2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Информационная ёмкость траектории
Сообщение21.05.2009, 18:53 
Заблокирован
Аватара пользователя


07/08/06

3474
Достал вот из своих запасников текст такого содержания:

AlexDem писал(а):
Сколько информации необходимо системе, и какой вычислительной мощностью должна она обладать, чтобы попасть из пункта A в пункт B?

Движение системы в некотором пространстве представляет собой траекторию, в каждой точке которой в общем случае система может выбирать любое направление движения. Траектория способной к движению системы, не воспринимающей информацию, может представлять собой, поэтому, произвольную кривую [для простоты можно взять прямую - AlexDem].

Для того, чтобы система могла воспринимать информацию, необходимо:
1) Наличие самой информации. Среда или поле, в котором движется система, должно быть неоднородным и в каждой своей точке содержать некоторые сведения о местоположении цели.
2) Наличие в системе рецептора, датчика, умеющего воспринимать неоднородности поля, в котором движется система.
3) Способность системы обрабатывать информацию, то есть изменять свое движение в пространстве соответственно полученной рецептором информации.

Кроме того, система может помнить свою предыдущую траекторию, или ее часть, или предыдущий шаг и учитывать эту информацию в своем движении.

Информационная емкость поля может быть различной. Например, каждая точка поля распределения концентрации содержит информацию о расстоянии до цели – источника, но не содержит никакой информации о направлении движения (скалярное поле). В противовес скалярному можно рассмотреть такое векторное поле, где каждая точка содержит информацию о направлении движения, но не о расстоянии до источника (этот случай соответствует чувствительности к свету).

Свойства пространства аддитивны – каждая точка является суммой свойств многих источников. Поэтому свойства одной точки не позволяют с достаточной достоверностью оценить расстояние. Размер точки определяется разрешающей способностью рецептора.


В общем, задача, конечно, была тогда поставлена не совсем точно. Изначально она формулировалась с той целью, чтобы оценить объём информации, которым оперируют одноклеточные существа. Для более точной постановки, видимо, следует ввести скорость распространения поля концентрации (в случае света задержку можно считать = 0), и, возможно, принять какие-то дополнительные условия. Если, например, скорость изменения поля будет больше той скорости, с которой система обрабатывает информацию, то в конечную точку она не попадёт.

И кого какие будут идеи - осмыслена ли задача и есть ли какие известные или нет подходы к её решению?

-- Чт май 21, 2009 19:56:19 --

Кстати, вот как это примерно выглядит в реальности:
Лурия писал(а):
Вторым опытом, иллюстрирующим пластичность поведения простейшего, является хорошо известный в литературе опыт Блееса, воспроизведенный в дальнейшем А. Н. Леонтьевым и его сотрудниками. Одноклеточная – дафния – опускается в вертикальную трубку с изогнутым концом. Изогнутый конец направлен к свету, к которому это животное обнаруживает положительный фототропизм. Опущенная в трубку дафния проплывает через изогнутый конец трубки и направляется к источнику света. После того, как это установлено, изогнутый конец трубки постепенно поворачивается – сначала на 45, затем на 90, затем на 180 от источника света; она ударяется о стеклянные стенки, находит выход из повернутого на 180 конца трубки и некоторое время начинает вынужденно плыть от источника света, с тем чтобы затем, выйдя из трубки, реализовать свой положительный фототропизм. После этого – и это составляет решающую часть опыта – изогнутый конец трубки устраняется, и дафния опускается просто в вертикально опущенную в воду трубку. Животное, приучившись делать «петлю», и сначала вынужденное идти от света, чтобы затем идти по направлению к нему, сохраняет эту форму поведения даже и после того, как условия, которые вынуждали его к тому «обходному пути», устранились. Поэтому еще в течение нескольких опытов исследователи могли наблюдать, как выходя из вертикальной трубки, животное сначала направляется от света и только затем, меняя свое направление, начинает приближаться к нему. Постепенно такая «петля» начинает сглаживаться, приобретенный навык исчезает и первоначальный положительный фототропизм восстанавливается.

 Профиль  
                  
 
 Re: Информационная ёмкость траектории
Сообщение25.05.2009, 15:41 


27/02/09
2835
Видимо, надо еще учитывать фактор времени даже при стационарном "поле источников", поскольку бактерия - диссипативая структура,и может существовать, перемещаться и размножаться, только получая свободную энергию(свет, питательные вещества -"источники") выше определенного порога. В принципе,возможно существование такой системы и при нулевой "информационной емкости" при совершенно хаотических блужданиях

 Профиль  
                  
 
 Re: Информационная ёмкость траектории
Сообщение25.05.2009, 16:18 
Заблокирован
Аватара пользователя


07/08/06

3474
Наоборот, хотелось бы формализовать задачу и при этом уйти от понятий энергии, скорости, инерции и т.п., возможно, сведя их каким-либо образом к информации. Например, мобильная и одновременно быстрая система, очевидно, может породить/обработать больше информации в единицу времени. В то же время, скорость - ещё не достаточное условие, потому как она может повлечь большую инертность на поворотах...

Частные решения этой задачи совсем не сложны. Для простоты рассмотрим задачу на плоскости, с неподвижной мишенью. Здесь, по всей видимости, должны использоваться угловые размеры объектов. Например, можно рассмотреть лазерную пушку на плоскости, которой нужно попасть в мишень размером $1^o$. При прицеливании устраняется неопределённость $\log_2{360} \approx 9$, это и будет число бит информации, необходимой для поражения мишени. Если же у нас баллистическая задача, то этой информации для прицеливания будет явно недостаточно - дополнительно нужно знать расстояние до цели, что приведёт к множителю под логарифмом, равному максимальной дальности стрельбы "в попугаях" (то есть в вертикальных линейных размерах мишени с учётом угла падения снаряда).

Вопрос здесь в том, будет ли информация в $9$ бит (как в случае с лазерной пушкой) минимальной для поражения цели, или выгоднее сперва выстрелить наугад, а траекторию уточнять по мере продвижения к цели? По всей видимости, ответом здесь будет "да", исходя из свойства аддитивности энтропии (выгоднее сразу поставить под логарифм больший множитель, чем добирать сумму, пусть и меньшими, частями).

Но даже если информация при последовательном приближении будет больше, то это всё равно - единственный вариант в случае движущейся мишени. Если мишень имеет даже меньшую скорость, чем снаряд, но более маневренна, то у неё больше шансов ускользнуть от него при близком контакте. :roll:

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 3 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group