Pobierz Kognitywistyka: wstęp do przedmiotu i dalsze zagadnienia i więcej Skrypty w PDF z Scienze Cognitive tylko na Docsity!
Włodzisław Duch (Google: W Duch)
Notatki do wykładu „Wstęp do kognitywistyki”, 2009/10.
Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń 2010.
1. Umysł, mózg i modele.
Poznacie prawdę i prawda was wyzwoli. Jan 8:
Szersze tło
Kognitywistyka jest syntezą wiedzy o umyśle pochodzącej z różnych źródeł. Składa się na nią:
Refleksja filozoficzna nad naturą umysłu. Wiedza o zachowaniu ludzi i zwierząt, oraz o ich stanach psychicznych. Biologiczne podłoże zjawisk psychicznych ‐ badania nad mózgiem. Psycholingwistyka, badanie języka. Modele matematyczne i podejście inżynierskie: zbudujmy sobie coś podobnego.
Kilka uwag co do samego przedsięwzięcia
Poznaj samego siebie to aforyzm wyryty na frontonie świątyni Appolona w Delfach (przypisywany często Sokratesowi). Wyzwanie dla filozofów i przywódców religijnych, sprowadza się do zrozumienia, jak działa Twój umysł? Poznaj samego siebie = jak działa Twój umysł? Zrozumienie umysłu == zrozumienie siebie. Czy można jednak siebie nie rozumieć? A co to jest to "siebie"?
Pomimo nawoływania do zrozumienia umysłu, czy nie mamy tu jakiegoś tabu? O chorobach umysłowych (chorobach mózgu) staramy się zapomnieć (statystyki W. Brytanii: 20% kobiet i 15% mężczyzn cierpi z powodu chorób umysłowych) ‐ w czym są gorsze od chorób wątroby?
Czemu mamy kawały o wariatach, a nie o chorych na serce? Przyczyny naszych zachowań nie dadzą się zrozumieć badając same mózgi, w tym przypadku więcej do powiedzenia ma filozofia, antropologia kultury lub literatura.
Podejrzenie: Nie chcemy zrozumieć umysłu, wiec mamy nadzieję, iż nigdy nie da się go zrozumieć. Dlaczego? Odziedziczyliśmy błędny obraz natury ludzkiej, nasze myślenie i działanie oparte jest w znacznej mierze na mitach, które Pinker identyfikuje z wiarą w tabula rasa (nieuwarunkowaną wolność wyboru), szlachetnego dzikusa (wrodzoną dobroć natury ludzkiej) i wiarą w "ducha w maszynie". Steven Pinker, Tabula Rasa, Spory o naturę ludzką. Gdańskie Wyd. Psychologiczne 2005. Jordan Peterson, Maps of Meaning: The architecture of belief. Routledge 1999
Chociaż zrozumienie, jak działa mózg, nie pozwoli może w pełni zrozumieć umysłu, będzie to wielki krok we właściwym kierunku.
Wątpliwość pierwsza: czy umysł może zrozumieć sam siebie? To pytanie pojawia się ciągle w różnej formie.
Co to znaczy „rozumieć”?
Rozumienie zakłada pewien język, aparat pojęciowy, odwołanie się do jakiegoś modelu świata, umieszczenie nowego faktu w relacji do znanych. Tradycyjne modele świata: oparte na mitach, wierzeniach religijnych; 75% Amerykanów wierzy w biblijną opowieść o stworzeniu świata, 15% w teorię ewolucji (Pinker, s. 18). Model naukowy: płodne metafory, szczegółowe pytania i odpowiedzi ale i metawiedza, ciągłe kwestionowanie pewności własnej wiedzy: "wiem, że wielu rzeczy nie wiem".
Kreacjoniści: historia stworzenia świata opisana jest w Biblii. Skąd to wiemy? Dlaczego wierzyć w te historie a nie perskie czy japońskie?
W ziarnku piasku ujrzeć świat cały, To see the world in grain of sand,
Całe niebo ‐ w kwiatku koniczyny, and the sky in beautiful flower.
Nieskończoność zmieścić w dłoni małej, To close infinity in the palm of your hand,
Wieczność poznać w ciągu godziny. and eternity in hour.
William Blake.
Niektóre z tych własności poznajemy "bezpośrednio", zdobywając wiedzę "empirycznie", nasze zmysły działają jak wyrafinowane urządzenia pomiarowe. Mózg wykrywa cechy przydatne do podejmowania działań, w docierającym do oczu świetle lub docierających do uszu wibracjach powietrza. Dzięki pamięci i zmysłom rozpoznajemy obiekty, tworzymy sobie wyobrażenia i relacje między nimi, konstruując model świata.
Korzystamy dodatkowo z innych urządzeń pomiarowych: mikroskopów, teleskopów, tomografów ... Dane oceniamy za pomocą zmysłów i wnioskujemy o własnościach obserwowanych obiektów. Uzupełniamy swoje wyobrażenia o obserwowanych obiektach. Nie mamy żadnej bezpośredniej wiedzy o świecie; nasza wiedza dotyczy jedynie dostępnych nam form poznania; mówiąc metaforycznie "widzimy tylko stany swojego mózgu" ‐ uświadamiają nam to złudzenia optyczne. Nie znaczy to, że widzimy swój mózg, tylko że część mózgu analizuje stany innych części i potrafi je skomentować sterując działaniem ciała, jego wypowiedziami, skojarzeniami.
Niestety w życiu codziennym często patrzymy na świat tylko z jednej, własnej, "jedynie słusznej" egocentrycznej perspektywy. Możliwych jest wiele równouprawnionych perspektyw; wiele z naszych problemów wynika z przywiązania do egocentrycznego sposobu patrzenia na świat.
Wszystko, co możemy przeżyć, jest uwarunkowane strukturą umysłu/mózgu. Metaforycznie powstawanie "obiektów umysłu" można to przedstawić tak jak na rysunku; za formowanie się takich obiektów odpowiadają oczywiście procesy mózgowe. Kombinacja pewnych cech wykrywanych przez zmysły i konstruowanych przez korę zmysłową wzbudza w naszym umyśle wyobrażenie konkretnego obiektu. Zrozumiał to już Immanuel Kant, pisząc o wiedzy "a priori" i "naoczności" pewnych obserwacji, które wydają sie oczywiste tylko dlatego, że tak dobrze pasują do sposobów przetwarzania informacji przez mózgi.
Naukowy model wymaga znajomości specjalistycznego języka. Język nauki to metafory, użyteczne dla powiązania licznych faktów między sobą. Czas, przestrzeń, pole, potencjał wektorowy ... to abstrakcje, mające niewiele wspólnego z subiektywnym poczuciem przestrzeni i czasu.
Co możemy powiedzieć o rzeczywistości? Platon: piękno tkwi w przedmiocie. Kant (1764): piękno tkwi w tym, kto je ocenia. Kto miał rację?
Nie mamy żadnej bezpośredniej wiedzy o świecie; nasza wiedza dotyczy jedynie dostępnych nam form poznania; są one uwarunkowane strukturą naszego umysłu/mózgu.
Subiektywnie umysł = odbicie świata przefiltrowane przez mózg, jest wszystkim co możemy poznać. Hipokrates (-460-370): "Przyjemność, radość, smutek i ból, wszystko bierze się z mózgu i znikąd indziej niż z mózgu". On the Sacred Disease (ok. -400 roku): Men ought to know that from nothing else but thence [from the brain] come joys, delights, laughter and sports, and sorrows, griefs, despondency, and lamentations ...
inwazja mongołów, są rezultatem boskich kar. Otworzyło to drogę do prymatu wiary nad rozumem. Abdus Salam był dotychczas jedynym noblistą wyznającym islam, ale w wersji Ahmadiyya, uznawanej za heretycką, stąd jego prace zostały skrytykowane z religijnego punktu widzenia a napis na jego nagrobku w Pakistanie zamiast "Pierwszy Muzułmański Noblista" zostało tylko "Pierwszy .... Noblista".
Skąd się biorą drastyczne pomyłki ciągnące się przez stulecia? Korelacja wydarzeń nie oznacza związku przyczynowego, ale umysły ciągle poszukują znaczenia i ciągle je znajdują w przypadkowych związkach. Zrozumienie "intuicyjne" różni się od czysto intelektualnego. Zrozumienie intelektualne to funkcja czysto poznawcza, realizowana przez dominującą (zwykle lewą) półkulę mózgu, pozwala odpowiadać na pytania testujące zrozumienie. Zrozumienie prowadzące do właściwych decyzji nie zawsze daje się zwerbalizować, albowiem:
czasami nie wiem, że coś wiem, gdyż uczenie utajone (implicit learning) może zachodzić poza świadomością; poznanie oparte na doświadczeniu prowadzi do "intuicji" opartych na złożonych ocenach podobieństwa do wcześniej oglądanych przypadków czy sytuacji.
Pełne zrozumienie to funkcja całego mózgu, poznawczo-afektywna, wzbudzająca silne wrażenie "rozumienia". Można rozumieć nie tylko werbalne przekazy, ale gesty, słowa czy muzykę. Słowa nabierają znaczenie dzięki bezpośredniemu doświadczeniu "bycia w świecie".
Zrozumienie oznacza powstanie konfiguracji pobudzeń kory mózgu prowadzących od jednej sytuacji do drugiej przez "znajome terytorium", oraz działania mechanizmu nagrody, sygnalizującej stan "zrozumiałem". Metafora przyklejania: obserwacje doklejają się do oczekiwań a spływają po nas jeśli do nich nie pasują. Wstępne wnioski:
nowe pojęcia trudno sobie w dojrzałym wieku przyswoić (zbyt wiele wiemy i plastyczność mózgu jest mniejsza); każdy myśli tak jak może ... (słaby neurodeterminizm); rozumiemy znacznie więcej niż poprzednie pokolenia bo uczymy sie pewnych rzeczy w dzieciństwie.
Dlaczego (‐a)×(‐b) równa się a×b? Około 1600 roku Christopher Clavius, twórca kalendarza Gregoriańskiego, wprowadza nawiasy i symbole algebraiczne. W wydanej w 1608 roku Algebrze dowodzi, że (‐2)×( ‐3) = 2×3 jest prawdą dla liczb, ale nie dla symboli. Pisze też:
"Umysł ludzki nie jest w stanie uchwycić powodów, dla których niewiadome i ich znaki zachowują się w taki sposób." (link ???) Dopiero w 1830 roku w G. Peackok w Treates of Algebra definuje "symboliczną naukę" którą de Morgan nazywa "zaczarowanymi symbolami szukającymi w świecie swojego sensu" (D.M. Burton, History of Mathematics: An Introduction. McGraw Hill 2007).
Problem Gottfrieda Wilhelma Leibniza: jak większa liczba dzielona przez mniejszą, może dać to samo co mniejsza przez większą? Np. ‐1/+1 = +1/‐1. Liczby ujemne to jakieś bzdury! To samo pisał Pierce o równaniu Eulera; dopiero matematyka kognitywna wyjaśniła jego sens.
Jak to możliwe, by woda H 2 O = H 2 + O rozkładała się na wybuchowe gazy? Filozof może uznać taki pogląd za pomyłkę kategorialną: gazy i ciecze mają zupełnie inne własności, jak z gazów może powstać ciecz? Jak głos może zamienić się w prąd, a obraz w układ dziurek na płycie? Podobnie mózgi i umysły mają zupełnie inne właściwości; jak świat wewnętrzny może powstać z pobudzeń neuronów?
Max Planck w 1900 roku odkrył kwanty, ale nigdy nie mógł się do swojego własnego odkrycia przekonać, traktując je jako matematyczny trik. W "Scientific Autobiography" napisał: "Nowe idee nie zostają zaakceptowane dzięki temu, że starsi uczeni się do nich przekonują, tylko dzięki temu, że wymierają."
Rozumieć, ale na jakim poziomie? Rola redukcji.
Twierdzenie Gödla: w każdym niesprzecznym systemie formalnym (obejmującym arytmetykę) istnieją prawdy, których nie da się udowodnić w ramach tego systemu. Dla każdego systemu logicznego zawierającego w sobie aksjomaty arytmetyki liczb naturalnych istnieją zdania, których nie można w nim dowieść, albo jest to system wewnętrznie sprzeczny. Wniosek (R. Penrose i inni): systemy formalne nie mogą myśleć tak jak ludzie. Jesteśmy wspaniali i żadna maszyna taka nigdy nie będzie!
Twierdzenie Gödla jest często nadużywane by pokazać wyższość umysłu nad komputerami. Ograniczenia umysłu ludzkiego są znacznie większe niż te, które wynikają z twierdzenia Gödla. Przypuszczenie: żaden sztuczny umysł nie może w pełni znać swojej specyfikacji (a więc odpowiadać na pytania z nią związane), gdyż jego pamięć robocza musiałaby zawierać nie tylko swój własny opis, ale i opis całej reszty systemu. Nie wynikają stąd żadne rzeczywiste ograniczenia, można skonstruować programy formułujące zdanie Gödlowskie na meta‐poziomie, który będzie zbyt skomplikowany, by człowiek był zdolny go prześledzić.
Myślenie symboliczne, na poziomie logiki, prowadzi do różnych paradoksów, np. paradoksu kłamcy: pewien człowiek mówi, że kłamie; czy to co mówi jest prawdziwe czy fałszywe? Powiedz coś o sobie: jeśli będzie to prawda, zostaniesz powieszony, jeśli fałsz zostaniesz ścięty. Co powiesz?
Zrozumieć umysł oznacza zredukować opis działania mózgu do jak najprostszego poziomu. Umysł to funkcja mózgu, która jest wynikiem organizacji układu nerwowego. Co musimy rozumieć by wiedzieć, jak działa mózg? Jak działają neurony? Neurochemia w mózgu? Fizyka molekularna? Czy potrzebna jest ogólna teoria wszystkiego?
Mechanika kwantowa opisuje świat cząsteczek i reakcji chemicznych. Chemia jest więc częścią fizyki, ale nadal używa własnych pojęć i metod. W fizyce nadal jest pełno pojęć opartych na fenomenologii, a nie tylko na pojęciach mechaniki kwantowej, redukcja nie udała się w pełni.
Biologia powinna się zredukować do chemii i fizyki? Biologia molekularna jest częścią biochemii, modelowanie białek to domena biofizyki. Medycyna opiera się na biochemii i biologii molekularnej. Tradycyjne działy biologii i medycyny, np. fizjologii czy patologii, opierają się na klasyfikacji obserwacji fenomenologicznych, ale ich molekularne gałęzie rozwijają się szybko.
Organizmu nie można zrozumieć tylko na podstawie jego budowy! Własności organizmów wynikają z środowiska, niszy ekologicznej w której się rozwijają, sposobu zdobywania pożywienia i sposobu rozmnażania, interakcji z innymi organizmami.
Czy możliwa jest redukcja stanów umysłu do stanów mózgu? Wzajemne wpływy materii na umysł są oczywiste: łatwo na umysł w‐płynąć. Czy myśl jest pierwotna, niezależna, czy też wynika z procesów zachodzących w mózgu? Czy istnieje wolna wola? Co by to oznaczało? Zgodnie z redukcjonizmem zjawiska psychiczne to nic innego niż procesy zachodzące w mózgu. To w zasadzie prawda, ale jakże uboga ... fizyka niewiele nam powie o koniku polnym i przyczynach jego zachowań.
W układach złożonych wyłaniają się istotnie nowe jakości. Czy ilość może przejść w jakość, a jeśli tak, to jak? Ilość przechodzi w jakość dzięki oddziaływaniom, powstaje nowa organizacja i własności emergentne: woda z mieszaniny gazów, umysł z materii mózgu.
Widzimy tylko to, co możemy zobaczyć ... Następujący problem zauważony został przez Immanuela Kanta. Kopyto jest odbiciem płaskiego terenu stepowego, oko odbiciem światła, skrzydło odbiciem powietrza a płetwa ryby obiciem wody (jak sformułował to Konrad Lorenz). Struktury organizmów dopasowane są do warunków, w których powstawały. Przystosowanie jest poznaniem środowiska przez organizm. Kant prowadząc rozważania filozoficzne odkrył, że istnieją wrodzone (aprioryczne) struktury poznania u człowieka. Wniosek: świat jest niepoznawalny, bo odnajdujemy w nim wrodzone nam struktury myślenia, postrzegania, wyobrażenia. Obserwując widzimy jedynie siebie! Nie możemy więc wiele zrozumieć. Na poziomie świadomym doznajemy tylko stanów swojego mózgu, odczuwamy tylko to, na co mózg nauczył się reagować. Twierdzenie, że poznanie jest z tego powodu niemożliwe jest jednak przesadne. To oznacza jedynie, że aby naprawdę coś zrozumieć, trzeba przede wszystkim znać możliwości i ograniczenia własnego aparatu poznawczego i nauczyć się poza nie wychodzić.
Jaka jest rola matematyki w poznaniu naukowym? Matematyka oferuje nam bardziej ogólny język, niż tylko opis słowny. Wszystko, o czym da się mówić, można ująć w pewien model matematyczny. Nie wszystkie modele matematyczne dają się wyrazić przy pomocy słów języka potocznego. Matematyka oferuje większe możliwości opisu rzeczywistości, w szczególności procesów ciągłych. Model matematyczny burzy nie jest burzą, ale czy model umysłu jest umysłem? To już bardziej subtelne pytanie.
Są liczne inne niebezpieczeństwa związane z rozwojem nauki i technologii: możliwości lepszej manipulacji ludźmi (np. neuromarketing, lub badanie politycznych preferencji). Pełne zrozumienie umysłu powinno nam pomóc zrozumieć, gdzie mamy szukać prawdziwego szczęścia, a nie tylko uzależnień od nawyków.
Intuicje są zawodne, nie mowią nam nic o szczegółach działania naszego organizmu, a zwłaszcza mózgu. Jest coraz więcej do poznania, każde nowe odkrycie prowadzi do wielu nowych pytań, ale możemy poznać ogólne zasady działania umysłu.
Rożne dziedziny nauki wnoszą nową wiedzę do rozumienia umysłu. Psychologia próbuje ustalić reguły, dostarcza wiedzy opisowej, ale nie sięga głębszych ukrytych mechanizmów. Neurodynamika procesów zachodzących w mózgu może być zbyt skomplikowana by dała się opisać za pomocą prostych reguł, których szuka psychologia. Żaden model naukowy nie zastąpi ani nie wyczerpie rzeczywistości, ale pomoże w podejmowaniu racjonalnych decyzji.
Kognitywistyka: skąd się wzięła?
Wiele wątków doprowadziło do rozwinięcia się kognitywistyki.
Szybki rozwój nauki: wprowadzenie metod eksperymentalnych przez Galileusza (XVII wiek). Panowało przekonanie, że umysłu nie można badać naukowymi metodami. Laboratoria psychologiczne zaczęły się rozwijać dopiero w drugiej połowie XIX wieku.
Wiek XVII i XVIII zajęły dyskusje filozoficzne, rozpoczęte przez Kartezjusza. Angielski lekarz David Hartley (1749): umysł jako funkcje mózgu. Przyczyną wrażeń umysłowych są wibracje nerwów, uczenie się jest asocjacją tych wibracji.
Frenologia : Josef Gall i Johan Spurzheim, medycy i anatomowie, opracowali (1790‐1810) szczegółową teorię lokalizacji funkcji mózgu. Znaczny wkład do anatomii mózgu. Frenologia łączyła rozwój struktur kory mózgu z wypukłościami i wklęsłościami czaszki. Kranioskopia, pomiary kształtu czaszki, decydowały o cechach umysłu i charakteru; testy przydatności zawodowej. 27 obszarów związanych ze skłonnościami do stałości, ostrożności, duchowością, kochliwością, opiekuńczością, zdolnościami językowymi i wieloma innymi. Tysiące obserwacji potwierdzały ich system. Kształt czaszki nie ma wiele wspólnego z kształtem mózgu! Frenologia była całkowicie błędna. Została jednak wyśmiana z powodu głoszenia prawdziwych poglądów! Umysł jest wynikiem działania mózgu, wiele cech charakteru to cechy wrodzone a mózg składa się z lokalnych obszarów pełniących wyróżnione funkcje.
Introspekcja jako metoda badania świadomości była początkowo powszechnie stosowana w psychologii. Czy każdy najlepiej wie, co się w jego umyśle dzieje? Niestety, to tylko teoria (własnego umysłu). Wyniki były zgodne z lokalnie przyjętymi założeniami i każdy dowodził to, co chciał. Laboratorium eksperymentalne Wilhelma Wundta, Lipsk 1879. Badania skojarzeń i mierzenie czasów reakcji.
W USA pragmatyzm w psychologii i edukacji. Edward Thorndike ‐ teoria uczenia się, efektywności kary i nagrody. Koncepcja istnienia świadomości stała się bardzo podejrzana. Szkoła behawiorystów ok.1920 roku uznała “subiektywne pojęcia” (wrażenia, myślenie, uczucia) za nienaukowe. Behawioryzm badał tylko obiektywnie mierzalne reakcje. Szczur w labiryncie to najlepszy obiekt badań. Według behawiorystów nie ma wrodzonych predyspozycji, umysł to tabula rasa , są tylko wyuczone reakcje.
Introspekcja nie doprowadziła do zrozumienia umysłu. Behawioryzm uznał umysł za źle określoną koncepcję, podobnie jak koncepcja duszy.
Noam Chomski (1959): rozumienie języka to nie kwestia odruchów! Konieczne są modele opartego na przetwarzaniu informacji. Uniwersalne reguły ukrytej, głębokiej gramatyki; "instynkt języka".
1967, Ulric Neisser wydał podręcznik "Psychologia poznawcza". 1976, zaczęto wydawać pismo "Cognitive science". 1976, A. Newell i H. Simon napisali artykuł "Informatyka jako badania empiryczne", formułując program badawczy kognitywistyki. W tym artykule zawarte zostało klasyczne ujęcie kognitywistyki, dominujące przez 20 lat.
Umysł jest systemem kontrolnym posiadającym cele i wykorzystującym wiedzę. Działanie jest celowe, wymaga posiadania wiedzy. Intencje, cele, wiedza ‐ wymagają opisu na poziomie funkcjonalnym, intencjonalnym. Poziom intencjonalny to poziomów opisu systemów działających w oparciu o wiedzę. Aproksymacją modelującą zachowanie takich systemów są fizyczne systemy symboliczne. Jeśli przez symbole rozumieć prototypy aktywacji neuronalnej to jest to nadal słuszne podejście.
Rola rzeczywistych procesów w mózgu jest w tym ujęciu nieistotna. Niestety nawet zagadnienia analizy języka naturalnego na poziomie symbolicznym okazały się zbyt trudne. Mózg i całe ciało odpowiedzialne są za algorytmy zachowania. Sens zdań wynika z posiadania ciała, relacji czasoprzestrzennych, zdolności do działania i imitacji. Rozumiem to, co potrafię zrobić, choćby w niewielkiej części. Reprezentacje, nadające sens symbolom wynikają z budowy biologicznej.
Jeszcze w 1873 roku Sir John Eric Ericksen, brytyjski chirurg królewski, twierdził:
“Żołądek, klatka piersiowa i mózg będą na zawsze zamknięte przed penetracją mądrego chirurga”.
Badania odruchów: szkoła Pawłowa, amerykańscy behawioryści. W Polsce: Jerzy Konorski, współpracownik Pawłowa, mamy instytut neurobiologii PAN jego imienia. Adolf Beck w pracy doktorskiej z 1890 roku opisał EEG.
Kongres USA ogłosił ostatnią dekadę XX wieku Dekadą Mózgu. Prezydent G. Bush (senior) odczytał proklamację zaczynającą się od słów:
Trzyfuntowa masa komórek nerwowych i ich wypustek,
kierująca naszymi działaniami, jest najwspanialszym, a zarazem najbardziej tajemniczym, produktem aktu stworzenia.
Czy to doprowadziło do zrozumienia umysłu? Nastąpił wielki postęp i przyspieszenie badań. Neurofizjolodzy opisują “hardware poznawczy” na niskim poziomie. Prof. Żernicki, neurofizjolog, 1988:
Czynności psychiczne, które niewątpliwie są związane z pracą mózgu, stanowią dla fizjologa do tej pory całkowitą zagadkę. Nie potrafimy w tej chwili nawet wyobrazić sobie mechanizmu ich powstawania. ... osiągnięcie celu ostatecznego jest mało prawdopodobne.
Ogromne postępy neurobiologii w ostatnich latach, połączenie jej metod z genetyką i neurochemią, psychofarmakologią, psycho‐neuro‐immunologią i innymi dziedzinami, zmieniło sytuację, chociaż nie wszyscy neurofizjolodzy to dostrzegli. Badanie telewizora metodami neurofizjologii niewiele nam powie o jego konstrukcji i działaniu. Zrozumieć = modelować, projektować, zbudować, sprawdzić czy działa. Komputerowe podejście do modelowania pracy mózgu: “computational cognitive neuroscience”, czyli “obliczeniowe neuronauki kognitywne”, to dziedzina nowa, pierwsza konferencja odbyła się w 2005 roku. Daje to nadzieję na zrozumienie planu całości, nowej jakości wynikającej z organizacji sieci neuronów.
5 dziedzin nauki o podstawowym znaczeniu dla zrozumienia umysłu to:
Psychologia poznawcza. Sztuczna inteligencja. Psycholingwistyka, lingwistyka kognitywna. Nauki o mózgu, neurobiologia, neuropsychologia i inne neuronauki. Filozofia umysłu.
Przydatne nauki dodatkowe to: antropologia, psychofizyka, lingwistyka komputerową, sztuczne życie (artificial life), sieci neuronowe, algorytmy ewolucyjne, komputerowe widzenie (computer vision) i wiele, wiele innych ...
- Problem nabierania znaczenia przez symbole w systemach formalnych: symbole definiowane są przez inne symbole, skąd się bierze prawdziwe rozumienie (John Searle)?
- Czym jest świadomość? Jak ją zdefiniować?
- Czy istnieje "wolna wola" czy też jesteśmy w swoich wyborach w pełni zdeterminowani przez mechanizmy działania mózgu?
- Trudności techniczne: symboliczne modele rozumowania w sztucznej inteligencji nie mają nic wspólnego z neurobiologią i nie nadają się do rozpoznawania wzorców (np. obrazów), asocjacji, generalizacji wiedzy. Modele neuronowe trudno zmusić do logicznego działania i wyjścia poza asocjacjonizm.
- W mózgu nie ma określonego miejsca, które można uznać za siedlisko umysłu, różne sygnały zmysłowe przetwarzane są przez różne, fizycznie odrębne, struktury mózgu, świadoma percepcja jest jednak spójna (the binding problem). Jak to możliwe?
Czy teoria umysłu jest możliwa? Wielu ludzi nie chce o niej słyszeć!
Kognitywistyka nie przejmuje się zbytnio pytaniami filozoficznymi, zmierzając w kierunku Empirycznej Teorii Umysłu, która powinna wyjaśnić:
- Fakty dotyczące percepcji, np. zależności psychofizyczne, widzenie stereoskopowe, segmentacja obrazu, percepcja czasu. "Interakcje Człowiek‐Komputer" (Human‐ Computer Interaction, lub w skrócie HCI) oraz "komputerowe widzenie" (computer vision) to praktyczne dziedziny wykorzystujące rezultaty tych badań.
- Złudzenia optyczne: maskowanie bodźców, metakontrast, interferencję Stroop'a, odtwarzanie trójwymiarowej informacji z rysunków, magiczne oko, kolorowy efekt Phi.
- Iluzje akustyczne, dotyczące dźwięków i mowy. Zdanie: "It was found that the ...eel is on the ...", w którym ostanie słowo to orange, wagon, shoe, meal słyszany jest jako: "peel is on the orange", "wheel is on the wagon", "heel is on the shoe" "meel is on the table".
- Tysiące obserwacji z psychologii poznawczej, np. dotyczących pisania na maszynie czy praw uczenia się.
- Różne rodzaje pamięci: krótkotrwałą, semantyczną, epizodyczną, regułę 7±2, różne rodzaje amnezji i problemów z pamięcią.
- Stadia rozwoju, od umysłu niemowlęcia do dorosłego: nauka chodzenia, nauka podstawowych kategorii i struktur wiedzy.
- Stany świadomości: różne stany snu, marzenia na jawie, stan hipnotyczny i inne stany umysłu.
- Postrzeganie świadome i nieświadoma recepcja, ewolucyjne zalety świadomego postrzegania, związek z procesami w mózgu; znaczenie słów, jakości wrażeń zmysłowych, subiektywność i intencjonalność świadomości.
- Powstanie ego, rozwój osobowości, problemy z osobowością, np. rozczepienie jaźni.
- Intuicja i zachowania impulsywne, działanie "bez namysłu".
- Zdolności lingwistyczne, rozumienie i uczenie się języka naturalnego.
- Myślenie, systematyczne rozumowanie, rozwiązywanie problemów przez ekspertów.
- Uczucia, nastroje, emocje, ból, przyjemność, radość ...
- Czym jest humor? Jak zrobić maszynę obdarzoną poczuciem humoru?
- Choroby psychiatryczne i syndromy neuropsychologiczne: od dysleksji, stanów lękowych, ślepoty histerycznej, do schizofrenii.
- Zagadnienie "wolnej woli" i wiążące się z tym kwestie moralne.
- Percepcję estetyczną muzyki i sztuki.
- Wyjątkowe zdolności, np: sawantów, osób cierpiących na ogólny niedorozwój, które rozwinęły w sobie jakąś wybitną zdolność, np. matematyczną, ruchową, pamięć.
- Zdolności parapsychiczne? Zadziwiająco wiele osób wiąże to zagadnienie z umysłem mając nadzieję, że jednak mózg jest im niepotrzebny.
Na tym wykładzie postaram się nakreślić szerokie tło, a potem skupić się głównie nad zagadnieniami związanymi z działaniem mózgu, ale warto pamiętać o szerszym kontekście.
Przykładowe pytania.
- Na czym polegał problem Leibniza.
- Czy ilość może przejść w jakość a jeśli tak to jak?
- Dlaczego nie wystarczy wiedzieć wszystkiego o mózgu by zrozumieć działanie umysłu?
- Czy umysł może zrozumieć sam siebie?
- Z czego wynikają ograniczenia w poznawaniu świata?
- Na czym polega klasyczne podejście kognitywistyczne?
Polecam swoje strony WWW: http://www.is.umk.pl/~duch/cognitive.html, http://www.is.umk.pl/~duch/neural.html, i inne do nich przyłączone, na których zebrałem odnośniki do wszelkich zagadnień związanych z kognitywistyką i neuronaukami.
Literatura
Anderson John R. Uczenie się i pamięć. Integracja zagadnień. WSiP 1998. Calvin W. H, Jak myśli mózg , Wydawnictwo CIS, Warszawa 1997 Crick Francis, Zdumiewająca hipoteza. Prószyński i S‐ka, Warszawa 1997 Damasio A.R, Błąd Kartezjusza , Rebis 1999 Damasio A.R, Tajemnica świadomości , Rebis 2000 Gazzaniga M, O tajemnicach ludzkiego umysłu. Biologiczne korzenie myślenia, emocji, seksualności, języka i inteligencji. Książka i Wiedza, Warszawa 1997 Górska T, Grabowska A, Zagrodzka J, red, Mózg a zachowanie. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 1997 Greenfield S. Tajemnice mózgu , Diogenes, Warszawa 1998 Greenfield S. Mózg. Wydawnictwo CiS, Warszawa 1999 Hawkins J, Blakeslee S, Istota inteligencji, Helion 2005 Jaśkowski P, Neuronauka poznawcza. Jak mózg tworzy umysł. Wizja Press IT, Warszawa 2009
