Наблюдение за моделью

Наблюдение за моделью может проводиться на всех основных уровнях моделирования - от математического до общесистемного. Текущее состояние каждого уровня модели представлено в соответствующем окне (если оно "включено").

56_1_prev.gifФрагменты трех окон программы представлены на рисунке (справа - его уменьшенная копия - ссылка на рисунок в полный размер).
Пользователь имеет возможность "включить" или "выключить" представление текущей информации в каждом окне.

Просмотр фрагмента окон в полный размер Графическое представление отнимает значительное время и ресурсы процессора, поэтому такое выключение не нужных окон может быть полезным для ускорения работы.

При выходе из программы NPS параметры предоставления информации сохраняются и в следующем сеансе "выключенные" окна уже не будут открываться вплоть до специального их вызова через меню.

Основное окно - "NPS - Системный уровень"

В этом окне представлены:
  • Общая информация о модели и данном ее состоянии - имя модели и краткое описание загруженного ее состояния. И то и другое может корректироваться пользователем. Для этого достаточно щелкнуть левой клавишей мыши на соответствующий текст. Прекращение редактирования - автоматически через несколько секунд после окончания ввода или после щелчка на любую точку любого окна программы.
  • Временные и энергетические характеристики текущего состояния модели - астрономическое и биологическое время жизни и время текущего сеанса, текущий уровень энергии, соотношение биологического и астрономического времени, количество условных единиц времени в текущем сеансе.
  • Изображение поведенческого уровня модели и ее среды - поле перемещения модели (пространство) и её "тело", а также объекты среды разного вида:
    • Пища (зеленый цвет) - может ощущаться моделью на расстоянии (в соответствии с заданной чувствительностью рецепторов). При "наползании" модели пища поглощается ее телом и "отдает" ему "вещества и энергии". Акт "поглощения пищи" также может ощущаться моделью. Получение энергии отражается на текущем уровне энергии модели.
    • Опасность (красный цвет) - может ощущаться моделью на расстоянии (в соответствии с заданной чувствительностью рецепторов). При "наползании" модели на опасность она "повреждает" тело модели с потерей им "вещества и энергии". Акт "повреждения" также может ощущаться моделью. Потеря энергии отражается на текущем уровне энергии модели.
    • Препятствие (синий цвет) - не ощущается на расстоянии, но при столкновении взаимодействует с телом (и может ощущаться), препятствуя перемещению.
На рисунке показаны изображения "тела" модели и разных видов объектов среды (с увеличением).

    56_2_ru.gif

     

Окно "NPS - Физиологический уровень"

В этом окне представлена структура и динамика модели на физиологическом уровне.*
* Указанные характеристики тела модели относятся к первому варианту тела, включенному в версию NPS 2.0. Следующие версии будут дополнятся другими, более сложными вариантами телесной организации модели, в частности, с большим количеством рецепторов, воспринимающих объекты из более дифференцированных областей среды. У пользователя будет возможность выбора необходимого варианта тела модели.
  • Элементы - модели отдельных нейронов в текущем их состоянии. Для графического представления их текущей импульсации используется переход от преимущественно синей окраски элемента (для минимальной импульсации, равной 0) к преимущественно красной окраски (для максимально возможной импульсации). Для систем с максимум импульсации, большем, чем 1, величина импульсации также представлена в виде числа (под номером элемента). Величина порогового коэффициента графически представлена в виде дуги окружности - вокруг элемента. При этом полная окружность соответствует величине порогового коэффициента, равной 200 условных единиц (более высокие пороговые коэффициенты используются крайне редко).
  • Связи между элементами модели. Прямая и обратная связь между двумя элементами изображаются отдельными линиями. Толщина линии пропорциональна значимости (весу) связи. Цвет линии соответствует знаку связи (синий - для тормозных и красный - для возбуждающих связей). Направленность связей - от темной части линии - к ее светлой части.
  • Наличие рецепторных элементов, отражающих "физические" параметры тела модели - претерпевание воздействия того или иного вида (поступление пищи, контакт с опасностью, голод и т.п.).
  • Более подробно рецепторные функции тела модели раскрыты в соответствующем разделе данного описания - Биофизика.
  • Наличие элементов - мотонейронов, осуществляющих управление моторной активностью тела - его движением, поворотами. Более подробно моторные функции тела модели раскрыты в соответствующем разделе данного описания - Биофизика.
  • Активность рецепторных и моторных областей и связанных с ними нейронов при реализации соответствующего взаимодействия со средой.
  • Подложка с дополнительной пользовательской информацией о структуре модели. Этот "полупрозрачный" рисунок находится под изображениями элементов и связей между ними. Для его рисования необходимо использовать соответствующий пункт меню "Рисование подложки" в подменю "Вид".

Окно "NPS - Математический уровень"

В этом окне представлено математическое содержание модели - количественные характеристики базовых процессов, протекающих в системе. Здесь субстрат элементов - "нейронов" и связей между ними предъявляется в виде математических объектов. В это окно также выводится фоновая подложка с дополнительной пользовательской информацией о структуре модели. Этот "полупрозрачный" рисунок находится под изображениями элементов и связей между ними.

Основной количественной характеристикой математических процессов, определяющих изменение состояния модели нейрона (от возбужденного к спокойному и наоборот) является изменяемая алгебраическая сумма афферентации элемента со стороны других элементов системы. Это "сумма импульсов", получаемых данным элементом по возбуждающим и тормозным связям от всех возбужденных элементов системы. Вид связи определяет и знак поступающей импульсации:
  • возбуждающая, или положительная, связь (с положительным весом от 1 до 1000) передает положительный импульс, условная величина которого равна произведению веса связи на показатель импульсации влияющего элемента;
  • тормозная, или отрицательная, связь (с отрицательным весом от -1000 до -1) передает тормозный импульс, условная величина которого равна произведению веса связи на показатель импульсации влияющего элемента.
В течение "единичного" промежутка времени для каждого элемента проводится вычисление поступающей афферентации по следующему алгоритму:
  • Проверяется наличие связи каждого элемента, направленной к данному (включая его связь с самим собой).
  • Определяется вес этой связи (от -1000 до +1000). Если вес равен нулю (непосредственная связь отсутствует), то проверяется связь следующего элемента с данным.
  • Определяется текущее состояние элемента - может ли он влиять на данный элемент (подавать импульсацию), то есть, находится ли он сам в активном состоянии. Под активным состоянием здесь понимается наличие импульсации, величина которой может изменяться от ноля (отсутствие импульсации) до максимума.
  • Если другой элемент активен, то величина его импульсации умножается на вес его связи с данным элементом и результат алгебраически (с учетом знака) добавляется к суммарной афферентации данного элемента.
После вычисления полной суммы афферентации, поступающей на данный элемент от всех связанных с ним элементов системы, эта сумма обрабатывается одним из двух способов, в зависимости от установленного максимума импульсации:
  • Если максимум равен единице, то есть, каждый элемент может находиться только в одном из двух состояний - активном или пассивном, сумма афферентации сравнивается с текущим порогом элемента. То есть, роль "порога" в этом случае максимально приближена к реальной. Если по модулю афферентация превышает порог, то элемент к началу следующей единицы времени приходит в состояние, соответствующее знаку афферентации (независимо от исходного состояния). Если же по модулю афферентация не превышает порог, то элемент не меняет свое состояние. Например, если порог равен 500 и суммарная афферентация равна 3000, то исходно пассивный элемент станет активным. Если же афферентация будет равна -3000, то исходно активный элемент станет пассивным.
  • Если максимум больше единицы, сумма афферентации преобразуется в импульсацию элемента по более сложной "сглаживающей" формуле, учитывающей и текущий порог (который в этом случае играет роль коэффициента ослабления поступающей импульсации) элемента и максимально возможную величину импульсации.

Журнал экспериментов и наблюдений

В программе предусмотрена возможность ведения журнала наблюдений, в котором можно отмечать все необходимые данные: произведенные экспериментатором изменения в организации модели, планы и ход экспериментов, а также любую другую информацию в текстовой и графической форме.

В частности, для сохранения изображения состояния любого из окон программы достаточно "сфотографировать" окно в буфер обмена (лучше это делать во время паузы) и затем скопировать изображение из буфера в окно журнала. "Фотографирование" любого окна NPS производится с помощью соответствующего пункта меню окна (вызывается щелчком на иконку в верхней левой части оконной "рамки").

Журнал открывается в стандартном редакторе Windows (WordPad) после выбора соответствующего пункта меню (в подменю "Модель").

Кроме ведения журнала, пользователь может отразить необходимую информацию в кратком описании и имени модели. Они постоянно представлены в окне системных процессов и корректируются после щелчка левой клавишей мыши на соответствующий текст. Прекращение редактирования - автоматически через несколько секунд после окончания ввода или после щелчка на любую точку любого окна программы.

Звуковое дополнение визуальных данных

В дополнение к визуальному представлению хода эксперимента в программе используется звуковое сопровождение основных событий работы программы и жизнедеятельности модели. В ряде случаев это оказалось полезным для получения дополнительных средств контроля над работой программы и состоянием модели. В частности, звуковые эффекты позволяют получать общее представление о жизнедеятельности модели при проведении эксперимента в фоновом режиме со свернутыми окнами программы NPS.

При необходимости громкость и другие характеристики звука можно отрегулировать (или отключить) обычными средствами настройки Windows и звуковых устройств.