home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / bit / listserv / csgl / 1964 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-12-23  |  10.9 KB  |  215 lines

  1. Comments: Gated by NETNEWS@AUVM.AMERICAN.EDU
  2. Path: sparky!uunet!elroy.jpl.nasa.gov!usc!zaphod.mps.ohio-state.edu!darwin.sura.net!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: <01GSNVQXX9KY006MJF@VAXF.COLORADO.EDU>
  8. Newsgroups: bit.listserv.csg-l
  9. Date:         Wed, 23 Dec 1992 17:21:28 -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:      Reflexes; descriptive vs generative
  13. Lines: 200
  14.  
  15. [From Bill Powers (921223.1530)]
  16.  
  17. Wayne Hershberger (921223.0930)--
  18.  
  19. I am delighted that you're delighted with my remarks on
  20. conceptual and perceptual EVs (environmental variables). If you
  21. could ever bear to look back over our several years of
  22. discussions on these matters, you might now see what I was trying
  23. to say. Thank goodness I found a way that expresses my idea
  24. (assuming that my present idea is really the same one I started
  25. with!).
  26. ------------------------------------------------
  27. >The VOR is not perfect; nor is the optokinetic reflex.  I think
  28. >the gain (eye-velocity/head-velocity) of these two reflexes
  29. >combined is only about .9, meaning that during active head
  30. >rotation of 50 deg/s, images slip across the retina at 5 deg/s.
  31.  
  32. OOPS. My abysmal ignorance catches me up once again. Please
  33. explain the difference between these two reflexes!
  34.  
  35. A slip of 5 degrees per second per 50 degrees per second of
  36. movement implies about a 10% error at the end of a movement,
  37. doesn't it? This is pure coincidence, but the rule of thumb I've
  38. been using to specify a "good" control system is a loop gain of
  39. "5 to 10 and preferably greater." A control system with a loop
  40. gain of 10 would allow a disturbance to have 10% of the effect it
  41. would have without control. Splendid.
  42.  
  43. Note that when an object in the visual field moves 90 degrees and
  44. you recenter it within 1 degree of the center of vision, the
  45. implied loop gain is 90. If you recenter it within the limits of
  46. optical acuity (say, 2 min of arc) the implied loop gain is 2700!
  47. So the combined reflex is only 1/9 to 1/270th as accurate as the
  48. visual centering control system.
  49. -----------------------------------------------------------
  50. Martin Taylor (921223.1440) --
  51.  
  52. I agree that it would be a good idea to give information theory a
  53. rest until you can work up your paper on it.
  54.  
  55. >To me, a model is only a concise way of making descriptions.  A
  56. >generative model, as you put it, is distinct from a descriptive
  57. >theory.  To me, it is not distinct.  It only uses a few more
  58. >parameters to make a much better description, and if that
  59. >description is accurate, Occam's razor says that it is
  60. >preferred.  But if its precision allows the world to say
  61. >"that's not right," it could be that the parameters are wrong.
  62. >If the parameters can be changed and still lie within the
  63. >bounds of "the theory", then the information contained in the
  64. >parameter specification has to be included in the "size" of the
  65. >description, so the case becomes less clear.
  66.  
  67. I think there are really two kinds of models. Consider the model
  68. contained in a schematic diagram of a radio, plus the theory of
  69. electronics that applies to the symbols in the schematic.  Basically this
  70.  schematic is a specification for interconnecting
  71. physical components having certain properties. In one part of the
  72. schematic there will be several tuned circuits consisting of an
  73. inductance, a capacitance, and some series or parallel
  74. resistance. Depending on the exact values in henries, farads, and
  75. ohms, the combined circuit will have a certain frequency response
  76. in terms of amplitude versus frequency. The shape of the pass-
  77. band measured this way is determined by the physical properties
  78. of the components, and nothing else (assuming no important
  79. loading by other circuits).
  80.  
  81. It follows that all abstract properties of the tuned circuits,
  82. such as their combined "Q", bandwidth, rise and fall time for a
  83. step input, and gain, are also determined by the properties of
  84. its physical components.
  85.  
  86. It is possible to describe the behavior of this part of the radio
  87. without reference to the physical components that comprise it.
  88. One could, for example, determine the bandwidth, rise-time, Q, or
  89. gain by observing how the circuit's output relates to its inputs.
  90. This would lead to a descriptive model of the circuit, cast not
  91. in terms of interactions among components, but in terms of
  92. behavioral measurements.
  93.  
  94. Mathematical relationships among the measurements thus found
  95. could be the basis for still greater generalization, for example
  96. input-output power spectra or various kinds of transforms:
  97. Fourier, Laplace, or z. And one could go to still greater degrees
  98. of abstraction and express the input-output relationship in terms
  99. of equivalent sampling frequencies, bit transfer rates,
  100. information capacity, and so forth.
  101.  
  102. This whole genre of representation is what I mean by descriptive
  103. models. They are models drawn from descriptions of whole-system
  104. behavior, either with or without experimental input to the system
  105. as a whole. They are all attempts to find simple invariants of
  106. behavior -- simple, that is, in comparison with the potential
  107. complexity of behavior of which the system is capable.
  108.  
  109. A generative model goes in the other direction from observations
  110. of behavior. In effect, it is an attempt to draw the schematic
  111. diagram of the system. It treats behavior as the outcome of more
  112. detailed processes, as a consequence of the interactions among
  113. components, no one component showing the behavior of the whole
  114. system, but the whole-system behavior being the necessary outcome
  115. of the properties of the components and their interactions. I
  116. guess the latest buzz-word for this is "emergence." From the
  117. standpoint of generative modeling, the behavior of the model, and
  118. presumably of the real system being modeled in this way, is an
  119. emergent phenomenon. In a generative model of a control system,
  120. there is no component that controls. Control is an emergent
  121. phenomenon.
  122.  
  123. A generative model is created by a feedback process. A model is
  124. constructed and made to behave. Its behavior is perceived in  relation to the
  125.  behavior of the real system, and the difference
  126. is noted. On the basis of the difference, the construction of the
  127. model is modified in a way that reduces the difference. The aim
  128. is to construct a model that produces outputs like those of the
  129. real system when presented with any possible inputs.
  130.  
  131. A descriptive model is generated by a process of induction, which
  132. is also a feedback process but operating at a different level. A
  133. generalization is proposed. The behavior of the real system is
  134. observed, and its fit with the generalization is noted. If
  135. exceptions are found, the generalization is changed until all
  136. cases of real behavior are covered by it. In psychology (and
  137. other fields), the generalizations are stated in statistical
  138. terms, and the measures of behavior are also subject to
  139. statistical representation. As a result, detailed deviations of
  140. the observed behavior from the generalization are averaged out,
  141. and only means, trends, and the like are compared. Therefore the
  142. process of generalization can arrive at an end-point even through
  143. individual instances of observed behavior depart markedly from
  144. the general representation of it.
  145.  
  146. A basic difference between these kinds of models is the degree to
  147. which imagination plays a part. A generative model begins as pure
  148. imagination. One imagines components which, if they really
  149. existed and really interacted as imagined, would produce behavior
  150. like the real system's behavior. A person making a generative
  151. model of the pass-band filter in a radio might imagine that there
  152. are four successive tuned circuits with a certain 'Q', or that
  153. there is a digital computer that creates an equivalent frequency
  154. response. The model would consist of imagined coils, capacitors,
  155. and resistors, or of a minimal microcomputer running a specific
  156. program. The model would be given a simulated input waveform
  157. similar to the waveform entering the real system, and its
  158. operation would then produce an output waveform for comparison
  159. with the output waveform of the real system. The differences in
  160. output waveform would be minimized by adjusting the variables in
  161. the model. If the resulting fit were within observational error
  162. for all possible input waveforms, the model would be accepted.
  163. Its components would be treated as real, and their values that
  164. produce the best fit with real behavior would given as the values
  165. of the critical variables. It is perfectly possible that the
  166. analog model works just like the digital one; in that case both
  167. have to be retained as viable alternatives.
  168.  
  169. When, as often happens with generative models, the real system
  170. becomes amenable to dissection, a further refinement of the model
  171. becomes possible. If the system, opened up, proves to contain
  172. nothing resembling a digital computer, and many components that
  173. show continuous input-output properties, then the version of the
  174. model with coils, capacitors, and resistors is chosen. Such
  175. detailed examination can show where the model is wrong: there
  176. might be, for example, five stages of filtering instead of four,
  177. and the assumed capacitances and inductances might prove to be
  178. generated in part or totally by active local feedback through
  179. amplifiers.
  180. In short, even if the imagined model proves to be correct in the
  181. large, it is unlikely to be correct in detail. It can, however,
  182. easily be modified to become correct in detail, as far as the
  183. dissection allows. Detailed enough dissection might show that the
  184. coils, capacitors, and resistors of the model must be replaced
  185. with other physical components that have equivalent properties.
  186. But the development is always in the direction of more detail and
  187. more precision.
  188.  
  189. A descriptive model does not enter this world of imagined
  190. components and interconnections. It cannot, because its lowest
  191. level of abstraction is the observed behavior of the whole
  192. system, and it uses no imaginary components. It is, if you will,
  193. strictly empirical. It can lead to more and more compact
  194. descriptions in terms of broader and broader concepts, but at its
  195. base is always behavior itself. There is no possibility of
  196. arriving at greater and greater detail of explanation; in fact
  197. the trend is always toward less and less detail.
  198.  
  199. For me, the choice between generative and descriptive models is
  200. the choice between ever-more-precise prediction of behavior, and
  201. ever-more general characterization of it. It is the choice
  202. between understanding how the system works and making true but
  203. non-predictive statements about the system's behavior. My choice
  204. is the generative model; I simply find it more satisfying than
  205. the other kind.
  206. --------------------------------------------------
  207. As to your work with Little Baby and Genetic Algorithms -- I
  208. definitely count that as a step toward making a generative model.
  209. How's your program for comparison of the results with real human
  210. behavior coming along?
  211. --------------------------------------------------------------
  212. Best to all,
  213.  
  214. Bill P.
  215.