Learning as a Property of Physical Systems

Abstract

Click to increase image sizeClick to decrease image size Résumé L'état d'équilibre d'un système physico-chimique correspond à l'extrême d'une certain quantité thermodynamique: maximum de l'entropie ou minimum de l'énergie libre. Dans cet article on se limite aux considérations des processus isothermiques et emploie donc l'énergie libre. Les relations fonctionnelles entre l'énergie libre et les quantités qui déterminent l'état d'un système sont déterminées par le milieu, et varient avec celui-ci. Un changement du milieu cause un changement du minimum de l'énergie libre et une variation correspondante dans l'équilibre du système. Cependant, tant que l'énergie libre n'a qu'un minimum, le système est toujours dans le même état pour un milieu donné, et une variation donnée du milieu cause toujours même “reaction” dans le système. Si, cependant, l'énergie libre a plusieurs minima, le milieu seul ne détermine pas l'état du système, puisque celui-ci peut maintenant posséder plusieurs configurations d'équilibres pour le même milieu. Comme l'auteur a montré dans une série de publications antérieures, l'état du système dépend maintenant en grande partie de son histoire antérieure. Pour cette raison la “réaction” aussi du système à un changement donné du milieu dépendra de l'histoire antérieure. On fait l'analyse des différentes possibilités et l'on montre que de tels systèmes avec plusieurs équilibres possèdent nombre de traits caractéristiques importants, caractéristiques des réflexes conditionnels, surtout celui de répondre conditionnellement aux formes temporelles ou spatiales des changements du milieu. Referat Der Gleichgewichtszustand eines physikalisch-chemischen Systems bestimmt sich durch das Extremum von gewissen thermodynamischen Grössen: Maximum der Entropie oder Minimum der freien Energie. Indem wir uns in der vorliegenden Arbeit auf isothermische Vorgänge beschränken, gebrauchen wir hier die freie Energie. Die funktionelle Beziehung zwischen der freien Energie und denjenigen Grössen welche den Zustand des Systems bestimmen, hängt nun auch von der Umgebung des Systems ab, und veränderung der letzteren. Jede Veränderung der Umgebung hat eine Verschiebung des Minimums der freien Energie zur Folge, und bewirkt eine entsprechende Änderung in der Konstitution des Systems. Solange aber die freie Energie nur ein Minimum besitzt, ist der Zustand des Systems durch denjenigen der Umgebung eindeutig bestimmt, und gleiche Veränderungen der Umgebung rufen stets gleiche Veränderungen, “Reaktionen,” im System hervor. Hat aber die freie Energie mehrere Minima, so bestimmt die Umgebung den Zustand des Systems nicht mehr eindeutig, weil eben das System jetzt bei der nämlichen Umgebung in verschiedenen Gleichgewichtszuständen verharren kann. Wie Verfasser in einer Reihe von Arbeiten gezeigt hat, wird in diesem Falle der Zustand des Systems auch von der Vorgeschichte abhängen. Es werden also auch die Reaktionen des Systems auf gewisse Veränderungen der Umgebung von der Vorgeschichte abhängen. Die Untersuchung der hier möglichen Fälle zeigt, das solche Systeme mit mehreren Gleichgewichten eine Anzahl von Eigenschaften besitzen, welche für die bedingte Reflexe charakteristisch sind. Besonders interessant ist die Fähigkeit solcher Systeme auf räumliche und zeitliche “Verände-rungsgestalten” der Umgebung bedingt anzusprechen.