Эффективность адаптивного поведения человека в значительной степени обусловлена уникальной способностью его мозга предвидеть, прогнозировать наступление определенных событий, а значит, соответствующим образом подготовиться к ним. Образование условного рефлекса — один из ведущих приемов формирования приспособительного поведения животного и человеческого организма — представляет собой физиологический феномен преобразования неопределенной информации в определенную, т. е. реакцию на уменьшение неопределенности в среде.
Прогнозирование на основе прошлого опыта не может быть абсолютным, прогнозирование всегда носит вероятностный характер. Под вероятностным прогнозированием понимается предвосхищение будущего, основанное на усвоении вероятностной структуры прошлого опыта и восприятии информации о реально существующей ситуации. На основе вероятностного прогноза осуществляется подготовка к таким действиям, которые в наибольшей степени (с максимальной вероятностью) способствуют достижению цели.
Способность к вероятностному прогнозу является результатом эволюции живых организмов в условиях вероятностно организованной среды. Прогнозы живого организма направлены на оптимизацию результатов его действий. Поскольку в естественных условиях организм сталкивается с множеством различных случайных воздействий, для построения рационального прогноза необходима соответствующая статистическая обработка этих сигналов. Современные теории вероятностного обучения основаны на представлении о предсказании статистических закономерностей и выборе оптимальных стратегий поведения при обучении субъекта распознаванию вероятностной структуры раздражителей.
Поведенческие реакции организма в соответствии с вероятностным прогнозом позволяют ему резко уменьшить число ошибочных реакций, следовательно, являются эффективным средством активного приспособления к окружающей среде.
В условиях неопределенного прогноза организм выполняет работу по подготовке к нескольким возможным действиям. Это соответствует ориентировочной реакции организма на неопределенность ситуации. Чем больше неопределенность прогноза, тем больше физиологических систем вынужден подготовить к действию организм, тем более сильную ориентировочную реакцию мы наблюдаем. Напротив, условнорефлекторную реакцию следует рассматривать как ответ, организуемый на базе индивидуального опыта человека и позволяющий прогнозировать появление в будущем некоторой определенной ситуации. Условнорефлекторная реакция организма проявляется всегда в ситуации определенного прогноза, ориентировочная реакция — в условиях неопределенного прогноза.
Характерной особенностью многих приобретаемых навыков является то, что они формируются в условиях стохастической внешней среды, когда вероятность одновременного наступления во времени и в пространстве двух разных стимулов почти всегда меньше единицы, и тем не менее через некоторое время в центральных нервных структурах, отвечающих за определенные поведенческие реакции, формируется функциональная связь. Это в полной мере относится к механизму образования условного рефлекса, наиболее распространенной ситуацией образования которого в реальных условиях жизни живого организма является положение, когда вероятность подкрепления условного стимула безусловным почти никогда не достигает единицы, а сама последовательность подкрепляемых условных стимулов носит случайный характер.
Вероятностный компонент реакции занимает значительное место на всех этапах условнорефлекторного акта, состоящего из ряда последовательно протекающих процессов в периферических, афферентно-эфферентных и центральных ассоциативных системах (А. Б. Коган, О. Г. Чораян).
Вероятностная природа закономерностей формирования условнорефлекторной деятельности хорошо проявляется в опытах с нерегулярным подкреплением условного стимула безусловным. Результаты образования условных рефлексов, выработанных на раздражения, подкрепленные стереотипно или стохастически, указывают на отсутствие сколько-нибудь существенных различий в скорости формирования этих приспособительных ответов. В экспериментах по выработке двигательных условных рефлексов с частичным подкреплением установлено, что рефлекс вырабатывается тем лучше, чем выше вероятность подкрепления условного раздражителя безусловным.
Решение многих задач повседневной жизни человека, связанных с хранением и воспроизведением информации (таких как распознавание образа, разработка оптимальной стратегии поведения, различные формы мыслительной деятельности), как правило, происходит при нечетких условиях, в ситуациях, недоступных точному количественному описанию. Одним из перспективных методических подходов к анализу и познанию неточно определенных, трудноформализуемых систем является теория «размытых» множеств и «размытых» алгоритмов, представляющая собой логическое развитие концепции вероятностного детерминизма явлений и процессов в сложных и сверхсложныех системах. Теория «размытых» множеств и «размытых» алгоритмов в сущности есть попытка создания концептуальной основы для оперирования «размытыми» понятиями, «размытыми» представлениями в количественном или квазиколичественном плане.
В жизни человека число проблем, решаемых с большей точностью, намного меньше, чем тех, которые могут практически решаться лишь приблизительно. Неточность, неопределенность в системе, известная под названием «размытость», играет существенную роль в человеческом сознании, так как большинство явлений реального мира являются размытыми, одни в большей, другие в меньшей степени. Умение правильно решать неформализуемые проблемные ситуации — важнейшая черта человеческого интеллекта — в основном обусловлена способностью человеческого мозга оперировать неколичественными терминами, нечеткими понятиями. Оперирование нечеткими понятиями является не слабостью, а силой, одним из самых больших приобретений человека, возникших в процессе эволюции живого мира. Решение, принятое приблизительно, грубо, но вовремя, предпочтительнее вывода, который взвешен, выверен, вычислен, но отстал от событий. Человек наращивает нечеткость понятий, когда желает проявить осторожность и не делать опрометчивых суждений. Усиление расплывчатости — часто используемый людьми прием, когда другими способами вообще невозможно решение стоящей перед ним задачи.
Принцип «размытости» лежит в основе многих форм сознательной интеллектуальной деятельности, в особенности в процессах распознавания образов, в логических операциях мышления, в устной и письменной речи и т. д. Видимо, вопросы точной оценки, абсолютного измерения имеют скорее теоретическое значение, а в практической деятельности человека необходима лишь приблизительная оценка ситуации, отдельных составляющих ее компонентов. Мозг человека допускает такую неточность, кодируя информацию, достаточную для решения задачи элементами теории «размытых» множеств, при помощи которых он лишь приблизительно оценивает исходные данные.
В повседневной жизни человек постоянно сталкивается с ситуациями, когда стратегия его поведения не может, а возможно, и не нуждается в точной регламентации. Об этом достаточно хорошо сказал К Винер, подчеркнувший, что главное из преимуществ человеческого мозга перед вычислительной машиной заключается в его способности оперировать нечетко очерченными понятиями. Если бы человек использовал для решения проблемных ситуаций точные алгоритмы, то во многих случаях его работа сделалась бы невозможной, так как решение сложных информационных задач при помощи таких алгоритмов требует чрезвычайно большого объема информации, огромных объемов памяти и длительного времени для переработки информации.
Замечательное свойство человеческого мозга оперировать нечеткими, плохо формализованными понятиями, во многом обусловлено ролью в его жизни такой ведущей формы описания (кодирования) информации, каким являются естественные языки. Известно, что отличительной особенностью человеческого языка является неоднозначное отношение между знаком и обозначаемым им предметом. По классификации В. В. Налимова, система языков как различная форма кодирования информации составляет весьма протяженную шкалу, один конец которой занят «тяжелыми» языками, другой — «мягкими». В «тяжелых» языках каждый знак имеет четкое и определенное значение различных математических или логических операций, например программные языки современных ЭВМ. Напротив, в «мягких» языках вероятностная структура содержания, обозначаемого данным языком, проявляется особенно хорошо. Крайним образцом «мягкого» языка может служить язык абстрактного искусства. На языковой шкале кодирования и декодирования информации современный разговорный или письменный язык занимает среднее положение. Этим и объясняется тот факт, что в теории «размытых» множеств большое место занимает лингвистический подход, оперирующий лингвистическими переменными, представляющими собой обозначения размытых классов явлений и предметов.