Бионика – новости

Обнаружение и опознание сигналов

Одновременно с возникновением радиотехники и гидроакустики перед инженерами и учеными встала проблема помех, проблема обнаружения сигналов заданной сложной формы.
Задачи этого круга более или менее успешно решались в рамках общей теории связи.
Дальнейшее усложнение сигналов поставило перед бионикой проблему обнаружения с распознаванием.

Процедуры обнаружения с распознаванием в ряде случаев довольно эффективно реализуются в радиоприемных трактах каналов связи. С появлением и широким развитием радиолокации и гидролокации ситуация усложнилась, так как возникшие одновременно задачи опознания объектов,  лоцируемых по форме отраженного от них эхо-сигнала, уже не являлись специфическими задачами общей теории связи. Их решение потребовало привлечения средств вычислительной техники, логико-информационной обработки принятых сигналов, разработки специальных алгоритмов. К этому же времени стала актуальной в общем-то довольно давняя задача создания читающих машин, а также устройств для ввода в машину звуков речи. Читать полностью про обнаружение и распознавание

Анализаторы животных и человека

Анализаторы, или органы чувств, представляют собой органы живого организма, предназначенные для восприятия из окружающей среды разнообразной информации с целью анализа внешней обстановки. Эти органы, по определению Ленина, служат как бы «окнами», через которые внешний мир проникает в сознание человека.

Классическое представление об органах чувств, восходящее еще к эпохе древнегреческой культуры, различает пять основных видов чувств: зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. При этом важнейший для человека орган чувств – зрительный анализатор. Через него, как показали исследования, человек воспринимает до 80-85% всей внешней информации.

Современная классификация более дифференцирована и различает такие ощущения, как, например, чувство боли, тепла, холода, равновесия, перемещения в пространстве, голода, жажды и др. Читать далее об Анализаторах с точки зрения бионики

Надежность кибернетических устройств

Непрерывное расширение диапазона задач, поручаемых кибернетическим машинам, связано с усложнением этих машин и быстрым увеличением количества их элементов. Это в свою очередь значительно усложняет создание достаточно надежных кибернетических систем. Какие подходы с точки зрения бионики для решения этой проблемы существуют?

Согласно одному из многочисленных определений надежностью устройства называют вероятность того, что в заданном интервале времени не произойдет ни одного отказа в работе.

При обычном принципе построения электронных схем они прекращают работать при выходе из строя хотя бы одного существенного элемента: лампы, транзистора, трансформатора, конденсатора и др. Пусть каждый из п видов элементов, входящих в данное устройство, характеризуется вероятностью q_t безотказной работы в течение некоторого заданного срока. Пусть далее количество элементов каждого вида в устройстве равно тг. Тогда надежность, т. е. вероятность Q исправной работы всего устройства в целом в течение этого срока, определится произведением:

Легко показать, что с увеличением количества элементов при неизменной величине их надежности надежность всего устройства может стать настолько малой, что его использование будет практически нецелесообразным. Continue reading “Надежность кибернетических устройств” »

Моделирование условных рефлексов, обучение и самообучение машин

В основе взаимодействия между органами внутри живого организма, обеспечивающего его слаженную работу при изменяющихся условиях, а также поведения организма в окружающей среде лежат рефлексы. Моделирование рефлексов – одна из задач бионики.
Рефлексами называются реакции живого организма, возникающие в виде ответа на раздражения чувствительных нервных окончаний (рецепторов). Эти реакции происходят при участии центральной нервной системы, включая ее высший отдел – кору головного мозга. Путь, по которому осуществляется рефлекс, называется рефлекторной дугой.

Рис 1 Схема двухнейронной рефлекторной дуги спинномозгового рефлекса

Па рис. 1 показана схема простейшей двусторонней дуги спинномозгового рефлекса. Она включает в себя рецептор 1, чувствительный (центростремительный, афферентный) нейрон 2, проводящий импульс раздражения от рецептора к спинномозговому нервному узлу – ганглию 3, двигательный (центробежный, эфферентный) нейрон 4, заканчивающийся разветвленными окончаниями 5 в двигательной мышце. Целостность рефлекторной дуги – необходимое условие осуществления рефлекса. Continue reading “Моделирование условных рефлексов, обучение и самообучение машин” »

Процессы самоорганизации и кибернетическая техника

Самые совершенные в настоящее время кибернетические устройства весьма далеки от человека и представителей животного мира по своим возможностям ориентировки в сложных и непредусмотренных программой ситуациях. Этот недостаток особенно существен для тех устройств, которые в процессе работы могут встречаться с различными неизвестными ранее внешними воздействиями и случайными событиями, например при исследовании глубин океанов и недр земли, космического пространства, других планет и звёздных систем.
Впрочем, кибернетические устройства могут столкнуться с аналогичными непредвиденными ситуациями также при управлении процессами, в которых существенную роль играют случайные обстоятельства. К таким процессам можно отнести и управление движением различных видов транспорта, и управление некоторыми технологическими процессами, и автоматическое осуществление научных экспериментов и ряд других задач. Continue reading “Процессы самоорганизации и кибернетическая техника” »