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...