Каждый поступивший по магистрали символ, кроме его занесения в АПП, сравнивается одновременно со всеми аналогичными символами, уже лежащими в памяти, в результате чего происходит ассоциация, т.е. последовательное сопоставление описания текущей ситуации St одновременно со всеми описаниями прошлых ситуаций Si и их обобщениями.
Наиболее простым из естественных типов ассоциаций последовательностей символов является жесткая ассоциация, в результате которой выделяется максимально длинный непрерывный отрезок, являющийся общим концом двух ассоциируемых последовательностей. Величину ассоциации можно считать равной длине (числу символов) этого отрезка. В этом простейшем случае задача ассоциации решается с помощью АПП следующим образом. Каждому ЭП, кроме хранящегося в нем символа еi, ставится в соответствие параметр аti= a(Si,St), характеризующий в каждый текущий момент времени t величину ассоциации ситуаций Si и St. Значения аi вычисляются по следующему рекуррентному правилу, которое с приходом каждого следующего символа еt выполняется одновременно во всех ЭП:
если еi=еt то аti=аt-1i-1+1, иначе аti=0.
Процесс последовательного вычисления аti с приходом каждого очередного символа концевого отрезка последовательности ...baacbacb... baacb можно проследить на следующей таблице:
| b | a | a | c | b | a | c | b | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| b | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| a | 0 | 2 | 1 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 |
| a | 0 | 1 | 3 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| c | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | 0 | 2 | 0 |
| b | 1 | 0 | 0 | 0 | 5 | 0 | 0 | 3 |
Важным обобщением понятия жесткой ассоциации, без которого было бы невозможно построение сколько-нибудь сложных законов, является мягкая ассоциация, которая при установлении похожести допускает пропуски, т.е. чередование участков совпадения и несовпадения элементов описаний. Примерами мягкой ассоциации может служить сопоставление таких последовательностей:
...baaafaaaabaaf...
...baaaafaaabaaaf
или
...15+3=18...
....5+23=28
В основе мягкой ассоциации лежит процесс, при котором имеющийся в точке совпадения результат ассоциации, во-первых, расплывается с уменьшением величины ассоциации на соседние справа участки памяти, а, во-вторых, имеющаяся величина ассоциации постепенно убывает во времени - забывается.
При этом расплывание представляет собой хотя и быстро, но последовательно распространяющийся по памяти процесс, время полного затухания которого до аti = 0 зависит от состояния памяти.
Как видно из примера (1), разные элементы описания могут играть разную роль при вычислении величины аti мягкой ассоциации. Есть важные (контрастные) элементы (b и f), совпадение с которыми должно резко увеличивать величину ассоциации, а несовпадение - приводить к резкому ее уменьшению (забыванию), и есть неважные (фоновые) элементы, совпадение или несовпадение с которыми должно мало влиять на величину ассоциации, благодаря чему при ассоциации они могут как бы пропускаться.
Алгоритм вычисления аti в случае мягкой ассоциации, позволяющий учитывать как значения контраста символов памяти и входа, так и близости длин участков несовпадения описаний, описывается следующим рекуррентным правилом:
если еi=еt, то аti=А, иначе аti=В,
гдеА = max(B, at-1i-1+vi), В = max (0, ati-1-vi, at-1i-vi, at-1i-1-vi), vi- важность (контраст) символа еi (vi>0).
Другие алгоритмы мягкой ассоциации описываются в работе [б].
Введение в алгоритм мягкой ассоциации возможности расплывания влево позволяет учитывать при вычислении аti совпадение символов и при нарушении их упорядоченности.
Как будет видно из дальнейшего, нужны и другие типы ассоциаций, в частности учитывающие при сопоставлении описаний длину несовпадающих фрагментов или наличие равных фрагментов, допускающие неупорядоченность в наборе фрагментов и пр.
В общем случае процесс вычисления ассоциации представляет собой рекуррентную процедуру, в основе которой лежит операция сравнения символа, пришедшего по магистрали, одновременно со всеми символами памяти. В зависимости от результатов сравнения на местах сравнения, во-первых, происходит увеличение или уменьшение величин ассоциации, а во-вторых, результаты сравнения фиксируются в следе ассоциации. Кроме того, между тактами этого сравнения протекают следующие два параллельно-последовательных процесса.
Первый - расплывание всех результатов ассоциаций по памяти как вправо (в будущее), так и влево (в прошлое) с возможным, зависящим от вспомогательных параметров соответствующих элементов памяти затуханием по мере этого расплывания величин преднастройки (расплывшихся величин ассоциации), коррекцией следа ассоциации, т.е. запоминанием в нем пути расплывания, и выбором в каждом элементе памяти следа, соответствующего максимуму из натекших в этот элемент величин преднастройки. Этот процесс реализуется с помощью связей между соседними элементами памяти. Благодаря ему появляется возможность сопоставлять как не полностью совпадающие описания (мягкая ассоциация), так и описания с частично измененным порядком следования элементов. Этот процесс является как бы аналогом известного в психологии типа ассоциации "по смежности".
Второй процесс полностью аналогичен первому, с той лишь разницей, что расплывание происходит не по соседним элементам памяти, а по связям, установленным в коммутационной среде. Эти связи соединяют между собой ранее сассоциировавшиеся места памяти. Они проводятся в момент занесения описания в память, если заносимый фрагмент описания вызывает ассоциацию с некоторым местом памяти, настолько большую, что на этот факт обращается внимание; например, если происходит ассоциация с каким-то уже сформированным понятием. Скажем, слово "бегущий" ассоциируется с понятием "движение", в результате чего происходит осознание того, что имеет место "движение". Будем считать, что осознание всегда приводит к проведению такой связи. Каждая такая связь является как бы дополнительным элементом описания, который может наряду с другими элементами участвовать в сопоставлении. В результате проведения связей в памяти строится некоторая разновидность семантической сети, в которой различные вхождения тождественных понятий (отсылки к понятию) образуют связный граф. С помощью этой сети параллельно реализуются операции суперпозиции ассоциаций, некоторые операции логического вывода, формируются вторичные эмоции, оценки важности задач и пр. Процесс расплывания в такой сети аналогичен также известному в психологии типу "ассоциации по сходству".
Хотя процессы расплывания и протекают последовательно во времени, но быстро затухают. Поэтому в первом приближении можно считать, что время их затухания фиксировано, а потому не выводит весь процесс ассоциации за рамки течения в реальном времени.
При реализации процессов ассоциации возникает целый ряд проблем, связанных с рекуррентным формированием и компактным хранением следа ассоциации, а также с возможностью затирания при расплывании одних перспективных ассоциаций другими.
Перейдем к рассмотрению того, как используются ассоциации в процессах обобщения, решения задач и организации поведения.