INFORMAČNÍ
MODEL
ČLOVĚKA
František Šebesta
Od počátku změn ve způsobu studia speciální pedagogiky bylo zřejmé, že interdisciplinární vazby našeho obom a potřeba vytvořeni vlastního technického zázemí pro výzkum si vynutí zřízení specializovaného pracoviště, zatím aspoň v rámci katedry speciální pedagogiky (PedF UK Praha), které b v ale bylo schopno poskytnout odbornou pomoc i jiným organizacím ev. institucím a navíc samo prostřednictvím grantů řešilo úkoly jevící se jako nejnaléhavější. Proto v roce 1993 byl na Grantovou agenturu České republiky podán návrh grantového projektu s názvem „ Technické prostředky speciální pedagogiky", který mj. zřízení a zaměření tohoto pracoviště řešil. Projekt byl přijat a byl zaevidován pod číslem 406/94/1060. Podstatou projektu bylo především: 1) Vytvoření automatizovaného měřícího pracoviště pro testování smyslových vad, ev. dalších poruch, které mají bezprostřední důsledky pro edukaci. 2) Návrh a konstrukce komunikačních prostředků pro postižené kombinovanými smyslovými vadami. Pro takto zaměřený projekt bylo nutno nejen promyšleně budovat laboratoř s potřebným technickým vybavením, ale formulovat si i teoretická východiska pro vlastni výzkum, jehož nejdůležitějšim výstupem jsou ony „ technické prostředky speciální pedagogiky ". V souladu s výzkumným programem byla zkonstruována dvě zařízeni: 1) Aparatura pro měřeni sakadických očních pohybů. Její použiti je v oblasti diagnostiky poruch učeni. V tomto případě bylo možno navázat na zahraniční výzkumy i jeden výzkum domácí provenience. 2) Zařízeni pro obousměrnou komunikaci hluchoslepých osob. V této oblasti u nás nebylo dosud vykonáno nic podobného, takže jde o původní výzkum. O výsledku řešeni obou konkrétních úkolů budeme v nadcházejícím ročníku Speciální pedagogiky referovat podrobněji. Zatím zveřejňujeme článek, který postihuje jedno ze základních teoretických východisek tak, jak bylo pro potřeby projektu definováno. -pozn. red.-
1 .Úvod Člověk může být považován za informační systém, který zpracovává informace přicházející z jeho okolí. Okolí je předmětem jeho působení a systém sám zpětně na okolí působí. Systém je relativně samostatný to znamená, že relativně nezávisle rozhoduje o své činnosti, o charakteru informací, které přijímá a o typu působení na své okolí. Na druhé straně je s okolím v těsném kontaktu a dohromady tvoří jeden rozsáhlejší systém.
Z hlediska zpracování informace je základním prvkem člověka jeho mozek. Nemůže se ovšem obejít bez soustavy senzorů, přímo zprostředkujících kontakt s okolím. Změny probíhající v okolí jsou převedeny na sestavu vzruchů vhodných pro komunikaci s mozkem. Podobně změny stavu mozku jsou jinými prostředky převedeny zpátky do okolí. Člověk je složitým systémem a každý model je z určitého hlediska jeho zjednodušením. Jeden z možných modelů je uveden na obrázku l.
Okolí
Obrázek l
2.Popis modelu 2.1 Okolí Okolí se uvnitř systému projevuje veličinami, které je soustava senzorů schopna registrovat. Ve skutečnosti je okolí z několika hledisek mnohem složitější a projevuje se mnoha dalšími veličinami. O jejich existenci je možné získat informaci jen zprostředkovaně, obvykle jsou prostřednictvím technických prostředků převedeny na veličinu, kterou je soustava senzorů schopna zaznamenat. Složitost okolí je možné posuzovat z několika hledisek. Jednak jde o měřítko velikosti, rozměry mikroskopické a makroskopické a měřítko časové, jevy velmi rychlé a naopak velmi pomalé. Senzory přímo registrované veličiny mohou být jen velikosti a měnit se rychlostí srovnatelnou s prostorovou a časovou rozlišovací schopností soustavy senzorů. Okolí se nejčastěji projevuje jako soustava poruch rozložená v čase, jistá sekvence změn, která je zprávou o ději, který v okolí probíhá. 2.2 Senzory Člověk se stýká se svým okolím prostřednictvím senzorů, které převádějí probíhající změny okolí na změny fyzikálních vlastností citlivých částí. Soustava senzorů spolu s převodníkem převádí veličinu na soustavu nervových vzruchů vhodných pro komunikaci s dalšími prvky. Senzorů je v zásadě shodný počet jako smyslů, ale ve skutečnosti je soustava schopna rozeznávat ještě několik dalších veličin. Jsou
to veličiny rozeznávané nepřímo, jako je proudění, teplota nebo tepelná vodivost, a veličiny rozeznávané jinými orgány jako je například poloha, nebo zrychlení. 2.3 Převodníky vstupní Vzniklé změny vlastností senzorů, jsou následně převedeny prostřednictvím převodníků na standardní změny potenciálů elektrického typu, standardní nervové vzruchy. 2.4 Seznam vstupů Okolí se projevuje jako sekvence změn probíhající v čase. Vznikající vzruchyjsou velmi různorodé a ve většině případů nemají smysl jako osamocené změny, ale pouze jako sled různě velkých, ale konečných sekvencí. Tyto sekvence jsou porovnány v seznamu známých vstupů a jako výstup ze seznamu je jednoduchá informace, určující zda uvedená sekvence je známa či nikoliv. Míra znalosti dané sekvence je velmi variabilní a závisí zejména na množství známých sekvencí. Jestliže není sekvence přesně známa je volena nejbližší podobná. Ve skutečnosti je téměř vždy volena nejbližší podobná, protože z nejrůznějších příčin není známá sekvence zcela shodná se vstupní. Šířka bloku v seznamu vstupů má jakoby rozměr času, sekvence tam pamatovaná je sledem poruch v čase, stejně jako sekvence přicházející. 2.5 Seznam výstupů Zrcadlovým obrazem seznamu vstupů je seznam výstupů. Podobně jako u vstupů je seznam souhrnem, sledem zazna-
menaných časových sekvencí, které jsou definicí možných reakcí systému. Jestliže je příslušná reakce zvolena, znamená to vyvoláni příslušného časového sledu vzruchů. 2.6 Převodníky výstupní Převodníky výstupní převádějí sekvenci reprezentující určitou odezvu na sled kroků, které přímo ovládají jednotlivé prvky efektoru. 2.7 Efektory Jestliže je soustava senzorů pomčrnč rozsáhlá, je soustava efektorů velmi omezená a efektory jsou pouze dva, mechanický a pachový. Jinými způsoby člověk nemůže na okolí působit. Ve skutečnosti působí nepřímo zejména mechanicky několika rozdílnými způsoby. Například zvuky jsou vytvářeny mechanicky, stejně tak posunky a vůbec většina projevů neverbální komunikace. Pachy u člověka mají běžně k přímé vzájemné komunikaci mezi lidmi jen zanedbatelný význam, i když za určitých podmínek mohou být významné. Důležitější mohou být zejména při komunikaci s okolím jiného druhu. 2.8 Autoaktivita Autoaktivita znamená, že systém náhodně, ale s charakteristickou střední hodnotou pro každý systém různou, produkuje výstupní hodnoty a působí tak na okolí. Důležité je, že vznikající působení není odezvou na podnět vzcházející z okolí, ale naopak vychází zdánlivě bez zjevné příčiny ze systému.
2.9 Rozhodování Blok rozhodování je výkonný orgán, který porovnává vstupní veličiny a provádí určené volby. Podle stavu systému volí soustavu vstupních sekvencí, na kterou je systém ochoten reagovat, a podobně podle aktuálního stavu a dalších parametrů volí odpovídající odezvu. V případě autoaktivních projevů volí jen odezvu, bez ohledu na vstupní sekvenci. Jeho činnost není komplikovaná, je jen výkonným prvkem. 2.10 Stav systému Stav systému dodává hlavní informaci, obecný parametr, který nastavuje v rozhodovacím systému zejména dvě základní vlastnosti. První - na jaký podnět je v daném stavu systém ochoten reagovat a druhá určuje charakter vznikající odezvy jako výběr ze všech možných. Výběr je závislý ještě na mnoha dalších parametrech, zejména na předchozích aktivitách a typu modelu v němž je podnět vyvolán. 2.11 Model okolí Důsledkem všech možných působení vzniká jako nadřazená složka model okolí. V modelu jsou uloženy vlastnosti okolí, tak jak se postupně okolí projevuje. Model je postupně vytvořen adaptivními procesy. Hlavní funkce není pouze v jeho tvorbě modelu a následné orientaci v okolí, ale v možnosti samostatného myšlení. Model může být různě rozsáhlý, jednoduché modely mají například zvířata. Rozsáhlejší modely jsou typické vyšším stupněm abstraktnosti. Za dosud nejhodnotnější jsou považovány modely, které zahrnu-
jí model systému zařazený v modelu okolí. Celá soustava tvoří jeden celek. Tyto modely jsou považovány za hlavní znak člověka.
3. Funkce systému. Systém pracuje v zásadě ve dvou režimech. První je přímá spolupráce s okolím a druhý je vnitřní samostatná činnost. 3.1 Přímá spolupráce s okolím. Systém přímo spolupracuje s okolím v zásadě na dvou možných úrovních. Základní úrovní je přímá reakce na podnět prostřednictvím krátkých smyček, přímo spojujících senzory a aktuátory. Takovým odezvám odpovídají různé činnosti, které nejsou ovládané prostřednictvím rozhodování a probíhají prakticky za všech aktivních stavů systému. Základním příkladem jsou různé obranné reakce, chránící systém před poškozením. Typický režim komunikace s okolím je veden přes velkou smyčku seznamem vstupů rozhodováním a seznamem výstupů. Při takových reakcích se uplatňují ve zvýšené míře vlastnosti systému jak na přijímací straně v oblasti informací, které je systém schopen rozpoznat, tak v oblasti možných odezev, působení systému na okolí. Charakter celého procesu je ovládán stavem systému. Všechny procesy probíhající v systému, jaké informace přicházejí na vstup a následné reakce systémem vytvořené (nebo žádné), jsou vstupem do modelu okolí, kde jsou zaznamenány vlastnosti okolí. Ve skutečnosti je obvykle model dotázán
vstupními sekvencemi a vybrán vhodný model, který dané sekvenci odpovídá. Na tomto základě je ovládán stav systému a následně výstupní reakce. 3.2 Samostatná činnost V tomto režimu je kontakt s okolím omezen podstatně zmenšenou skupinou vstupů a systém komunikuje se svým modelem. Vytváří vhodné výstupy, které působí na model a model vyjadřuje podle svého charakteru výstupní reakci, která je následně analyzována v seznamu vstupů. Následně je upraven model a stav systému, a je zvolena nová hodnota ze seznamu výstupů, dokud není proces z nějakých důvodů ukončen. Základní a nejdůležitější vlastností samostatné činnosti je možnost komunikace s okolím, i když okolí není přímo přítomno. Důsledkem je zejména možnost modelovat podle dostupných znalostí děje, které v reálném okolí nejsou jednoduše dostupné, zdokonalovat vlastní model vylučováním slepých cest a vytvářením nadřazených modelů, zobecňujících jistou skupinu dílčích modelů. 3.3 Dynamika spolupráce Při praktické funkci systému probíhá proces přechodu mezi oběma režimy, komunikace s okolím a samostatné činnosti velmi rychle, a dokonce mohou obě činnosti v jednoduchých formách probíhat současně. Například během běžného rozhovoru často po vyjádření ucelenější sekvence dochází k srovnání s modelem, uvnitř modelu dojde k výběru možných variant a realizaci jen jedné z nich.
4. Závěr Uvedený model je jednou z možností popisu složitých dějů probíhajících v průběhu komunikace a myšlení. Je modelem zvýrazňujícím zejména globální funkci bez ohledu na skutečnou vnitřní realizaci. Vlastnosti a funkce modelu jsou zcela jednoznačně definované a zvýrazňují tak základní funkce. Ve skutečnosti je veškerá činnost reálného systému zatížena šumem, hranice všech částí jsou neostré, některé činnosti spolu splývají. Někdy je obtížné rozhodnout, kam konkrétní funkce jednoznačně patří. Neostrost a nepřesnost nelze nikdy úplně odstranit. Částečné potlačení je možné dalším zjemněním struktury modelu, který se v takovém případě stává méně přehledným. Článek je založen na původním příspěvku předneseném na konferenci pedagogické kybernetiky ED UTEC H 96, v květnu 1996 v Praze. Výzkum je podporován grantem Grantové agentury České republiky 406//94/ /1060.
Literaturu Ashby, W. R.: Kybernetika. Praha, Orbis 1961. Prchal, J.: Signály a soustavy. Praha, SNTL, ALFA 1987. Trojan, S.: Fyziológia. Martin, Osveta 1992. Ashby, W. R : Design for a brain. London, LTD 1960. Young, T. B.: A model of a brain. Oxford, Calderon Press 1964. Klir, G. J.: Facets of systém theoiy. Plenům Press 1991. Krupovský, J.: Synergetika. Bratislava, Vydavatelstvo S A V 1988. Dylevský, I.: Funkční anatomie člověka. Praha, FVL, UK, SPN 1990. Aboev, G. N.: Mechanoreceptors. Springer Verlag 1988. Lánský', M. - Fialová, I.: Vzdělávací kybernetika ve výzkumu a výuce. KA VAPECH 1994.
