Wstęp do kognitywistyki. Wykład 4: Cybernetyczny nurt w kognitywistyce

Transkrypt

1 Wstęp do kognitywistyki Wykład 4: Cybernetyczny nurt w kognitywistyce

2 Cybernetyka [od silników parowych do społeczeństw] Cybernetyka to badania nad kołowymi systemami kauzalnymi: samoregulujące, informacja o skutkach działań powraca (sprzężenie zwrotne) do systemu modyfikując jego działania rozmaita ilość możliwych stanów początek: przypadkowy pkt. startowy lub celowo dobrany(e) koniec: jeden pkt. (jeden stan równowagi) lub wiele; możliwa niekończąca się sesja kół cel: osiągniecie samoorganizacji kluczowy proces: przepływ informacji

3 sprzężenie zwrotne i regulacja: przykład układu

4 Sprzężenie zwrotne i regulacja regulacja celowe oddziaływanie na wielkość regulowaną; przekształcenie wielkości regulowanej w wielkość sprzężenia zwrotnego porównanie z nią wielkości zadającej różnica służy do wpływania na przebieg wielkości regulowanej wartość rzeczywista wielkości regulowanej winna być jak najbliższa wielkości zadanej zakłócenia powodują powstanie odchyłu regulacji

5 Cybernetyka: układ regulacji Wyjście układu x jest porównywane z wartością zadaną w, a różnica tych wielkości, zwana uchybem e jest podana na wejście regulatora. Dzięki temu regulator posiada informację o aktualnym błędzie sterowania i może tak zmieniać wartość wejściową y obiektu regulacji, aby zmniejszyć uchyb do zera. Co za tym idzie, wielkość wyjściowa układu jest stale utrzymywana możliwie blisko wartości zadanej.

6 Cybernetyka uwzględnianie procesów fizycznych umożliwiających funkcjonowanie systemów kauzalnych (vs. AI) Kluczowy przepływ informacji (poj. abstrakcyjne) zasada centralna: informacyjne sprzężenie zwrotne (matem.: 1868, biol.: 1860) interdyscyplinarność; obiekt badań: systemy sztuczne i żywe organizmy; hasło człowiek jako maszyna obejmuje nie tylko umysł, ale i ciało Wiener (def.) nauka o sterowaniu i komunikacji zarówno w zwierzęciu, jak i maszynie objęcie społecznych i psychologicznych aspektów systemów cybernetycznych

7 Ogólna teoria systemów [Ludwig von Bertalanffy] rozróżnienie: systemy otwarte zamknięte odmienne traktowanie celowości: samoorganizacja i równoważenie się całościowy charakter złożonych systemów ekwifinalność [equifinality] system osiąga stan równowagi wychodząc od nieskończenie wielu odmiennych warunków początkowych przewidywanie celu dzięki symbolizmowi języka i pojęciom embriony brak prawdziwej celowości

8 Cybernetyka i SI [intelektualni bracia krwi] Donald McKay: brak podstaw do porównania mózgu do komp. cyfrowego; to raczej analogowy mechanizm probabilistyczny; budowa hybrydy ( ) '58: spotkanie pośw. mechanizacji procesów myślowych '45: Stowarzyszenie Teleologiczne; wygłoszone m.in. mowy: von Neumann: o cyfrowych komputerach, Wiener: o inżynierii komunikacyjnej Gordon Pask: A Discussion of AI and Self-Organization Indywidualności po obu stronach Teoria informacji: oparta na logice Boole'a

9 Korzenie biologiczne ogólna fizjologia a systemy samorównoważące się: 1860 (C. Bernard); pojęcie systemu otwartego W. Cannon: badania nad homeostazą wykorzystujące biologiczne przykłady sprzężenia zwrotnego próba rozszerzenia idei na społeczeństwa refleksologia (teoria odruchów) działanie odruchowe wyprowadza samoregulację poza zwykłe samorównoważenie się. Sherrington: hierarchia neuronowej samoregulacji Lorente de No: prawo wzajemności powiązań zakładające neuro-sprzężenie zwrotne uczenie pozytywne i negatywne wzmocnienie

10 Teoria informacji rozważania nad rozmaitymi pętlami neuronowymi wykorzystują pojecie informacji C. Shannon ('48), Shannon, W. Weaver ('49) wiadomości to nie treści znaczące przewidywalne własności fizyczne sygnału dźwiękowego Te semantyczne aspekty komunikacji nie są związane z problemem informacji. Znaczącym jej aspektem jest to, że faktyczna wiadomość jest wybrana ze zbioru możliwych wiadomości (Shannon, Weaver 1949) informacja to techniczny termin oznaczający statystyczną miarę przewidywalności

11 Teoria informacji Weaver: teoria znaczenia zostanie kiedyś skonstruowana w kategoriach teorii informacji Jednostka informacji bit (binary unit) Shannon: analiza języka naturalnego (przewidywanie następnego znaku, słowa): statystyka, nie składnia czy semantyka cybernetyczne teorie nie charakteryzują zawartości pojęciowej czy propozycjonalnej, ale: cybernetyczna psychologia i psychiatria uwzględniały znaczenie w badaniach

12 Mózgi - maszyny modelujące Kenneth Craik ( ) sterowanie w maszynach analogowych może przypominać sterowanie w układzie nerwowym nowe podejście do mózgu: system konstruujący modele reprezentujące świat Jak konkretne zdarzenie/obiekt/cecha/... jest reprezentowane w mózgu? Kartezjusz: korelacja, ale co ponad? W jakim sensie stan umysłu musi odpowiadać zewnętrznej rzeczywistości? Czy korelacja jest naprawdę niezbędna? Czy można stwierdzić dlaczego ten stan mózgowy powinien reprezentować tą cechę środowiskową?

13 Reprezentacja i model Co zatem znaczy termin reprezentacja? Jak mózg radzi sobie z reprezentacją różnych obiektów, by sterować zachowaniem? Do lat 40. nikt nie zastanawiał się jak odwzorować fizjologiczną składnię na psychologiczną semantykę; '43 Craik: The Nature of Explanation; pojęcie modelu mózgowego Zdarzenia mózgowe to modele rzeczy reprezentowanych, gdyż działają w ten sam sposób Symboliczna teoria myśli: symbole symbolizują, reprezentacje reprezentują na mocy swych fizycznych cech.

14 Reprezentacja i model Przez model rozumiem dowolny fizyczny lub chemiczny system mający podobną strukturę relacyjną do procesu, który imituje. Przez strukturę relacyjną rozumiem fakt, że jest to fizyczne działanie modelu pracującego w ten sam sposób jak zjawisko które naśladuje - w rozważanym aspekcie w dowolnym momencie. (Craik 1943, s.51) Model w korze mózgowej, rozpatrywany jako dynamiczny proces fizyczny, działa w ten sam sposób jak zewnętrzna rzeczywistość modelowana skoro tak, to będzie się również zachowywał (rozwijał) w ten sam sposób, co modelowana rzeczywistość reprezentuje zatem przeszłe lub przyszłe zdarzenia trwając lub funkcjonując (rozwijając się) może modelować zagadnienia czysto hipotetyczne

15 Możliwości modelowania błędy w myśleniu abstrakcyjnym, iluzje percepcyjne, fałszywe przekonania, część zjawisk psychopatologicznych również zależy od adaptywnego modelowania świata zewnętrznego modele w tych przypadkach są wypaczone, często nieelastyczne i nieproduktywne Modele korowe są zasadniczo możliwe, ponieważ fizyczne procesy są w ogólności do siebie podobne Pytania neuropsychologa: jaki fizyczne cechy rzeczywistość-a posiada? jakie fizyczne cechy UN byłyby wystarczająco podobne, by modelować rzeczywistość-a czy pewien proces-a* ma faktycznie te cechy? Tak - proces-a* może być modelem rzeczywistości A; a czy jest?... ->>>

16 Podobieństwo nie wystarczy... mechanizm mózgowy fizycznie przypomina rzeczywistość zewnętrzną, jednak: powiązany jest z przetwarzaniem sensomotorycznym...tak, że jest użyteczny dla całego zwierzęcia model jest zatem pojęciem intencjonalnym symulacja komputerowa a modele wewnętrzne Jeśli komputer lub organizm wykorzystuje pewien wewnętrzny mechanizm A* by uzyskać odpowiedzi na pytania dotyczące A (odpowiedzi te są potrzebne, lub system ich chce), wówczas A* jest wewnętrznym modelem A. Potrzeba uzyskania odpowiedzi może być związana z przetrwaniem Sytuację komplikuje fakt, że UN jest kształtowany przez selekcję naturalną

17 Człowiek jako mechanizm Człowiek (K. Craik) element w systemie sterowania, traktowany jako łańcuch złożony z: urządzeń sensorycznych przekształcających niedopasowanie między wzrokiem a celem na odpowiedniki fizjologiczne systemu obliczeniowego dostarczającego neuronowej odpowiedzi wyliczonej tak, by minimalizować niedopasowanie systemu wzmacniającego (zakończenia nerwów motorycznych i mięśnie) mechanicznych powiązań dzięki którym praca mięśni daje zewnętrznie obserwowalne efekty (por. przykład prysznicowy, powyżej)