Управление и настройка

Общая информация

    Под управлением здесь понимается однократное или многократное изменение текущих характеристик программы и модели - таких, как положение тела модели или состояние определенной модели нейрона.

    Под настройкой здесь понимается изменение внутренних управляющих параметров программы и модели - влияющих на реализацию отдельных функций и состояния отдельных моделей нейронов в течение длительного времени. Это такие параметры, как чувствительность рецепторов, порог возбуждения и т.п. В программе существуют настройки постоянные - действующие в течение всех сеансов и настройки, действующие только в течение одного сеанса.

    Управление программой и ее настройка осуществляется с помощью меню и панелей. Подменю и панели объединяют функции по принципу уровневой организации модели. Каждая панель вызывается через соответствующий пункт меню или непосредственно - функциональной клавишей (F2, F3 и др.).

    Управление моделью также может осуществляться в форме изменения ее внутренней структуры - введения новых моделей нейронов, их перемещение на рецепторные или моторные функциональные поля и т.п. Для этого могут использоваться как пункты меню, так и небольшие панели или диалоговые окна.

    После изменения параметров элементов и их связей, для полного их учета в функционировании модели - последний незавершенный цикл математической обработки начинается сначала.

Меню

В окне системных процессов используется главное меню (вверху под заголовком окна), в остальных окнах программы - всплывающие меню (аналогичные главному или специфические, контекстно-зависимые). Главное меню вызывается в остальных окнах в качестве всплывающего - щелчком правой клавиши мыши на свободное поле окна (не занятое элементами и связями между ними).

Главное меню содержит следующие пункты (команды):
  • Подменю "Модель".
    • Открыть
    • Сохранить (как ...)
    • Открыть журнал (текстовый файл для записи заметок, занесения зарисовок, фотографий окон и т.п. данных)
    • Выход (закрытие программы с предварительным запросом о необходимости сохранения текущего состояния модели).
  • Подменю "Вид".
    • Пауза (при переходе в режим паузы этот пункт меню помечается "галочкой"). Включение и выключение паузы также осуществляется нажатием функциональной клавиши F3.
    • Системный уровень - подменю включения/выключения демонстрации текущего состояния системного уровня модели. В этом подменю также есть команды для очистки поля (от объектов среды и от следов перемещения модели) и установки времени жизни модели на "ноль".
    • Физиологический уровень - подменю включения/выключения демонстрации текущего состояния физиологического уровня модели.
    • Математический уровень - подменю включения/выключения демонстрации текущего состояния математического уровня модели.
    • Рисование подложки - вызов графического редактора с загруженным для рисования файлом подложки. Этот "полупрозрачный" рисунок находится под изображениями элементов и связей между ними и может использоваться для вывода дополнительной пользовательской информации о структуре модели - в окна физиологического и математического уровней
    • Параметры наблюдения - вызов панели настройки параметров наблюдения.
  • Подменю "Параметры" - вызов панелей управления.
    • Физические (анатомические параметры "тела" модели и его общий тип).
    • Физиологические (в том числе характеристики сенсомоторики, обмена веществ и энергии и другие).
    • Элементов и связей (активность, вес связей и т.п. параметры).
    • Среды (расположение внешних объектов разного вида).
    • Наблюдения (замедление процессов, фиксация тела в определенном месте поля, и другие средства, облегчающие проведение экспериментов и наблюдение).
  • Подменю "?" - команды переключения языка (русский <=> английский) и вызова просмотра данного сайта описания программы NPS, содержащего всю необходимую информацию для использования программы.
Набор пунктов контекстно-зависимого всплывающего меню зависит от "места вызова". Например, при щелчке на элемент в окне физиологических процессов вызывается меню, содержащее команды настройки именно этого элемента (см. также Изменение структуры модели).
Всплывающее меню, вызываемое щелчком правой клавиши мыши на элемент в окне физиологических процессов. Это меню включает в себя различные команды, необходимые для изменения характеристик указанного элемента:
  • Противофаза / Импульсация - изменение текущего состояния элемента. Текст команды зависит от максимума импульсации: если он равен 1, то возможен только переход элемента в противоположное состояние (противофазу); если максимум больше единицы, то возможно указание конкретной величины импульсации. После изменения этой характеристики модель возвращается к началу математического цикла обсчета, чтобы полностью учесть измененные характеристики элемента в целостной единице времени модели.
  • Влияние на элемент ... - после выбора этого пункта меню необходимо щелчком левой клавиши мыши указать элемент, влияние на который будет далее определяться как параметр веса соответствующей связи (от -1000 до +1000).
  • Добавить - добавление нейроэлемента. После выбора этого пункта меню необходимо щелчком левой клавиши мыши указать положение нового элемента. новый элемент будет добавлен в состоянии покоя, без связей с другими элементами. Его пороговый коэффициент исходно будет равен среднему по системе в целом.
  • Удалить - удаление указанного элемента с соответствующим обрывом всех его связей с другими элементами.
  • Положение - изменение положения указанного элемента. После выбора этого пункта меню необходимо указать новое положение элемента щелчком левой клавиши мыши.
  • Координаты - изменение положения указанного элемента путем точного указания его координат на плоскости окна. После выбора этого пункта меню предъявляются координаты элемента по Х (горизонталь) и У (вертикаль) с возможностью их изменения. Координаты указываются в пикселях, точка отсчета координат - левая верхняя точка окна.
  • Параметры - вызов панели параметров элементов и отношений между ними..
Всплывающее меню, вызываемое щелчком правой клавиши мыши на элемент в окне математических процессов, отличается от меню физиологического окна только другим первым пунктом. Вместо пункта "Противофаза / Импульсация" здесь находится пункт:
  • Афферентация - изменение математического показателя суммарного воздействия, получаемого указанным элементом от объектов среды и других элементов системы.

Панели управления и настройки

Панель предлагает выбрать необходимый вариант действия и предоставляет дополнительную информацию для облегчения этого выбора. Вызов панели может осуществляться через меню или щелчком мыши на соответствующие области окна. Например, панели для работы с телом модели и ее средой вызываются щелчком правой клавиши мыши соответственно на теле или поле движения модели.

Все параметры, касающиеся размеров и расстояний (чувствительность рецепторов, шаг перемещения и т.п.), выражаются в условных единицах. Физический размер условной единицы зависит от настроек Windows и характеристик монитора, и составляет 5 пикселей. В условных единицах также выражаются энергетические характеристики тела модели и объектов среды.

Панель загрузки (открытия) модели и ее среды

Эта панель позволяет:
  • Познакомиться со списком имеющихся моделей, списком сохраненных состояний каждой модели.
  • Познакомиться с записанными ранее краткими описаниями и датами сохранения каждого состояния, а также узнать имя подкаталога программы NPS, в котором содержатся все данные о выбранной модели.
  • Выбрать ту модель и то ее состояние, с которым необходимо провести какую-либо работу.
  • Удалить из памяти (с жесткого диска) отдельное состояние или целиком модель (все записанные ранее состояния одной модели).
  • Выбрать состояние паузы или "жизнедеятельности" - в котором необходимо открыть модель.
Выбор имени модели и номера ее состояния осуществляется щелчком левой клавиши мыши на соответствующую строку в списке имен и состояний модели.

Панель сохранения модели и ее среды

Эта панель позволяет, с учетом предъявленного имени и номера состояния ранее загруженной модели, выбрать один из нескольких предлагаемых вариантов сохранения модели и ее среды:
  • Сохранить под тем же (исходным) или новым именем (в последнем случае необходимо ввести новое имя модели).
  • Сохранить измененное в процессе работы состояние модели под другим или тем же номером, что и исходное; в последнем случае при сохранении исходного имени модели загруженное в начале сеанса ее состояние будет удалено!
  • В случае, если предлагаемое новое имя или номер состояния уже существуют (записаны в памяти), на панель выводится предупреждение о том, что такой выбор сохранения уничтожит ранее записанные данные.
Исходно предлагается сохранить модель под тем же именем и номером состояния "исходный+1". Это оптимальный вариант сохранения, позволяющий накапливать данные о развитии модели без затирания ранее полученных данных.

Предельный номер состояния = 999, что вполне достаточно для большинства экспериментов. При необходимости более длительного наблюдения после достижения 999-го состояния рекомендуется продолжать сохранение состояний под другим общим именем модели, или же удалить часть состояний исходной модели, чтобы "освободить" их номера.
В соответствии со спецификой работы с моделями, данная панель позволяет выбрать дополнительные опции, определяющие действия программы после сохранения модели:
  • Продолжать работу с вновь сохраненной моделью (в том числе с новым номером состояния или новым именем). При этом начинается отсчет времени нового сеанса.
  • Продолжать работу с исходной моделью (при этом продолжается отсчет времени ранее начатого сеанса).
  • Открыть другую модель (после сохранения вызывается панель открытия новой модели и ее среды).
  • Закрыть программу NPS.
Предварительный выбор необходимого действия предусмотрен в связи с тем, что после сохранения модель (в отличие от текстового файла) может продолжать "жить" и изменяться. Эти изменения могут быть нежелательными и выбор необходимой опции позволяет исключить возможность изменения модели в промежутке между сохранением и последующим действием с программой NPS.

Панель физических параметров "тела" модели относительно среды

Эта панель позволяет изменять общие физические характеристики "тела" модели - общий тип тела, а также его положение и ориентацию на поле движения модели. Тип тела определяет его общую сенсомоторную организацию взаимодействия со средой (наличие определенного набора рецепторов и эффекторов). Кроме меню, эта панель также может вызываться щелчком левой клавиши мыши на ее изображении в окне системных процессов.
Положение (точка центра тела) после вызова панели может определяться любым из двух способов:
  • щелчком левой клавиши мыши в необходимой точке поля,
  • прямым изменением численных значений координат, выражаемых в условных единицах.
Для перемещения тела на новое место необходимо нажать на экранную клавишу "применить".

После завершения работы с панелью необходимо нажать экранную клавишу "Выход" для возвращения модели к "жизнедеятельности".

Панель физиологических параметров "тела" модели

Эта панель позволяет изменять физиологические характеристики тела модели:
  • Максимум импульсации в единицу времени - показатель может меняться от 1 до 999. В первом случае в каждую единицу времени каждый элемент может находиться только в одном из двух состояний - активном (импульсация = 1) или пассивном (импульсация = 0). В других случаях возможны разные состояния, определяемые текущей величиной импульсации. Для сложных моделей рекомендуется изначально выбрать определенную величину максимума импульсации и уже не менять его, так как организация связей элементов, эффективная при одном максимуме, может оказаться неэффективной при другой величине этого параметра.
  • Биологическое время проведения возбуждения - показатель среднего времени от импульсации одного "нейрона" до вызванной им импульсации другого "нейрона" (это является "единицей времени" для модели). Этот показатель используется для ориентировочного определения "биологического времени жизни" модели - как если бы она была биологическим организмом такого же уровня сложности. Фактически параметр времени проведения при максимуме импульсации более 1 становится другим параметром - временем одного импульса. По величине они близки и служат только для ориентировочной оценки биологического времени, поэтому здесь эти величины можно рассматривать как идентичные (например, в обычных условиях частота ритмики мотонейронов не более 50 в секунду, что соответствует распространенному времени импульса - 20 мс.).
  • Чувствительность рецепторов - максимальное расстояние (в условных единицах) от центра тела до объекта (включая экранные ячейки центра тела и объекта), достаточное для возникновения минимального возбуждения рецептора. Предел чувствительности определяется максимальным расстоянием, которое может быть "отмерено" на поле.
  • Шаг перемещения тела - максимальное перемещение вперед, реализуемое при максимальном возбуждении соответствующего "мотонейрона". Оптимальная величина равна 1-2 единицам (5-10 пикселей). При больших величинах возрастает количество ошибок управления телом, вызванных тем, что "нервная система" не успевает сформировать оптимальную реакцию (до того, как тело переместится слишком далеко от исходного места). В то же время этот максимум является относительным, поскольку может быть "преодолен" совместным действием двух или более мотонейронов, размещенных на этом поле. Например, два мотонейрона при максимальном возбуждении обоих будут вызвать передвижение тела вперед, равное двум максимальным шагам перемещения.
  • "Засыпание" или нет в случае опускания уровня "энергии" до ноля. В первом случае при обнулении "энергии" тело модели теряет способность к перемещению вплоть до искусственного его "кормления" (прорисовыванием "пищи" поверх тела).
  • Текущий уровень энергии в модели - выражаемый в условных единицах.
  • Количество единиц энергии в единице пищи.
  • Предел запаса энергии - максимальное количество энергии, которое может накапливаться в теле модели; после достижения этого уровня энергии поедаемая пища не приводит к накоплению большего количества энергии.
  • Расход энергии на единичное перемещение (прямолинейного или перемещения с поворотом или только на поворот) - осуществляемого в течение одной единицы времени.
  • Расход энергии на единицу повреждения (потеря энергии при единичном перекрывании "опасности" - телом модели в течении единицы времени).
  • Уровень ощущения голода - уровень энергии, который достаточен для активации рецептора "голода" (если он установлен в соответствующем рецепторном поле).
  • Период суммации влияния мотонейрона на моторную область тела.
  • Градиент влияния мотонейрона на моторную область тела.
  • Максимум поглощения пищи - максимальное количество единиц пищи, которое может быть поглощено моделью в единицу времени. Этот параметр определяет как пассивное поглощение пищи телом типа 1, так и активное поглощение пищи телом типа 2. Если функциональное поле активного поглощения пищи (в теле 2) иннервируется несколькими нейроэлементами, то этот параметр определяет эффективность каждого из них в отдельности, и в сумме они могут обеспечить более высокий "уровень потребления".
Для ввода в действие измененных параметров модели (и прекращения работы с панелью) необходимо нажать на экранную клавишу "Применить".

Панель элементов и их связей

Эта панель позволяет изменять характеристики отдельных элементов и связей между двумя элементами, а также общие характеристики всех элементов и связей модели.

Изменяемые параметры выбранного элемента:
  • Текущее состояние (активность, импульсация или, наоборот, покой).
  • Пороговый коэффициент (от 1 до 1000 единиц). При максимуме импульсации этот коэффициент определяет порог перехода в другое состояние (активное - пассивное, или импульс - покой). При максимуме импульсации, большем единицы, этот коэффициент определяет более сложное влияние поступающих влияний на импульсацию нейрона в следующую единицу времени.
  • Общесистемная текущая поправка порога - изменяющая одновременно пороги всех элементов модели. Положительная поправка фактически означает "повышенную возбудимость" "нервной системы" в целом, а отрицательная поправка - наоборот, ее "заторможенность".
Изменяемые параметры связи между двумя выбранными элементами:
  • Вес связи - показатель тормозного или возбуждающего влияния "импульсации" первого элемента на второй (от - 1000 до + 1000).
В следующей версии (3.0) в эту панель будут введены также параметры, характеризующие связь между данными элементами как "временную связь" - основу условных рефлексов и более сложных видов организации и самостоятельного онтогенетического развития системы.

После завершения работы с панелью необходимо нажать экранную клавишу "Выход" для возвращения модели к "жизнедеятельности".

Панель параметров среды обитания модели

Эта панель позволяет изменять характеристики "среды обитания" модели - добавлять и удалять объекты разного вида. Кроме меню, эта панель также может вызываться щелчком левой клавиши мыши на поле перемещения модели в окне системных процессов.
Для этого необходимо выбрать геометрический вид объекта (точку или линию), толщину (от 1 до 5 условных единиц) и затем его "биологический смысл". Этот "смысл" объекта "физически обусловлен" его взаимодействием с телом модели и не зависит от наличия или отсутствия в данной модели рецепторов, отображающих эти объекты:
  • ПУСТОТА - очищение поля в данной точке от всех возможных объектов других видов.
  • ПИЩА - объект, при контакте с которым в тело модели поступает "энергия".
  • ОПАСНОСТЬ - объект, при контакте с которым тело модели теряет "энергию".
  • ПРЕПЯТСТВИЕ - объект, не позволяющий модели перемещаться "через себя" и не перемещаемый при контакте с моделью; взаимодействие модели с таким объектом аналогично взаимодействию с "ограждением" поля.
Размеры единиц "пищи" и "опасности" определяются в соответствии с уловной единицей длины (5 пикселей). Они занимают единицу площади - 5х5 пикселей.

На этой панели также находится клавиша "Очистить", позволяющая убрать все объекты среды с поля.

После завершения работы со "средой" модели необходимо нажать экранную клавишу "Выход" для возвращения модели к "жизнедеятельности".

Панель параметров наблюдения

Эта панель позволяет изменять параметры предъявления пользователю различных характеристик модели:
  • Предъявление динамики на всех уровнях организации модели.
  • Коэффициент общего замедления (позволяет "растянуть во времени" быстро протекающие процессы, начиная с математических процессов и соответственно до общесистемных).
  • Величина паузы между единицами времени модели (позволяет делать "стоп-кадры" для последовательного анализа протекания процессов. Для ускорения перехода к следующему циклу используется функциональная клавиша F4. Это позволяет быстрее пропускать одни процессы и задерживаться только на тех, которые необходимо рассмотреть более детально.
  • Фиксация положения тела модели. Модель теряет способность к самостоятельному перемещению при сохранении всех остальных функций. При этом исследователь может произвольно перемещать тело модели, пользуясь панелью его физических параметров. Эта возможность может быть полезной для детального исследования реакций модели на различные внешние объекты и их комбинации.
  • Очистка поля от следов перемещения тела модели (для улучшения видимости новых ее перемещений).

Изменение структуры модели

Изменение структуры модели может осуществляться как с использованием панелей управления, так и без них (с использованием контекстно-зависимого меню, вызываемого щелчком на "нейроне").

Добавление элемента

Добавление элемента в систему производится через выбор соответствующего пункта во всплывающем меню. Последнее предъявляется в окнах физиологического и математического уровней при щелчке клавишей мыши.

В последних двух окнах щелчок на модель нейрона вызывает контекстно-зависимое меню с возможностью изменения характеристик выделенного элемента, а щелчок вне нейрона вызывает меню, аналогичное главному меню окна системного уровня модели.

После выбора пункта меню "Добавить" необходимо щелчком мыши указать место, где будет расположен новый нейрон. На это место будет установлена модель нейрона, с автоматическим присвоением ей определенного номера.

Удаление элемента (нейрона)

Удаление элемента из системы производится через выбор соответствующего пункта меню. Если это главное меню, то необходимо указать номер удаляемого элемента. Если это всплывающее меню, вызванное щелчком правой клавиши мыши на элементе, то при выборе команды "Удалить" будет удален тот элемент, который был выделен.

Изменение связей между элементами

Изменение организации нейронов в единой системе производится путем определения веса их прямых и обратных связей. Для этого может использоваться как панель управления параметрами нейронов и их связей, так и прямой вызов необходимой связи. В последнем случае после щелчка левой клавишей на элементе необходимо выбрать пункт меню "Влияние на элемент ..." и затем указать этот "зависимый" элемент стандартным щелчком левой клавиши мыши.

В случае, если в течение нескольких секунд "зависимый" элемент не будет указан, программа перестает ожидать указания и возвращается к обычному режиму работы.