi.
Afsuski, bo’shlikda belgilarni qurish muammosi, tekisliklar bilan shakllarni ajratish taxmini haqqoniy bo’ladi, umumiy yechimga ega bo’lmaydi. Ko’p masalalarda shakllar o’zaro bir-biriga kirib ketadi, giperyuzani tuzishga imkon bermaydi. Ammo shunga qaramay, ajratish taxminiga asos-lanib, harf, raqam va boshqa signallarni tanish uchun, algoritmlar tuzildi.
Pandimonium aniqlash algoritmi. Bitta ma’lum aniqlash algoritmini ko’rib chiqamiz – pandimonium. Bu birinchilardan shakllarni aniqlash uchun qurilgan mashina. Pandimoniumning soddalashtirilgan sxemasiga ko’ra (30.2-rasm), X belgilar bo’shlig’ida A_i shakli qiymatlar majmuasini xarakterlaydi, Д datchiklar tizimi tomonidan qabul qiluvchi (retseptorlar). Ikki shaklga mos keladigan doiralar, murakkab yuzalar bilan ajratilgan bo’lishi mumkin (30.3, a rasm), bu aniqlash algoritmini tuzishda qiyinchilik tug’diradi.
Shuning uchun, oldindan xisoblash qurilmalari ВУ_i yordamida bo’shliqni to’g’rilovchini Y tuzish bajariladi, unga bo’shliqdagi X belgilar tasvirlanadi. Shu maqsadda xisoblovchi qurilmalar datchiklar xolatini ba’zi bir funksiyalarini ishlab chiqaradi y_i = f_i (x₁, x₂, .,.,x_N), bunda, f_i funksiya shunday ishlab chiqariladiki, Y bo’shliqdagi nuqtalar majmuasi bitta shaklga mos keluvchi В₁, boshqa shaklga mos keladigani – В₂ doirasiga tushsin (30.3, b rasm) va В₁ va В₂ doiralar orasida ajratuvchi giperyuzani o’tkazish mumkin bo’lsin:
.