home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / bit / listserv / csgl / 1943 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-12-22  |  11.6 KB  |  236 lines

  1. Comments: Gated by NETNEWS@AUVM.AMERICAN.EDU
  2. Path: sparky!uunet!paladin.american.edu!auvm!VAXF.COLORADO.EDU!POWERS_W
  3. X-Envelope-to: CSG-L@vmd.cso.uiuc.edu
  4. X-VMS-To: @CSG
  5. MIME-version: 1.0
  6. Content-transfer-encoding: 7BIT
  7. Message-ID: <01GSM1FH37GI006MJF@VAXF.COLORADO.EDU>
  8. Newsgroups: bit.listserv.csg-l
  9. Date:         Tue, 22 Dec 1992 09:42:15 -0700
  10. Sender:       "Control Systems Group Network (CSGnet)" <CSG-L@UIUCVMD.BITNET>
  11. From:         "William T. Powers" <POWERS_W%FLC@VAXF.COLORADO.EDU>
  12. Subject:      Misc replies
  13. Lines: 221
  14.  
  15. [From Bill Powers (921222.0800)]
  16.  
  17. Rick Marken & Martin Taylor (various posts) --
  18.  
  19. Your argument is based on a misplaced reference. When Rick said
  20. that the squared error was a controlled variable, he was
  21. referring to error signals in the hierarchy being sensed as
  22. intrinsic variables and being controlled by the reorganizing
  23. system. When I corrected Rick, I was influenced by the same
  24. misreading; on hasty reading it was possible to confuse the
  25. squared error in the hierarchy with the reorganizing system's own
  26. error signal. So all this has been just a verbal
  27. misunderstanding. It's made more confusing by the fact that in
  28. the reorganizing system, the rate of reorganization seems best
  29. based on a function of the absolute error and derivative of
  30. absolute error in the reorganizing system (sign of error doesn't
  31. matter when the output is a rate of application of a random
  32. process). Whether this absoluteness is achieved by an absolute
  33. value function or by squaring or by RMSing is a detail; I
  34. happened to use squaring as a way of getting absolute value,
  35. which totally confuses everything.
  36. --------------------------------------------------------------
  37. Greg Williams (921221.1500) --
  38.  
  39. >I suspect figuring out which types of nonlinearities to try in
  40. >the models might be easier with steps/ramps. Also, be sure to
  41. >look at a broad range of disturbance bandwidths, to make sure
  42. >the "good" models aren't biased for a notch which you are
  43. >gradually moving up the spectrum. I'll be interested to see
  44. >your results.
  45.  
  46. The problem with using any kind of disturbance with predictable
  47. properties is that higher-level systems get into the act. It's
  48. been known for a long time among engineers and engineering
  49. psychologists that tracking unpredictable waveforms produces
  50. "deterministic" behavior, while tracking any predictable waveform
  51. like a sine wave or square wave or ramp produces
  52. "nondeterministic" behavior. Any regularity YOU can see in the
  53. situation, the person doing the tracking can also see. So you
  54. can't do the standard kinds of tests that are done with an
  55. artificial system that is capable of behaving at only one level.
  56.  
  57. As I interpret these terms, deterministic behavior involves a
  58. clear lag so that cause and effect can be separated in time. With
  59. deterministic behavior it's possible to derive a transfer
  60. function that fits the behavior quite well. Nondeterministic
  61. behavior, on the other hand, involves spontaneous generation of
  62. output in a way that can lead the disturbances. When a sine-wave
  63. disturbance is used, the skilled participant adjusts a
  64. spontaneously-generated sine wave output so its amplitude,
  65. frequency, and phase match the disturbance (this works best for
  66. pursuit tracking, I presume, where there is a representation of
  67. the disturbance in the form of the target movements). The
  68. movements of the cursor can actually get ahead of the movements
  69. of the target, and there is no longer any simple transfer
  70. function that can express the relationship.
  71. I would not use terms like deterministic and nondeterministic; I
  72. think that the difference is one of level of controlled variable.
  73. One of the portable demonstrations from the 1960 paper by Powers,
  74. Clark, and MacFarland shows this "nondeterministic" kind of
  75. behavior as a demo of control of sequence (as we called it then).
  76. The experimenter moves a finger up and down in a regular sine
  77. wave while the participant tracks it with a finger. The frequency
  78. of the sine wave is made rather fast, around 1 to 2 Hz. At some
  79. unexpected time, the experimenter abruptly stops moving the
  80. finger and holds it still. The participant's finger continues to
  81. move, going almost a foot past the experimenter's finger before
  82. any correction starts even if the halt is at a zero-velocity
  83. point like the peak of the sine wave. This also works for a
  84. continuous movement of the target finger in a circle, or in any
  85. other simple predictable pattern. The reaction time to the sudden
  86. break in the regular pattern is quite long, indicating to me that
  87. higher order control is involved.
  88.  
  89. Now, of course, we can set up an experiment with continuous
  90. control of such a pattern and measure the parameters. If PCT were
  91. being taught as an experimental science in universities, this
  92. would be a part of a nice experiment for a Master's thesis.
  93. Unfortunately, all the real experimental investigation of control
  94. behavior is being done by a small handful of people with no
  95. funding or assistance, who are either retired and decrepit or
  96. working full time at something else to make a living.
  97.  
  98. >What's the timetable?
  99.  
  100. The timetable is the same as always: when the queue gets emptied,
  101. or when someone else decides to take on the project.
  102.  
  103. The proper way to do this kind of work is to analyze the lowest
  104. levels of control first and get a model to fit them accurately,
  105. then introduce variations on the experiments that supposedly
  106. bring in higher-level variables, and model them USING THE MODEL
  107. FOR LOWER-LEVEL BEHAVIOR OF A PARTICULAR INDIVIDUAL AS PART OF
  108. THE OUTPUT FUNCTION IN A MODEL OF THAT INDIVIDUAL.
  109.  
  110. I've known for a very long time that this was the way to go, but
  111. it wasn't until 1974 that I had even rudimentary computing
  112. equipment to start doing this, and then it took me years to find
  113. a simple model that really worked (and for the speed of computers
  114. I could afford to increase enough to do the experiments right). I
  115. did everything the hard way first.
  116.  
  117. It's been less than two years since I ceased to have to earn a
  118. living by doing rather demanding things of no interest except to
  119. my employers. Remember that since 1960 I have produced major
  120. advances in low-light-level television astronomy including
  121. designing and building three generations of astronomical
  122. television cameras and a whole semi-automated observatory to do a
  123. supernova search, a control system for ruling the best
  124. diffraction gratings in the world, and numerous microcomputer  projects for a
  125.  newspaper including one that took stock market
  126. data off a satellite signal, organized it, typeset it, and sent
  127. it to the APS typesetter to produce camera-ready copy in time for
  128. the Bulldog edition (which went to press 15 minutes after the
  129. last table was transmitted). The time and mental energy available
  130. for developing PCT in the laboratory has been very limited. Now I
  131. have time, but less mental energy (whatever that is, but you know
  132. it when you see it).
  133.  
  134. The timetable depends, therefore, on the person-hours available
  135. and the facilities for doing the research, including availability
  136. of human subjects. As long as the list of people actually
  137. devising and carrying out experiments and modeling is limited to
  138. Rick Marken, Tom Bourbon, and me, the queue of possible
  139. experiments with HPCT is going to grow while the actual work done
  140. trudges along at a slow pace.
  141.  
  142. When I last looked, there were 132 subscribers to this list.
  143. Permit me a moment of impatience: when are some of you people
  144. going to get out of your armchairs?
  145. --------------------------------------------------------------
  146. Gary Cziko (921222.0430) --
  147.  
  148. >I don't think I did a very good job at trying to explain how
  149. >tracking patterns can be seen as controlling a higher-level
  150. >perceptual variable. Perhaps someone can help could help me out
  151. >with this.  It is also related, I believe, to the discussion
  152. >between Taylor and Powers concerning what a control systems has
  153. >to be able to "predict" in order to maintain good control.
  154.  
  155. Literal prediction doesn't happen at the lower levels. When I
  156. referred to "predictable" waveforms in the reply to Greg, above,
  157. I didn't mean that the control systems themselves do any literal
  158. predicting. It's just that waveforms with enough regularity for a
  159. bystander to predict them can be perceived directly and
  160. controlled. A frequency detector can put out a signal
  161. representing the mean frequency of a sine wave without looking
  162. ahead to compute sine(now + tau).
  163.  
  164. Think of "prediction" as a proposal for a model. It is always
  165. possible to fit some mathematical form to a process, and compute
  166. its value for some time in the future. The question is whether we
  167. are to propose that the real system actually does it that way.
  168. The equivalent of prediction can often be carried out by a simple
  169. analogue process. For example, a sensor that strongly exaggerates
  170. changes in stimulation produces a first-derivative component of
  171. perceptual signal, which permits the action of the control system
  172. to slow down before the error is actually corrected fully. This
  173. can be interpreted as a prediction that if the present speed of
  174. change kept up, the target would be overshot. But no such
  175. cognitive process is really going on -- to carry it out that way,
  176. literally, would require tons of machinery to do what a single
  177. neuron easily does without any thought or "looking ahead" at all.
  178. You have to ask whether the term prediction is meant literally or
  179. metaphorically.
  180. Maybe my remarks to Greg above will help.
  181. --------------------------------------------------------------
  182. Martin Taylor (921221.2000) --
  183.  
  184. >If a generative model does predict reality well, without
  185. >excessive use of parameters, then it produces strong evidence
  186. >of the plausibility of the theory that underlies it.
  187.  
  188. The control system model we use predicts detailed handle
  189. movements within 5 to 10 percent with a single adjustable
  190. parameter, the integration constant. By adding a transport lag,
  191. we can approximately halve that error. So at most we need two
  192. parameters to reduce prediction error to 2.5 to 5 percent. If we
  193. introduce nonlinearities, we might get that down to 2 to 4
  194. percent. But diminishing returns will set in pretty quickly. I
  195. figure that we are pretty near the noise level set by the
  196. discrete nature of neural impulses.
  197. ---------------------------
  198. >In this case, the reference signal and the perceptual signal
  199. >are both known within the ECS.  If you remember a long way
  200. >back, this came up.  There is no need for an external
  201. >evaluation of the probability distribution, any more than there
  202. >is a need for an evaluation of a neural current that is based
  203. >on a rate of neural impulses.
  204.  
  205. I think you're going to have to take us back to a more elementary
  206. level. I still don't understand why a perceptual signal that is
  207. maintained in a match with a changing reference signal is said to
  208. have a LOW information content.
  209.  
  210. >The information arriving at a receiving point depends on the
  211. >probabilities of the received pattern as believed by the
  212. >receiver, which are unknown to any other party.
  213.  
  214. What does a simple comparator, which subtracts the perceptual
  215. signal's magnitude from that of the reference signal "believe"
  216. about either signal? What does "believe" mean in this context?
  217.  
  218. >The information the originator thinks is being sent is based >on
  219. the originator's beliefs as to the probabilities held by the
  220. >receiver.
  221.  
  222. What does a sensor "believe" about the probabilities held by a
  223. comparator?
  224.  
  225. >In the 2Hz case, the presumption is that all these
  226. >probabilities are flat (actually Gaussian) distributions,
  227. >maximizing the information that could be transmitted.
  228.  
  229. Who is doing this presuming in the system? I asked why the
  230. perceptual and reference signals should not both be considered to
  231. carry an information flow appropriate to a signal varying within
  232. a 2Hz bandwidth. You didn't answer that.
  233. --------------------------------------------------------------  Best to all,
  234.  
  235. Bill P.
  236.