人工智能软件的编写

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1、人工智能软件的编写人工智能软件的编写程洪文 湖北省钟祥市第三人民医院 431900 摘要：摘要：本文为编写人工智能软件提出了新的理论和方法。1、讨论了人工智能软件的一些主 要结构、功能及编程方式，包括记忆柱、基本记忆柱群、原始记忆柱群、周围部分、核心 部分。2、简要讨论了如何将顺序计算转化为并行计算。3、讨论了人工智能软件的基本功 能、高级功能及它们是如何被实现的，包括并行存储、模糊兴奋、状态性兴奋、学习、思 维。 关键词：关键词： 记忆柱、展示框、奖惩中枢、状态性兴奋、调节中枢 说明：说明：为了论述方便，神经科学的许多词语在本文被我直接借用（如纤维、联络区等 在本文都被直接使用，但它们都是

2、虚拟的） 。 计算机所具有的复制、修改、存储文件的功能是人工智能软件的编写基础。 人工智能软件的结构及各结构间的关系概述人工智能软件的结构及各结构间的关系概述 人工智能软件可分为核心部分与周围部分，1、核心部分包括感觉、传出中枢的联络区 及操作中枢（包括状态中枢、奖惩中枢、调节中枢，调节中枢又包括“动力”中枢、目的 中枢、注意力分配中枢及其它的一些辅助中枢） 。2、周围部分包括传入部分（包括感觉中 枢及其它的一些结构）和传出部分（包括传出中枢及其它的一些结构） 。 它们之间的大概关系是（这里只是简要说明，具体的说明见后面的内容）：1、如图 1，传入部分与相应的感觉中枢的联络区只是单方面的一一对

3、应的纤维联系，信息只能从传 入部分到相应的感觉中枢的联络区而不能反过来传递且这种信息的传递不需要记忆。传出 部分与相应的传出中枢的联络区有单方面的一一对应的纤维联系，信息只能从传出中枢的 联络区到相应的传出部分而不能反过来传递且这种信息的传递不需要记忆。2、核心部分的 各个中枢之间只通过它们的联络区来交换信息，只有核心部分的各联络区在传递信息时才 有记忆。它们之间的关系如图 1 和图 2。 本文主要讨论核心部分的结构与功能。 各联络区由原始记忆柱群组成，原始记忆柱群由基本记忆柱群组成，基本记忆柱群由 记忆柱组成。对应的感觉中枢对应的又一感觉中枢联络区 1联络区 2联络区 3传出中枢一种类型的传

4、入刺激另一种类型的传入刺激图 1操 作 中 枢 的 各 联 络 区操作中 枢的控 制部分记忆柱、基本记忆柱群、原始记忆柱群记忆柱、基本记忆柱群、原始记忆柱群 一、记忆柱的编写 我是以记忆柱来做为人工智能软件兴奋的基本单位的（记忆柱的结构及各结构的功能 见图 3） 。记忆柱是一段可被复制的文件，每个记忆柱由 n 个 recordnumBer（用 RN 来表示） 组成，每个 RN 是一条记录， （配合专门的操作程序，可以使记忆柱的功能极其复杂。用记 忆柱或记忆柱群即可以模拟神经元的功能也可以模拟皮质垂直柱的功能甚至可以模拟脏器 的功能） 。记忆柱之间通过传入、传出纤维进行兴奋联系。记忆柱被传入纤维

5、易化到一定程 度后兴奋，记忆柱兴奋后传入了兴奋冲动的传入纤维对记忆柱的易化兴奋能力增强并被记 忆下来。那么如果两个记忆柱之间有纤维联系，在它们同时强烈兴奋后它们之间的兴奋能 力便大为增强，只有同时兴奋且相互之间有纤维联系的记忆柱才能建立兴奋的记忆联系。 兴奋了的记忆柱传出兴奋（顺序读取图 3 的第 2 区的记录所指向的 RN） 。 用专门的程序来读写记忆柱而实现记忆柱的兴奋、记忆、遗忘及传出兴奋等众多功能。 记忆柱的任一个传入联系传入的兴奋都能在一段时间内易化记忆柱并被记忆下来，不同传 入联系传入的兴奋能相加，当记忆柱被易化到一定程度后便可能被兴奋，然后通过传出联 系传出兴奋，并被记忆下来。配

6、合专门的程序，记忆柱的第一部分的记录，可对应反应不 同的传入联系对记忆柱的兴奋及记忆柱对兴奋的记忆、遗忘的情况，这部分记录的一部分， 记录的是时间，它们主要分别对应记录了不同传入联系最后一次兴奋的时间（根据需要也 可包含其它一些内容） ，其余下的一部分记录分别为不同传入联系最后一次兴奋时的兴奋值。 记忆柱的第二部分记录，分别记录了记忆柱的传出联系所对应的记忆柱的某一 RN。记忆1、1、 “先天的”奖惩刺激与奖惩中枢的联系是奖惩学习的基础。 2、 感觉、运动中枢的记忆内容能通过“先天”的奖惩刺激与奖惩中枢建立记忆联系而成为习得性的奖惩 刺激。 3、 “动力”中枢可将奖惩中枢的兴奋状态转化为“动力

7、”值，而使 “动力”中枢中表示“动力”值的 中枢处于相应的兴奋状态的，并与对应的皮质中枢建立记忆联系。 4、 如图感觉、运动中枢的记忆内容能与奖惩中枢、 “动力”中枢、注意力分配中枢建立单向的记忆联系。5、 目的中枢根据各个目的所对应的“动力”值来确定主注意目的。下一级目的根据上一级目的来分配 “动力”值。 6、 注意力分配中枢主要根据注意目的来分配注意力。 7、 具体说明见人工智能软件的操作中枢这一节。奖惩中 枢“动力” 中枢注意力分 配中枢状态中 枢感觉、运 动中枢目的中枢图 2柱的第三部分记录了记忆柱在某一刻的易化、兴奋状态，包括这一刻所对应的时间，记忆 柱的那些 RN 被传入纤维兴奋及

8、记忆柱的兴奋值。记忆柱之间的联系为对应性联系。 3、记录记忆柱的易化及兴奋（包括时间、强度及一些统合 性的信息）状态。 2、记录传出纤维传出到那一个记忆柱的那一 RN。1、主要记录传入纤维对记忆柱的兴奋能力及上一次兴奋的 时间。需说明的是只有兴奋性记忆柱而无抑制性记忆柱，人工智能软件的兴奋平衡是通过其 它方式来调节的。 二、基本记忆柱群 基本记忆柱群是记忆的基本功能单位所对应的一群记忆柱。如图 4 为两个基本记忆柱群。 “1”是易兴奋的记忆柱。 “2”是兴奋时兴奋的记忆柱。“3”是兴奋后抑制时兴奋的记忆柱。 “4”是其它的一些功能的记忆柱。基本记忆柱群（用 JZQ 来表示）至少包括（如图 4）

9、： 1、 一个易兴奋的记忆柱（用 YXZ 表示） 。 2、 一个在基本记忆柱群兴奋时被兴奋的记忆柱（用 YHXZ 表示） 。 3、 一个在基本记忆柱群由兴奋进入抑制状态时才被兴奋的记忆柱（用 YZXZ 表示） 。如图 4，YXZ 在 JZQ 受到状态中枢的抑制而处于抑制状态时只能与其它的 JZQ 中的 YHXZ 建立单方面的记忆联系，即在它们建立记忆联系后只有 YHXZ 对 YXZ 的兴奋能力 增强。YXZ 在 JZQ 受到状态中枢的易化而处于兴奋状态时除了能与其它的 JZQ 中的 YZXZ 建立单方面的记忆联系（即在它们建立记忆联系后只有 YZXZ 对 YXZ 的兴奋能力 增强）外，还能与被

10、兴奋的 JZQ 中的 YXZ 建立相互兴奋的记忆联系。 三、原始记忆柱群。 所谓原始记忆柱群是指一个注意对象的一次刺激所对应兴奋的联络区的记忆柱。如当 注意一物体的图形时，图形所对应的视觉联络区的记忆柱便是原始记忆柱群。当注意一物 体的的空间位置时空间位置所对应的联络区的记忆柱便是原始记忆柱。原始记忆柱群 由一群基本记忆柱群组成。强烈兴奋的原始记忆柱群之间才能建立较强的记忆联系，兴奋 越弱，记忆联系越弱。 如何使如何使 PC 机象人脑一样具有并行兴奋的能力机象人脑一样具有并行兴奋的能力 为了使 PC 机象人脑一样具有并行兴奋的能力我引入了展示框的概念，展示框是由 RN 组成的，它的作用是记录某

11、一刻（本文一刻与一个记忆柱被易化兴奋，然后传出兴奋所用321记忆柱图 3基本记忆柱群基本记忆柱群12341234图 4的时间相对应，当然如果必要且计算机的速度足够快我们也可将一个记忆柱兴奋后再传出 兴奋所需的时间平分成十份，使一刻所需的时间与十份中的一份相对应）所有被“兴奋” 的记忆柱，以使 PC 逐一读写完这一时刻被兴奋的记忆柱后再逐一读写下一时刻被兴奋的 记忆柱（某一刻所有被兴奋的记忆柱是其前一刻所有被兴奋的记忆柱兴奋后所兴奋的记忆 柱，比如一传入信息所兴奋的记忆柱如果被归入 A 时刻兴奋的部分记忆柱则它们兴奋后所 兴奋的记忆柱便成为 A+1 时刻所兴奋的一部分记忆柱。 ） ，通过这种转换

12、就可使一次只能进 行一次读写的 PC 机也能模拟人脑的并行兴奋特点。需要特别说明的是：在本文，除了状 态性中枢参与的易化兴奋外，记忆柱受到的某一传入易化、兴奋所持续的时间只能在下一 刻结束。 信息的的传入、存储、回忆、传出信息的的传入、存储、回忆、传出 传入智能软件核心部分的信息应具有以下特点：1、信息量应不多，且能很好的达到反 应外部世界的目的。2、应便于核心部分的基本记忆柱群的信息处理。 本文以视觉中枢的联络区的部分结构为例来讨论并行存储、模糊兴奋、模糊回 忆（对视觉信息的处理可能还有其它更好的方法，但其传入与处理的基本原则应不变） 。如图 5：假设皮质是与图形的形状刺激相对应的原始记忆柱

13、群所在的地方。当智能 软件注意一个对象时，不管这个对象在空间的那个位置，所兴奋的区的原始记忆柱群都 相同（对象的空间位置、颜色等参数可转化为相应的刺激，兴奋非 A 区的相应记忆柱群） 。我们可以这样来设置皮质的记忆柱的分布与传入信息的关系。 1）将细分成有限的一些区域，任一个区域都与一次有意义视觉传入的最小单位相对应（任何一个区域都包含一群记忆柱） 。把这些区域称为最小反应区最小反应区。2）将注意对象所 充满的空间进行平面划分，它所划分的区域与的最小反应区相对应。这些区域的任何一 个区域的视觉信息在传入到之前都转化为具有一定角度的线段信息，注意对象便由这些 具有一定角度的线段连接起来构画出其轮

14、廓。与最小反应区对应的任何一个具有一定角度 的线段在的相应的最小反应区中只能兴奋一群基本记忆柱群中的一个相应的基本记忆柱 群（这群基本记忆柱群分别对不同的线段信息进行反应，一次只能有其中的一个基本记忆 柱群兴奋） 。1、并行存储并行存储（记忆） 、并行回忆。 为了论述的方便，本文假设任一个注意对象在A都只有20个最小反应区（在我们编 写人工智能软件时最小反应区的数目应远大于这个数，但机理是一样的）与之对应。每个 最小反应区如果所区分的线段的最小角度是20,则一个最小反应区能反应不同的角度信息有图 5视觉中枢视觉联 络区 A视觉刺激 视觉中枢的联络区A 区是与图形的形状相对应 的原始记忆柱群所在

15、的地方B 区是与颜色信息 相对应的原始记忆 柱群所在的地方C 区360/20=18,再加上一个非角度刺激所反应的信息（也就是没有刺激） ，一个最小反应区所能 反应的信息有18+1=19个，最小反应区的每个角度信息对应一个基本记忆柱群，也就是说 一个最小反应区可有19个基本记忆柱群。最小反应区不能同时有两个基本记忆柱群兴奋。 当一个对象刺激视觉中枢而引起A的反应时，A只能有20个基本记忆柱群（它们分别属于 不同的最小反应区）同时兴奋，兴奋了的基本记忆柱群相互之间建立了兴奋性记忆联系， 从而进行了信息的存储。再进行回忆时这20个基本记忆柱群通过兴奋性记忆联系又能同时 兴奋。记忆时的信息被同时存储在

16、不同的基本记忆柱群中，回忆时又能被同时提取，这样 的记忆、回忆便是并行存储（记忆） 、并行回忆。 并行存储是指众多的不同信息存储在相似区域(比如对于前文的所述的 A 区的信息传入： 任一个注意对象传入的刺激信息只能分别兴奋被平分的有限区域内的几个最小反应区，信 息也就被分别存储在那里)，我认为人脑的存储模式是并行存储，而计算机硬盘的存储模式 是顺序存储（即不同的信息存储在不同的区域） 。 并行存储相对于顺序存储来说其优势是明显的。对于并行存储，记忆的各部分能自然 建立记忆联系，因而它能使模糊记忆、回忆方便的实现。同时，其存取量、速度都是顺序 存储无法比拟的。其最大的缺点就是能产生回忆差错，但是回忆差错是能被克服的。 并行存储最主要的问题是回忆干扰的问题，回忆干扰的原因是不同的原始记忆柱群之 间包含一些共同的基本记忆柱群。下面我提供了解决这一问题的方法。 1） 并行存储相对应的并行回忆必须是模糊回忆。 2） 一个并行存储的文件系统一次只能有有限的基本记忆柱群兴奋，其数量应与 一个原始记忆柱群差不多。 3） 记忆迅速遗忘，只有少量