3.2. Динамика образа с изменяющейся контрастностью

 

Если рецепторы обучаемой системы управления парные, то при изменении внешнего воздействия на них, образы очувствления будут изменяться иначе, чем пропорциональные. Так при усилении освещённости обозреваемой сцены возбуждения одних рецепторов технического глаза — рецепторов света — увеличатся, а возбужде­ния других — рецепторов темноты — уменьшатся; при затемнении всё произойдёт наоборот. Такая реакция рецепторов похожа на изменение контрастности зрительного образа. Заметим, что пар­ными могут быть не только зрительные рецепторы, но и все дру­гие, поэтому понятие контрастности приложимо ко воем образам очувствления. Зададимся вопросами: как отразится изменение внешнего воздействия, например освещения, на образах? и как в связи с этим изменится поведение объекта? Ответы будем искать с помощью коэффициентов приведения и степени сходства образов.

Пусть внешнее воздействие на рецепторы изменилось на вели­чину . Пренебрегая различием рабочих характеристик рецеп­торов, можем утверждать, что возбуждение каждого рецептора изменилось при этом на соответствующую величину . Обоз­начив исходные, предыдущие возбуждения рецепторов света и тем­ноты  i-ой пары соответственно через  и  получим новые, последующие возбуждения в виде

 

;      .                     (2.62)

 

Коэффициент приведения предыдущего образа  к последующему  в соответствии с (2.11) определится как

 

,

 

где m — количество пар рецепторов.

После подстановки в полученное выражение зависимостей (2.62) и некоторых преобразований подучим:

 

,                                      (2.62)

 

где

 

;    .

 

Встречный коэффициент приведения , определённый таким же образом, будет иметь вид

 

,

 

где

 

;      .

 

И, наконец, степень сходства образов двух ситуаций — преды­дущей и последующей — определится в соответствии с (2.12) как

 

.

 

Если рассматривать динамику образа когда величина  отно­сительно мала, то можно допустить, что =, =; и тогда:

 

;                                    (2.64)

 

.                              (2.65)

 

От коэффициента приведения  прямо зависит изменение фактического сигнала управления при переходе из предыдущей ситуации в последующую. Если в пропорциональных ситуациях такая зависимость строго пропорциональная (2.60), то в прочих, и, в частности, при изменении контрастности образов, она близка к этой пропорции. Поэтому по изменению коэффициента  можно судить об изменении фактических сигналов управления приводов и об изменении поведения объекта в целом.

Из выражения (2.63) следует, что коэффициент приведения  во многом зависит от величины В, которая отражает яркость исходного образа или, что одно и то же, освещённость обозреваемой сцены. На рис. 2.5 изображены некоторые зависимости коэф­фициента приведения  от изменения возбуждений рецепторов .

Рассмотрим характерные случаи. Допустим в исходном состоянии В=0; это оз­начает, что в среднем воз­буждения рецепторов света равны возбуждениям рецепто­ров темноты; такое может быть в том случае, когда обозреваемая сцена освещена нормально. Как следует из выражения для определения В (2.63) и как видно из гра­фика (рис. 2.5), в данном случае коэффициент приведения образа исходной ситуации к образу последующей, вызванной изменением внешнего воздействия на величину , будет равен единице. Следовательно, можно утверждать, что изменение осве­щённости нормально освещенной сцены никак не отразится на по­ведении объекта: фактические сигналы управления сохранятся неизменными. (Напомним, что при подобном изменении освещения в предыдущем случае с непарными рецепторами сигналы управления изменялись пропорционально освещению.) О неизменности поведе­ния говорит и то, что степень сходства  определяемая выражением (2.65), при  В=0 также равна единице.

Несколько по-иному реагирует обучаемая система управления на изменение контрастности образа в случае, когда в исходном сос­тоянии этот образ был «ярче» нормального: когда В>0. Если судить даже только по степени сходства  , то она в рассматриваемом случае становится меньше единицы; а это говорит о том, что исходная ситуация меняется, и последующую ситуацию система воспринимает уже как новую, отличной от предыдущей; чем больше В, тем больше это отличие. При этом зависимость прямого коэффициента приведения  от изменения контрастности  становится пропорциональной: чем больше , тем боль­ше . Это означает, что фактические сигналы управления при­водами при усилении внешнего воздействия увеличиваются, а при ослаблении — уменьшаются. Другими словами: увеличение осве­щённости будет способствовать активизации движений объекта, а затемнение — снижению скоростей. К такое поведение объекта, оснащенного обучаемой системой управления, кажется нам обычным.

Более неожиданные результаты даёт анализ выражений (2.63) и (2.65) при В<0, когда в исходном состоянии образ «темнее» нормального. Так же, как и в рассмотренном выше случае, степень сходства предыдущего и последующего образов при изменении внеш­него воздействия становится меньше единицы, т.е. обучаемая систем воспринимает последующую ситуацию непохожей на предыдущую. Но коэффициент приведения , определяющий изменение сигналов управления, меняет свою зависимость от  на обратную: чем больше , тем меньше . Следовательно, активизация дви­жений объекта произойдёт не при усилении освещения сцены, а, наоборот, — при уменьшении. На   первый взгляд такой вывод ка­жется несколько странным; мы привыкли считать, что наша актив­ность напрямую связана со светом: чем его больше, тем энергич­нее действует человек. Тем не менее полученный вывод трудно оспаривать. Некоторым подтверждением ему может быть замирание ночных животных при ярком свете; так внезапно включенный свет, как известно, буквально парализует крысу, орудовавшую до того в темноте с невероятной активностью. Вполне возможно, что ос­танавливает её не выявленная нами зависимость, а что-то иное — крыса всё-таки необычное животное, — но приблизительно также ведут себя при внезапном освещении примитивные существа — ноч­ные насекомые.

И можно даже отыскать некоторую логику в их таком странном поведении, если опираться на теорию обучаемых систем управле­ния. Со дня своего рождения ночные животные действовали , а значит — и учились, в сумерках и темноте; следовательно, «обу­чались» при этом у них в основном синапсы рецепторов темноты, а синапсы рецепторов света вынуждены были оставаться со слабой своей проводимостью, для действий в темноте всего этого доста­точно; но стоит только той же крысе оказаться на свету, как её «принимающие решение» рецепторы темноты оказываются слабо возбуждёнными к не способными «управлять»; что же касается усиления при этом возбуждений рецепторов света, то оно оказы­вается практически без последствий, так как синапсы этих ре­цепторов «не обучены». Усугубляет беспомощность ночных живот­ных на свету к то, что оптика их глаз не имеет того совершен­ного механизма регулирования размеров зрачки, какой имеется у дневных животных.

Со всеми этими рассуждениями можно согласиться, но касаются они только ночных животных, в то время как выявленная зависимость характерна для всех, и в том числе — для дневных. И если при этом обратить ещё внимание на то, что при отклонении  в отрицательную сторону коэффициент  становится больше единицы, то тогда наши выводы покажутся ещё более неожиданными. Получа­ется, вроде, так, что, чем темнее обстановка, тем активнее действия объекта. Так можно договориться до того, что в абсо­лютной темноте активность объекта окажется наивысшей. Однако такой крайний случай едва ли стоит рассматривать в рамках вы­явленной зависимости. В абсолютной темноте, как, впрочем, и при необычайно ярком свете, начинают действовать другие законы: одни рецепторы при этом оказываются совершенно невозбуждён­ными, а остальные — парные — возбуждёнными до предела; ни те, ни другие не могут принимать по этой причине участия в выра­ботке сигналов управления; активность должна замирать.

Рассматриваемая нами динамика образов касается не только и но столько их ступенчатого изменения, но и плавного, бесступен­чатого, причём плавное изменение образа является наиболее ха­рактерным в оценке его динамики. А при плавном видоизменении сравниваются близко расположенные, мало смещенные образы; и тогда повышение активности объекта или, наоборот, её снижение не будут такими вызывающими, чтобы обращать на них внимание.