인공두뇌학

좀더 일반적으로 말해서 인공두뇌학은 계의 형태와 연결되는데, 그 계 내에서(인간 또는 전기적이거나 기계적인) 감지부는 시간 t에서 생기는 양 x_t를 시간 t에서 생겨야만 하는 어떤 기준량 ø_t와 비교한다.

그 차이 또는 오차인 ε_t〓x_t―ø_t는 시간 t＋k가 지난 후에 취해질 수 있는 작용 y를 위해 제어부에 공급된다. 따라서 방정식 y_t＋_k〓f(ε_t)〓f(x_t－ø_t)는 제어 모델의 원리를 표현하지만 제어과정을 기술하지는 않는다.

함수 f(ε_t)가 설명될 때만 제어 시스템을 완전히 이해할 수 있다. 제어부는 내미는 손과 집어들 물건 사이의 거리를 응시하는 눈으로부터 오는 신호를 받아들이는 인간의 두뇌일 수도 있다. 인간의 행동이 일어나게 되는 원리인 제어규칙 f(ε_t)를 이해하는 것은 두뇌와 결합시킬 수 있는 인공 팔다리를 만들기 위한 인공두뇌학에서 가장 초기 연구과제의 일부였다.

감지부가 차이 ε_t에 대해서 제어부에 보내는 정보는 되먹임(feedback)이라고 한다. 가정용 온도조절기는 방의 온도가 주어진 값보다 낮을 때 난방장치를 켜고 방이 충분히 더워지면 난방장치를 끄는 바이메탈 조작에 의해 되먹임 작용을 한다.

따라서 f(ε_t)가 난방 장치를 언제 켜고 언제 끄는지를 지시하는 반면에 ε_t는 방의 온도와 정해진 기준값과의 차이를 연속으로 측정한다(되먹임제어). 감지부가 전달하는 것에 대해 반응할 때 지연되면 원하지 않는 결과가 나타날 수 있다. 그 지연이 너무 길면 팔이 목표물을 지나칠 수 있고 난방장치는 방의 온도를 너무 많이 올릴 수 있다.

감지부는 연속적이거나 간헐적인 자료를 보낼 수 있다. 자료 사이의 시간 간격이 너무 짧으면 제어부가 지나친 행동을 할 수 있다. 비행기가 계획된 항로로부터 이탈할 때마다 항로 수정이 연속적으로 행해진다면 불규칙한 지그재그형 경로를 따를 것이다. 따라서 y_t＋_k에서 t와 k의 크기는 계가 어떻게 행동하는지를 정하는 중요한 결정요인이다.

그들은 인공두뇌이론의 핵심적인 부분이며, 특히 조직의 행동과 같은 복잡한 물체에 적용될 때 중요하다. 시간지연의 원인은 여러 가지가 있다. 예를 들면 한 품목의 생산에서 그 수요와 균형을 잡기 위해 감지부가 수요를 결정하고 생산제어부와 광고제어부에 그것을 보고함에 있어서 시간지연이 있을 수 있다.

또 필요한 정보를 받았을 때 제어부가 취해야 할 적당한 행동을 결정하고 그 행동을 취할 동안 지연이 있게 된다. 최종적으로 수요나 생산이 제어부가 취한 행동에 대해 즉각 반응하지 않을 수도 있다. 이 예로부터 2개의 제어부가 계에 작용한다는 것과 각각은 상대방에 영향을 주는 시간지연을 일으킨다는 것을 알게 된다. 조직의 인공두뇌학적 모형은 상호작용하는 많은 제어부들과 다양한 변화에 대한 그들의 반응을 고려해야만 한다. 그것의 성공은 커뮤니케이션(정보전달)의 탁월성과 정확한 시간적 조절에 달려 있다.

이러한 이유로 인공두뇌학은 종종 제어와 커뮤니케이션의 학문으로 불린다. 미국의 공학자 클로드 E. 섀넌은 정보이론이라고 불리는 인공두뇌학의 중요한 부분을 발전시키는 데 일익을 담당했다. 섀넌의 방법론에서 연속적인 오차항들인 ε_t, ε_t＋1,……는 그들의 본질적인 다양성을 나타내도록 분석되며 이후에 제어 시스템에서 설계된 다양성과 조화될 수 있다. 다양성의 측정치는 엔트로피라고 불리며 열역학적인 엔트로피의 측정치와 구조적으로 유사한 개념이다(엔트로피).