К.т.н. В.А. Жевнеров, Москва, Институт проблем управления РАН

Один из авторов настоящего сообщения, А.Н.Лебедев, выявил функциональную связь групп нейронных импульсов и медленных ритмов в диапазоне частот электроэнцефалограммы и разработал на этой основе теорию, обеспечивающую численный расчет множества психологических показателей обработки информации человеком с учетом индивидуальных значений параметров биоэлектрических колебаний, генерируемых структурами мозга. Второй автор, В.А. Жевнеров, разработал устройства, обеспечивающие бесконтактную регистрацию разнообразных электромагнитных излучений, порождаемых в процессе жизнедеятельности, и обнаружил зависимость характеристик таких излучений от ряда индивидуальных особенностей испытуемого и его состояния в момент регистрации.

Теория. Уравнения когнитивной психологии выведены нами аналитически из представления о регулярных волнах активности, генерируемых нейронными ансамблямиc учетом всего двух нейронных констант, названных именами их первооткрывателей. Одна из них, константа Бергера, - частота F=10 Гц, - типична для электроэнцефалограммы человека.У каждого конкретного индивида она своя в диапазоне 8-13 Гц. Вторая, R=0.1, константа Ливанова, равна относительному значению разности периодов и фаз колебаний, не подверженных взаимному захвату. На этот феномен в ЭЭГ человека как на принципиально важный вслед за М.Н. Ливановым обратил внимание Н. Винер. Мы же предположили, развивая первоначальные идеи Д. Гартли, Н.Е. Введенского, А.А. Ухтомского и М.Н. Ливанова, что образы памяти сформированы пакетами незатухающих нейронных волн, периоды и фазы которых различаются дискретно, с шагом, равным периоду относительной рефрактерности. Они-то и служат основой внутреннего мира человека.

Размер алфавита нейронных «букв», т.е. мельчайших единиц информации, N=1/R-1. Каждая буква – это группа нейронных импульсов в пределах одного периода(1/F).Одна из волн выполняет функцию пробела между нейронными «словами», поэтому в предыдущей формуле вычитается единица. Объем долговременной памяти (C) человека равен константе (N), возведенной в ту же степень (N), поскольку число нейронных букв в нейронном слове, не обязательно разных, также равно константе (N). Объем (H) кратковременной памяти вычисляется по формуле H= ln(C)/ln(kA), где A– размер алфавита стимулов, Коэффициент k, равный в среднем (H+1)/2, служит показателем концентрации внимания. Разумеется, образы памяти закодированы помимо доминирующей, типичной частоты F=10 Гц разными соседними частотами. Наибольший период биений соседних по величине ЭЭГ частот T=1/(FR) определяет время t(M) реакции выбора из заданного числа (M) равновероятных стимулов по формуле t(A)=T(1-(1-R)/M)²/2.Обобщением служит формула, позволяющая рассчитать время t(К) зрительного, а также мнемического поиска по методике С. Стернберга t(K)=Т(1-P^k)(1-P)^k/(К+1), где вероятность мгновенного опознания, вычисляемая по формуле P=(1-R)/(KM), а коэффициент (K) равен числу одновременно воспринимаемых стимулов. В частности, при K=1 значе­ние предыдущей формулы, равное 5 мсек, приближается к экспериментально найденной константе Ганса Гайслера, равной 4.6мсек. По Гайслеру(H.-G. Geissler,1990), это минимально возможный интервал, один из квантов времени, имеющий психологический смысл. В случае мнемического поиска, по условиям опыта, K<=H, и с учетом найденного по предыдущей формуле максимального значения времени t(K) при K=H, находим время t(K,H), необходимое для сравнения всех элементов, хранимых в кратковременной памяти с каким либо заданным элементом (меткой), t(K,H)=KT/H/4. В частности,при K=H это время, необходимое для сканированиявсего содержимого кратковременной памяти, практически равноконстанте Кавеноха(J.P. Cavanaugh,1972), найденной опытным путем.

Опыт. Разделив значение T(K,H)при K=Hна число элементов (K),получаемвремя сканирования одного элемента кратковременной памяти, S, мсек/элемент, по расчету, S=t(K,H)/K, и в опытах разных авторов, обобщенныхДж. Кавенохом. Так, опытное значение объема кратковременной памяти на слоги равно (H=3.4). При этом условии, по нашему расчету время сканирования одного элемента равно 73 мсек, а в опыте оно равно 72 мсек. Другой пример. Объем памяти на десятичные цифры, по данным многих авторов, равен, в среднем 7.7 элементам. При этом условии время сканирования одного элемента равно, по расчету, 32 мсек, а в опыте оно равно 33 мсек. Аналогичная высокая точность характеризует прогнозы скорости сканирования для многих других алфавитов (геометрических фигур, цветов, слов, букв)

Из предыдущих формул чисто аналитически выводится уравнение, объясняющее фактическую частоту приятия человеком одного (мажоритарного, P>0.5)) решения при двух равновозможных альтернативах:p(>0.5)= 0.5+0.334/sqrt(N), где N=1/R-1, что объясняет феномен так называемого «золотого сечения», известный в когнитивной психологии еще со времен Г. Фехнера. Следует добавить, что из этих же представлений вытекают закон Ципфа-Мандельброта и зависимость объема словаря (D) от объема текста (V), практи­чески важная для решения задач в области квантитативной лингвис­тики: D=RV+ (V-RV(ln(RV)+0.5772))/2, где по-прежнему, R - константа М.Н. Ливанова. Все формулы успешно проверены в собственных опытах и по литературным данным.

Поиск. В психологических опытах В.А. Жевнерова с регистрацией высокочастотных излучений обнаружены модуляции амплитуды таких колебаний в диапазоне низких частот, включающем в себя, в частности, частоты ЭЭГ диапазона. Автор заметил, что характеристики излучений, регистрируемых бесконтактно, связаны с быстротой ответных реакций человека на стимулы. Это ярко проявляется в опытах, в которых испытуемому предлагается в случайном порядке отвечать правдиво или, напротив, намеренного лгать на вопросы типа “К кому из Ваших сотрудников Вы относитесь с уважением? Кого Вы ненавидите?” Задача в том, чтобы по характеру излучений научить нашу экспертную систему вычислять, намерен ли человек солгать, например, или сказать правду. Открытый В.А. Жевнеровым феномен модуляции обязательно должен быть связан с найденными ранее нейрофизиологическими закономерностями обработки информации человеком. Ответ ищем в совместных экспериментах.

Поиск по сайту: