Swoistość wyjaśnień w kognitywistyce. Czym jest
Download
Report
Transcript Swoistość wyjaśnień w kognitywistyce. Czym jest
Marcin Miłkowski
WSTĘP DO KOGNITYWISTYKI
SWOISTOŚĆ WYJAŚNIEŃ W
KOGNITYWISTYCE
O czym będzie mowa
Czym jest kognitywistyka?
Co to znaczy „wyjaśnić”?
Koncepcje wyjaśniania:
kompetencja a realizacja
funkcjonalizm i poziomy Marra
mechanicyzm
Czym jest kognitywistyka?
Kognitywistyka: interdyscyplinarny
konglomerat, obejmujący
psychologię, lingwistykę,
informatykę, robotykę,
antropologię, filozofię,
neuronauki, etologię….
Zajmuje się badaniem systemów
poznawczych jako takich.
Klasyczny obraz (Raport dla
fundacji Sloana, 1978)
Skąd się wzięła?
Za początek „rewolucji
kognitywnej” uznaje się recenzję
N. Chomsky’ego z Verbal Behavior
B.F. Skinnera (1959)
Skinner był behawiorystą, uważał, że
psychologia ma wyjaśnić zachowania
językowe na zasadzie uczenia w sensie
behawiorystycznym
Behawioryzm: teoria uczenia
Behawioryści badali uczenie się w
kategoriach warunkowania:
warunkowanie klasyczne: pies Pawłowa
ślini się na dźwięk dzwonka (zwykły
odruch, brak modyfikacji zachowania)
warunkowanie instrumentalne
(sprawcze), odkryte przez J.
Konorskiego: nagroda lub kara
wzmacnia określone zachowanie
Skinnera model języka
Skinner chciał wyjaśnić
uczenie się języka w kategoriach
warunkowania: rodzice dają
dzieciom nagrody i kary,
wzmacniając właściwe zachowania
Ale Chomsky pokazał, że to droga
donikąd...
Produktywność
Warunkowanie instrumentalne nie
może być mechanizmem uczenia
języka, bo jesteśmy w stanie
zrozumieć potencjalnie
nieskończoną liczbę zdań, których
nigdy nie słyszeliśmy
(produktywność lub twórczość).
W przeszłości większość z nich
nigdy się nie pojawiła!
Produktywność
Wieloryby nie zajmują się
wędkowaniem.
Prawnik nie zmieści się w pudełku
od zapałek.
...
Żeby wyjaśnić, jak uczymy się
języka, musimy postulować
struktury poznawcze, odpowiadające
za gramatykę.
Produktywność
Wypowiedzi językowe, których jest
potencjalnie nieskończenie wiele,
składają się ze skończonej listy
prostszych jednostek. Te jednostki
składowe łączymy w wypowiedzi.
Znając zasady łączenia
(kompozycjonalności) i jednostki
składowe, możemy zrozumieć i
wypowiedzieć potencjalnie
nieskończoną liczbę zdań.
Podejście kognitywne a
behawioryzm
Behawioryzm (zwykle) nie postuluje
żadnej struktury wewnętrznej
(poznawczej).
W wyrafinowanych wersjach pojawiają
się tzw. zmienne pośredniczące. (E.
Tolman i mapy poznawcze u szczurów)
Kognitywistyka postuluje struktury
poznawcze.
Klasycznie są to zwykle reprezentacje
poznawcze i reguły ich łączenia.
Schemat (uproszczony do bólu!)
Behawioryzm:
bodziec→reakcja
(S→R)
bodziec→zmienna
pośrednicząca→rea
kcja (S→I→R)
Kognitywistyka:
wejście→poznanie→
wyjście
wejście→poznanie→
wyjście→wejście→p
oznanie→wyjście
(cykl)
Poznanie to
przetwarzanie
informacji
Co to znaczy „wyjaśnić”?
Behawioryści i kognitywiści
posługują się różnymi standardami
wyjaśniania.
Co to znaczy „wyjaśnić”?
wyłożyć w znanych kategoriach?
móc przewidzieć i kontrolować?
wywnioskować ze znanych zasad?
Kompetencja i realizacja
Chomsky wprowadził istotne
rozróżnienie między:
kompetencją (zdolnością poznawczą),
taką jak rozumienie nieskończonej
liczby zdań
a realizacją (wykonaniem), czyli
faktycznym posługiwaniem się
językiem.
Zdaniem Chomsky’ego, zadaniem
lingwistyki jest wyjaśnianie
kompetencji, a nie realizacji.
Kompetencja a realizacja
Kompetencji nie można badać
bezpośrednio. Nie jest
obserwowalna!
Postuluje się ją na podstawie
świadectw empirycznych, ale innych
niż realizacja językowa.
Świadectwami są intuicje
gramatyczności.
Intuicja gramatyczności
Czy gramatyczne są zdania:
Wesoła pojechać brzuchowi knypek.
Żółte kartki przypominają mi śnieg.
Bezbarwne zielone idee wściekle śpią.
Ale, ale...
Wielu kognitywistów jednak chce
wyjaśniać realizację i traktować
ją jako świadectwo empiryczne.
Wielu uważa, że właściwa teoria
realizacji wyjaśnia kompetencję.
Kognitywistyka wyjaśnia
kompetencje, czyli zdolności
poznawcze. Tego nikt nie neguje.
David Marr (1945-1980)
Bardzo wpływowy badacz
mózgu, pionier modeli
obliczeniowych
Jego książka Vision (1982,
wydana pośmiertnie) to jedna
z najbardziej wpływowych
książek w kognitywistyce, ze
względu na metodologię
Tam wprowadził trzy poziomy
wyjaśniania
Poziomy Marra
Trzy poziomy Marra
Poziom
kompetencji
Poziom obliczeniowy
Jaki jest cel obliczenia?
Dlaczego jest adekwatne w danym
środowisku?
Na czym najogólniej polega
strategia obliczania?
Poziom reprezentacji i algorytmu
Jak zaimplementowany
(zrealizowany) jest poziom
obliczeniowy?
Jaka jest reprezentacja wejścia i
wyjścia i jaki jest algorytm
przekształcenia wejścia w wyjście?
Algorytm
Algorytm: efektywna metoda
realizacji jakiegoś zadania,
wyrażona w postaci skończonej
listy instrukcji służących do
obliczania określonej funkcji
matematycznej.
Np. algorytm dodawania dwóch
liczb...
Poziom implementacji sprzętowej
Jak realizacja i algorytm są
realizowane fizycznie? (Jak ma się
model obliczeniowy do mózgu?)
Poziomy czy aspekty
Choć Marr pisze o poziomach, to w
istocie są to różne perspektywy
widzenia tego samego systemu,
różniące się stopniem abstrakcji.
Na poziomie obliczeniowym
uwzględnia się też rolę
środowiska, od którego abstrahuje
się w pozostałych perspektywach.
Zasada Marra
Najpierw określ, co robi dany
system, czyli wskaż jego zdolność,
a dopiero potem staraj się
wskazać, jak ta zdolność powstaje.
Zamiast badać poszczególne neurony
czy synapsy, należy zrozumieć,
czym jest widzenie dwuoczne!
Kompletne wyjaśnienie musi
zawierać wszystkie trzy poziomy.
Wyjaśnianie odgórne, nie oddolne
Wyjaśnianie wg Marra jest więc
odgórne (top-down), bo zaczynamy
od teorii kompetencji.
Neurobiologia lat 70 XX wieku (i
m.in. Blue Brain i Human Brain
Project) stosowała strategię
oddolną (bottom-up): najpierw opis
struktury, dopiero potem
przypisanie funkcji.
Modele obliczeniowe
W metodologii Marra kluczową rolę
odgrywają modele obliczeniowe (np.
programy komputerowe), które
opisują przebieg procesów
poznawczych.
Mózg traktowany jest jako układ
przetwarzający informacje, a
program komputerowy ma pokazać, co
wystarczyłoby do pojawienia się
danej zdolności.
Wyjaśnienie potencjalności
Model obliczeniowy wg Marra
wyjaśnia, jak potencjalnie mogłaby
pojawiać się dana zdolność
poznawcza, a nie jak faktycznie się
pojawia.
To słabe wymaganie: od większości
symulacji komputerowych wymaga się,
żeby wyjaśniały faktyczny przebieg
procesów (np. poznawczych).
Zgodność nie tylko na poziomie
kompetencji (obliczeniowym), ale też na
pozostałych poziomach.
Funkcjonalizm
Model Marra jest typowym modelem
funkcjonalistycznym: wyjaśnia się,
jak złożona funkcja systemu
mogłaby powstać dzięki organizacji
jego składników.
Funkcjonalizm był filozoficzną
obroną kognitywistyki (J. Fodor,
H. Putnam, D. Dennett).
Autonomia psychologii?
Psychologię poznawczą broniono przed
zredukowaniem do nauk
neurobiologicznych.
Miała być autonomiczna, a więc
niezależna od neurobiologii czy
biologii.
Z tego też względu podkreślano, że
tę samą kompetencję może przejawiać
bardzo wiele różnie zbudowanych
układów, lekceważąc ich fizyczną
strukturę.
Widmo redukcjonizmu
Redukcjonizm: pogląd, że należy
dążyć do redukcji i unifikacji
teorii naukowych.
Redukcja to w klasycznej koncepcji
operacja logiczna (wywnioskowanie
starej teorii z nowej przy założeniu
pewnych dodatkowych praw
pomostowych).
W kognitywistyce odradza się w
latach 1980 i trwa do dziś w
różnych wersjach.
Integracja?
Jak łączyć różne wyjaśnienia? Jak
uwzględniać dane neurologiczne w
modelach obliczeniowych?
Zagadnienia integracji to
podstawowy problem niejednorodnych
konglomeratów takich jak
kognitywistyka.
Mechanicyzm
Teza mechanicyzmu:
Kognitywistyka wyjaśnia poznanie,
postulując mechanizmy przejawiające
zdolności poznawcze.
Stuart Glennan
Bill Bechtel
Carl Craver
Wyjaśnianie mechanistyczne
Modele w kognitywistyce
wyjaśniają, kiedy są modelami
mechanizmów poznawczych.
Wyjaśnienia konstytutywne obejmują
trzy poziomy:
Kontekst: mechanizm w środowisku
Sam mechanizm: jego działanie
Konstytucja: części i operacje
mechanizmu , odpowiednio
zorganizowane
Jakie mechanizmy?
Mechanizmy poznawcze to mechanizmy
przetwarzania informacji.
Przetwarzanie informacji można
charakteryzować za pomocą różnych
środków:
Formalne modele obliczeń
Teoria sterowania i układy dynamiczne
Podstawy (implementacja) modeli
obliczeń w układach nerwowych,
sztucznych itd.
Co uwzględniają mechanizmy?
Większa rola ciała i zmysłów
Większa rola otoczenia jako
modulatora zachowania
Neurologiczne podstawy poznania
bez eliminacji teorii wyższego
poziomu
Integracja z biologią
Niejednorodny świat kognitywistyki
Podstawowe lektury:
P. Johnson-Laird, Komputer a umysł
(klasyczna wizja obliczeniowa w stylu Marra)
S. Pinker, Jak działa umysł?
(perspektywa obliczeniowo-ewolucyjna, nowsza
książka)
M. Urchs, O procesorach i procesach
myślowych
(najbardziej współczesny podręcznik po polsku)
A. Clark, Mindware
(współczesne wprowadzenie z uwzględnieniem roli
ciała i środowiska w poznaniu)
Zaliczenie
Objętość: 4 strony maszynopisu
(maksimum 7200 znaków razem ze
spacjami)
Tematy: kategorie są na stronie
internetowej, ale zmodyfikuję je
jeszcze.
Teksty mają być zwięzłe i poprawne
argumentacyjnie i językowo.
Prace pisemne
Proszę je oddać wcześniej niż 10
lutego, bo ja muszę zdążyć je
ocenić.
Osoby, które później oddadzą, mają
mniejsze szanse na naniesienie
poprawek...